Imie i Nazwisko: Piotr Głowik	Nazwa przedmiotu: Materiały konstrukcyjne	Data: 13.03.2015
Sekcja: Grupa: LP 4	Temat: V Obróbka cieplno-chemiczna	Ocena:

1. Wstep teoretyczny

Obróbka cieplno – chemiczna - polega na dyfuzyjnym wprowadzeniu do wierzchniej warstwy wyrobu pierwiastka lub pierwiastków chemicznych. Celem tego zabiegu jest uzyskanie zróżnicowanych własności i składu chemicznego w rdzeniu i warstwie wierzchniej wyrobu.

Warunki konieczne do przeprowadzenia obróbki cieplno – chemicznej:

• środowisko powinno zawierać związek chemiczny, z którego mogą wydzielać się aktywne atomy interesującego nas pierwiastka

• na powierzchni metalu podstawowego musi nastąpić nagromadzenie i osadzenie wolnych atomów pierwiastka dyfundującego – adsorpcja

• pierwiastek, który ma wzbogacić powierzchnię, musi rozpuszczać się w metalu podstawowym lub tworzyć z nim fazy międzymetaliczne.

Dyfuzja — aktywowany cieplnie proces zachodzący wskutek ruchu atomów w sieci przestrzennej metalu w kierunku wyrównania stężenia składników. Warunkiem przebiegu dyfuzji jest rozpuszczalność w stanie stałym pierwiastka nasycającego w osnowie metalicznej obrabianego materiału.

Nawęglanie - polega na nasycaniu wierzchniej warstwy wyrobów ze stali niskowęglowych węglem w określonej temperaturze i czasie. Celem jest uzyskanie wyrobów o twardej, odpornej na ścieranie powierzchni i elastycznym rdzeniu. Stalami do nawęglania są te o zawartości węgla do 0,25%. Odpowiednia temperatura do nawęglania to od 900°C do 950°C (powyzej Ac₃)

Zastosowanie: koła zębate, wałki uzębione, sworznie tłokowe i kuliste, wałki rozrządu, pierścienie i wałki łożysk tocznych o dużych wymiarach. Temperatura pracy wyrobów nawęglonych nie może przekraczać temp. odpuszczania, tj ok. 170°C.

Wyrób po naweglaniu przy powierzchni ma strukture nadeutektoidalna, bardziej w głąb – eutektoidalną i podeutektoidalną.

Azotowanie - polega na nasycaniu wierzchniej warstwy wyrobów stalowych azotem podczas ich wygrzewania w temperaturze niższej od Ac₁ przez określony czas w ośrodku zawierającym wolne atomy azotu. Celem azotowania jest uzyskanie wyrobów o twardej, odpornej na ścieranie powierzchni i elastycznym rdzeniu. W zależności od czasu i temperatury procesu rozróżniamy azotowanie długookresowe (utwardzające) i krótkookresowe.

• Azotowanie utwardzające: elementy konstrukcyjne i narzędziowe narażone podczas pracy na zużycie ścierne i korozję, np. elementy silników i pomp w przemyśle okrętowym, lotniczym itp.; narzędzia do obróbki plastycznej i skrawania, elementy wytłaczarek i wtryskarek.

• Azotowanie antykorozyjne: elementy wykonane ze stali niestopowych i niskostopowych oraz żeliw np. palniki spawalnicze, zawory, okucia budowlane, części hamulców kolejowych, części rowerów, części armatury wodociągowej i instalacji pary wodnej.

Literatura:

http://www.im.mif.pg.gda.pl/download/materialy_dydaktyczne/PIM_19_obrobka_cieplno_chemiczna.pdf

http://www.labmat.pw.plock.pl/metal/pdf/w-11.pdf

http://www.im.mif.pg.gda.pl/download/materialy_dydaktyczne/tech_mat_II/TMIIcz4.pdf

1. Cześc praktyczna

PRÓBKA NR I

Struktura warstwy naweglonej o za wysokiej zawartości wegla. Na powierzchni warstwa nadeutektoidalna - perlit z siatką cementytu; warstwa eutektoidalna perlit z nielicznym ferrytem; warstwa przejściowa perlit i ferryt; w rdzeniu ferryt z nieliczną ilościa perlitu

