Wady i kontrola jakości obróbki
cieplnej
Wady i kontrola jakości obróbki
cieplnej
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
1. Ogólne zasady kontroli jakości
obrabianych cieplnie wyrobów
Nowoczesna kontrola jakości obejmuje:
Kontrolę jakości półwyrobów
hutniczych w stanie dostawy,
Kontrolę profilaktyczną urządzeń i
aparatury,
Kontrolę wyrobów po obróbce cieplnej.
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
Kontrola półwyrobów w stanie dostawy
powinna obejmować:
• jakość metalurgiczną (skład chemiczny;
zawartość gazów: wodoru, azotu i
tlenu; charakter i rozmieszczenie
wtrąceń niemetalicznych; odporność na
rozrost ziarn austenitu; hartowność),
• mikrostrukturę i twardość.
Kontrola jakości półwyrobów hutniczych
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
Kute i walcowane półwyroby hutnicze ze stali
konstrukcyjnych podeutektoidalnych powinny
być poddane u dostawcy wyżarzaniu zupełnemu
lub normalizowaniu. Przy braku lub
niewłaściwym przebiegu tych operacji obróbki
cieplnej stal ma wadliwą mikrostrukturę
cechującą się występowaniem struktury
Widmanstattena i w związku z tym obniżoną
udarność i plastyczność. Ponadto struktura taka
wymaga dłuższych czasów austenityzowania
przed hartowaniem aby zapobiec pozostawania
w warstwie utwardzonej wydzieleń ferrytu.
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
Mikrostruktura stali konstrukcyjnych i
narzędziowych eutektoidalnych oraz
nadeutektoidalnch w stanie dostawy powinna
składać się z drobnych globularnych węglików
rozmieszczonych równomiernie w osnowie
ferrytycznej. Występowanie węglików pod
postacią siatki lub smug w stanie wyjściowym
powoduje zwiększenie skłonności do odkształceń
oraz znaczne obniżenie wytrzymałości i
plastyczności w stanie zahartowanym.
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
W stanie dostawy zaleca się kontolowanie
grubości warstwy odwęglonej odkuwek i
prętów gorącowalcowanych. Pozostałości
warstwy odwęglonej na powierzchniach
podlegających hartowaniu lub azotowaniu są
powodem braku wymaganej lub
nierównomiernej twardości. Nierównomierne
względnie niesymetryczne usunięcie warstwy
odwęglonej wywołuje znaczne zmiany
wymiarowe, a nawet jest powodem
powstawania pęknięć hartowniczych.
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
W stalach narzędziowych ledeburytycznych
zwłaszcza przy grubości przekroju prętów
walcowanych lub odkuwek powyżej ok. 40
mm należy kontrolować stopień segregacji
węglików. Nadmierna segregacja jest
powodem zwiększenia skłonności stali do
pęknięć i odkształceń podczas obróbki
cieplnej i obniża wydatnie trwałość
eksploatacyjną narzędzi.
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
Jednym z bardzo istotnych elementów
profilaktycznej kontroli jest z góry
zaplanowanie sprawdzania w
ustalonych okresach czasu aparatury,
zwłaszcza regulatorów i rejestratorów
temperatury i potencjałów węglowych
czy azotowych.
Kontrola profilaktyczna urządzeń,
aparatury i materiałów
pomocniczych
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
W grupie innych czynników wymagających
rygorystycznego dozoru są: gazy stosowane
do wytwarzania atmosfer, oleje hartownicze,
gazy stosowane do chłodzenia, paczenie się
armatury i przyrządów, szczelność pokryw i
drzwi, czystość i sprawność zaworów,
szczelność instalacji wodnej,
pneumatycznej, gazowej i olejowej, stan i
częstotliwość wymiany filtrów, czystość
styków elektrycznych, stan palników.
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
Do najważniejszych przyczyn otrzymywania
zbyt niskiej twardości można zaliczyć:
• Niedogrzanie podczas austenityzowania
przed oziębianiem,
• Użycie ośrodka chłodzącego o zbyt małej
zdolności chłodzącej,
• Brak dostatecznie równomiernego i
intensywnego ruchu ośrodka chłodzącego
względem oziębianych przedmiotów,
Wady hartowania i odpuszczania
Niewłaściwa twardość i miękkie plamy
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
• Zastosowanie stali o zbyt małej
hartowności,
• Występowanie odwęglenia na całej
powierzchni lub na jej części,
• Zastosowanie zbyt wysokiej
temperatury lub zbyt długiego
czasu odpuszczania.
