Tomasz Igel Maciej Juska	Inżynieria Materiałowa IV rok, VII semestr	13.11.2001
Hartowność stali konstrukcyjnych II

1. Warunki austenityzowania próbki Jominy'ego wykonanej ze stali 55 i przygotowanie jej do pomiaru twardości:

Metoda hartowania od czoła polega na oziębianiu strumieniem wody wypływającym z dyszy o średnicy 12,5 mm, czołowej powierzchni próbki walcowej o średnicy 25 mm i długości 100 mm (z kołnierzem), po austenityzowaniu w warunkach zalecanych dla stali 55. Próbka austenityzowana jest w temperaturze Ac₃ + (30 do 50⁰C) w czasie 30 minut. Temperatura austenityzowania powinna wynosić od około 810 do 840⁰C. Po zahartowaniu zeszlifowuje się po 0,4 do 0,5 mm wzdłuż przeciwległych tworzących próbki i dokonuje się pomiarów twardości metodą Rockwella (HRC) w różnej odległości od hartowanego czoła. Wynikiem próby jest wykres HRC w funkcji odległości od czoła próbki, zwany krzywą hartowności. Mianowicie struktura stali i twardość zmieniają się w sposób ciągły od martenzytu na powierzchni chłodzonej do perlitu na przeciwległym końcu próbki. Stale tego samego gatunku mogą różnić się nieco składem chemicznym (mieszczącym się w przedziałach normy), w zależności od poszczególnych wytopów, dlatego uzyskuje się krzywe hartowności nieco różniące się między sobą. Dlatego powstaje obszar między maksymalnymi a minimalnymi wartościami twardości zwany pasmem hartowności.

2. Wykres twardości w funkcji odległości od czoła - x, wykonany na podstawie pomiarów twardości HRC próbki Jominy'ego wykonanej ze stali 55:

	Pomiar twardości HRC próbki Jominy'ego wykonanej ze stali 55
Odległość od czoła [mm]	0	1	1,6	3,7	6,3	8,3	11	13,1	17,8	21,9	29,3	33,3	40,3	45,9	56,8	64,9
Twardość HRC	62	60	60	37	36	35	33	25	22	22	18	17	15	13	11	10

3. Na podstawie wykresu HRC = f(x) wyznaczam twardość krytyczną i odległość krytyczną:

Twardość krytyczna (tam gdzie jest 50% martenzytu) dla stali 55 wynosi 46 HRC, w związku z tym odległość krytyczna (odległość od czoła, gdzie występuje struktura zawierająca 50% martenzytu) odczytana na podstawie powyższego wykresu wynosi ok. 3 mm.

4. Wyznaczam średnicę krytyczną dla badanego wytopu stali 55 w przypadku hartowania w wodzie i w oleju:

	Odległość krytyczna [mm]	Średnica krytyczna [mm]
Hartowanie w wodzie	3	20
Hartowanie w oleju	3	10

5. Wyznaczam minimalne i maksymalne średnice krytyczne w przypadku hartowania w wodzie i w oleju różnych wytopów stali 45, 20H, 40H, 40HM:

		Stal
				45	20H	40H	40HM
Orientacyjna twardość zahartowanej stali HRC		42	33	42	42
Odległość od czoła [mm]		5	6	12	40
Średnica krytyczna Dk [mm]	Hartowanie w wodzie	28	30	52	125
		Hartowanie w oleju	18	19	34	87

6. Wyznaczyć możliwe pasmo rozrzutu twardości na przekroju pręta 80 ze stali 45 i 40H:

		Stal 45				Stal 40H
Przekrój pręta 80	Ośrodek chłodzący	Odległość od czoła	Twardość HRC			Odległość od czoła	Twardość HRC
							min	średnia	max		min	średnia	max
	Powierzchnia	Woda	4	30	40	50	4	47	52	58
		Olej	17	18	23	27	17	27	33	45
	0,8 R	Woda	11	20	26	30	11	33	42	53
		Olej	22	16	21	25	22	24	32	38
	0,5 R	Woda	17	18	23	27	17	27	33	45
		Olej	28	14	20	23	28	22	29	36
	Środek	Woda	21	16	21	25	21	25	33	40
		Olej	32	12	20	21	32	18	26	36

Możliwe pasmo rozrzutu dla stali 45

Hartowanej w wodzie

Hartowanej w wodzie

Możliwe pasmo rozrzutu dla stali 40H

Hartowanej w wodzie

Hartowanej w wodzie

7. Wnioski:

Wraz ze wzrostem procentowej zawartości C oraz pierwiastków stopowych wzrasta hartowność. Szczególny wpływ na hartowność wywiera węgiel, który zwiększa zarówno głębokość hartowania, jak i poziom twardości. W związku z tym taką samą głębokość hartowania można uzyskać zarówno dla stali węglowej o określonej zawartości węgla, jak i dla stali stopowej o mniejszej zawartości węgla. Średnicą krytyczną D_k nazywamy osiągalną średnicę pręta, przy której po hartowaniu objętościowym w określonym ośrodku występuje w jego środku 50% martenzytu. Twardość struktury półmartenzytycznej nazywamy twardością krytyczną. Średnica krytyczna jest cechą pozwalającą na porównanie hartowności i wstępny wybór właściwego gatunku stali. W próbce Jominy'ego, tak i w przedmiotach hartowanych objętościowo szybkość chłodzenia zależy od odległości od powierzchni chłodzonej. Dlatego określonym odległością od czoła próbki odpowiadają pod względem szybkości chłodzenia określone punkty przekroju hartowanego. Można również stwierdzić, że w rdzeniu pręta jest mniejsza twardość, jest to związane z mniejszymi szybkościami chłodzenia w rdzeniu. Przyjmuje się, że pręt jest zahartowany na wskroś jeżeli w środku znajduje się minimum 50% martenzytu.

1

---