Analizując próbke od strony powierzchni (0) uwage zwracają duże nieregularne ziarna perlitu, które oddzielają od siebie cienkie pasma cementytu tworzące swego rodzaju siatke; struktura jest perlityczno-cementytowa. Przemieszczając się od powierzchni wgłąb materiału (przedział A-B) zaczyna zanikac cementyt, jednak ciagle wystepuja jego szczatkowe pozostalosci; nadal w strukturze przeważa perli, którego ziarna są mniejsze niż w przedziale (0-A). Pojawia się ferryt, który w punkcie B zajmuje mniej wiecej 20% struktury danego obszaru. W przedziale B-C widac znaczny rozrost ziaren ferrytu, jednak powierzchnia zajmowana przezeń zwieksza się nieznacznie; widac takze zmniejszenie ziaren perlitu, nadal można wyszczególnic pojedyncze pasma cementytu; perlit zaczyna przyjmowac postac mniejszych osiowych ziaren. W rdzeniu (przedział C-1) materiału wystepuje perlit, który w postaci małych ziaren zajmuje około 60-70% powierzchni; ferryt zajmujacy około 20-30% oraz pojedyncze wydzielenia cementytu.

PRÓBKA NR II

Struktura warstwy naweglonej prawidłowo. Na powierzchni warstwa eutektoidalna - perlit; warstwa przejsciowa perlit z ferrytem; w rdzeniu ferryt z nielicznym perlitem

Analizując próbke numer II od strony powierzchni (w przedziale 0-A) wystepuje praktycznie sam perlit, jego ziarna są duże jednak brak dokładnych, widocznych granic; zarys ziaren tworzy cementyt drugorzedowy. W przedziale A-B granice miedzy perlitem nadal są niewidoczne, jednak zaczyna wystepowac miedzy nimi ferryt w postaci małych ziaren, rozrzuconych nierównomiernie w strukturze danego obrazu; nadal w strukturze można wyróznic podłuzne pasma cementytu drugorzedowego. Badając próbke w strone rdzenia można zauważyc wyszczególniające się granice oraz zanikający w znacznym stopniu perlit; ziarna ferrytu są coraz wieksze, przybierają kształt brył nieforemnych. W rdzeniu (przedział C-1) wystepuje równowaga pomiedzy składnikami, mniej wiecej 50% struktury zajmuje perlit i 50% ferryt; rdzen przybiera strukture podeutektoidalna

PRÓBKA NR III

Struktura warstwy naweglonej odpowiednio. Na powierzchni perlit z pasmami cementytu drugorzdowego; warstwa przejsciowa perlitu z małą domieszką ferrytu; rdzeń perlit z ferrytem.

Analizujac ostatnią próbke można zauważyc od strony powierzchni duże, nieregularne ziarna perlitu bez wyraźnych granic oraz podłużne wtrącenia cementytu, który wystepuje tylko w duzej ilosci wyłącznie na powierzchni; w dalszych czesciach wystepuja wylacznie szczatkowe fragmenty cementytu. W przedziale A-B przeważa perlit o strukturze gruboziarnistej podzielony wtrąceniami cementytu i małymi ziarnami ferrytu. W przedziale B-C zaczyna dochodzic do równowagi pomiedzy składnikami, ziarna perlitu jak i ferrytu mają zblizone wielkości oraz kształty; przemieszczając się w strone rdzenia ziarna wystepują na przemian mają nieosiowe kształty i strukture drobnoziarnistą. W przedziale C-1 wystepuje 50% perlitu oraz 50% ferrytu.

Po przeanalizowaniu próbek, wyciagnalem nastepujace wnioski

• Próbka nr I jest zle naweglona ponieważ w rdzeniu powinna ona mieć strukture podeutektoidalna; wystepuje tam zbyt wiele perlitu w stosunku do ferrytu oraz wyraznie widac cementyt szczatkowy.

• Naweglanie przeprowadzone na próbkach nr II i III zostało przeprowadzone prawidłowo ponieważ można zauwazyc zmiany zachodzace na przestrzeni materiału. Na powierzchni struktura nadeutektoidalna składajaca się z perlitu i cementytu drugorzedowego, w głebi materiału struktura eutektoidalna zawierajaca perlit oraz składajacy się z ferrytu i cementytu drugorzedowego, a w samym rdzeniu podeutektoidalna skladajaca się zarówno z perlitu jak i ferrytu w tej samej ilosci