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
• Zbyt powolne chłodzenie od temperatury
wysokiego odpuszczania – występowanie tzw.
kruchości odpuszczania. Zastosowanie
chłodzenia w wodzie lub oleju zapewnia wzrost
udarności,
• Obniżona jakość metalurgiczna stali –
nadmierne zagazowanie, podwyższona ilość lub
niekorzystne rozmieszczenie zanieczyszczeń
niemetalicznych, zawartość w stali
pierwiastków segregujących na granicach ziarn,
Obniżona udarność
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
• Przegrzanie w czasie hartowania lub
podczas wstępnej obróbki cieplnej
względnie obróbki plastycznej na gorąco.
Objawem przegrzania jest gruboziarnistość
wykrywana na zgładach i na przełomach
zahartowanej stali.
• Dwukrotne hartowanie bez
międzyoperacyjnego wyżarzania stali
szybkotnących prowadzące do powstania
tzw. przełomu naftalenowego
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
• Występowanie zgorzeliny na powierzchni
obrobionego cieplnie przedmiotu – atmosfera
utleniająca w piecu przy austenityzowaniu lub
przy wysokim (średnim) odpuszczaniu,
zetknięcie się nagrzanego przedmiotu z
powietrzem po wyjęciu z pieca, niedostateczna
jakość gazów chłodzących,
• Wżery w postaci ubytków materiału na
powierzchni przedmiotu w postaci punktów,
nieregularnych plam, pasm – obecność
dwutlenku siarki w atmosferze pieca.
Utlenienie lub wżery na powierzchni
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
Nierównomierne lub równomierne zmiany wymiarowe
przedmiotów po obróbce cieplnej – oddziaływanie naprężeń
własnych powstałych w wyniku nierównomiernego grzania i
chłodzenia oraz zachodzących przemian fazowych. Zmiany
te potęgują naprężenia pozostające w materiale po odlaniu i
po obróbce plastycznej na gorąco, oraz wprowadzone w
wyniku obróbki skrawaniem, pasmowość i włóknistość
struktury, karby strukturalne. Zapobieganie: obniżenie
temperatury hartowania i szybkości chłodzenia, hartowanie
w prasach lub przyrządach, hartowanie stopniowe lub
izotermiczne, stosowanie stali o większej hartowności,
wyższa jakość metalurgiczna stali, stosowanie wyżarzania
odprężającego przed operacją hartowania.
Odkształcenia i paczenie się
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
Pęknięcia hartownicze przebiegają zazwyczaj wzdłuż
linii łamanej lub zakrzywionej, rozpoczynają się w
miejscu występowania zmian przekroju, otworów,
podcięć lub innych karbów konstrukcyjnych. Głębokość
pęknięć hartowniczych jest na ogół duża i zawiera się
w granicach kilku lub kilkudziesięciu milimetrów. Na
nietrawionym zgładzie pęknięcia mają wygląd rys
przebiegających przeważnie po granicach ziarn, a
zakończenie tych pęknięć w głębi materiału tworzy
zawsze bardzo ostry kąt.
Pęknięcia hartownicze tworzą się przy oziębianiu w
czasie zachodzenia przemiany martenzytycznej lub po
oziębieniu w przerwie między hartowaniem i
odpuszczaniem.
Pęknięcia hartownicze
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej
Powstawaniom pęknięć hartowniczym sprzyjają:
• Stosowanie zbyt wysokiej temperatury austenityzowania,
• Przedłużenie przerwy między hartowaniem i
odpuszczaniem.
• Zbyt gwałtowne nagrzewanie do temperatury
odpuszczania,
• Występowanie na powierzchni przedmiotu ostrych
podcięć, grubych, głębokich śladów od cechownika,
• Odwęglenie powierzchniowe,
• Nieodpowiednia jakość metalurgiczna stali – nadmierne
zanieczyszczenie wtrąceniami niemetalicznymi, znaczna
segregacja węgla, rzadzizny, zawalcowania i zakucia,
zbyt wysoka zawartość gazów