Wydział Mechaniczny
Temat: Hartowność stali.
Grupa F zespół 3
Data
Ocena
Podpis
1.Cel ćwiczenia:
Pierwiastki stopowe zmieniają kinetykę rozpadu austenitu podczas chłodzenia stali i powodują znaczny wzrost hartowności.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą badania hartowności stali metodą Jominy’ego oraz określenie w jakim stopniu skład chemiczny stali (obecność pierwiastków stopowych) wpływa na hartowność.
2.WSTEP:
Hartowanie jest to zabieg cieplny polegający na nagrzaniu elementu do temperatury 30—50°C powyżej Ac3-Ac1 wygrzania w tej temperaturze z następnym dostatecznie szybkim oziębieniem, w celu otrzymania struktury martenzytycznej lub bainitycznej, a przez to zwiększenia twardości stali. Na zabieg hartowania składają się więc kolejno po sobie następujące czynności:
l) nagrzanie stali do stanu austenitycznego i wygrzanie w tej temperaturze
(austenity-zowanie),
2) szybkie chłodzenie (oziębianie).
Wysokość temperatury nagrzania przy hartowaniu zależy od składu chemicznego stali, a zwłaszcza od zawartości węgla. Nagrzanie stali podeutektoidalnej powyżej temperatury Ac3 jest konieczne do uzyskania jednorodnej struktury austenitycznej. Jeśli przy nagrzaniu nie zostałaby przekroczona temperatura Ac3 to w strukturze zahartowanej stali pozostałby wolny ferryt, zmniejszając jej twardość, a po odpuszczeniu i inne właściwości mechaniczne. Stale nadeutektoidalne natomiast nagrzewa się przy hartowaniu powyżej Ac1 i to niezależnie od zawartości węgla. W tym przypadku rezygnuje się z całkowitego rozpuszczenia cementytu wtórnego w austenicie, którego obecność w strukturze zahartowanej stali jest nawet pożądana.
Próba chłodzenia czołowego.
Hartowność stali konstrukcyjnych oznacza się najczęściej za pomocą próby chłodzenia czołowego (próby Jominy'ego) ujętej normą PN-79/H-04402. Polega ona na tym, że cylindryczną próbkę, której długość wynosi 100mm a średnica 25mm nagrzewa się do temperatury hartowania, a następnie chłodzi w urządzeniu chłodniczym. Pod bezpośrednim natryskiem wody pozostaje tylko powierzchnia czołowa próbki ona chłodzona jest najbardziej intensywnie (im dalej od czoła próbki, tym chłodzenie wolniejsze). Po ostygnięciu i wyjęciu z urządzenia hartowniczego, próbkę szlifuje się wzdłuż dwu przeciwległych tworzących, a na oszlifowanych powierzchniach dokonuje się pomiaru twardości aparatem Rockwella, skala C na długości 50 mm. Wyniki pomiaru ujmuje się w postaci wykresu, oznaczając na osi odciętych odległości od czoła próbki, a na osi rzędnych odpowiednie wartości twardości. Łącząc otrzymane punkty linią ciągłą, uzyskuje się krzywą hartowności charakteryzującą przebieg spadku twardości wzdłuż długości próbki.
2.Materiał:
a)stal węglowa do ulepszania cieplnego 45 ,
b) stal stopowa narzędziowa do pracy na zimno NC6 (13% C , 1,5%Cr, 0,2 %N)
3.Przebieg ćwiczenia:
Próbka wykonana ze stali 45 oznaczona jest numerem 1, próbka ze stali NC6 – numerem 2. Próbki należy umieścić w piecu o temp. 850 °C . Po upływie 30 minut wyjąć jedną z próbek z pieca i umieścić w statywie służącym do chłodzenia próbki od czoła. Włączyć przepływ wody i chłodzić aż do całkowitego oziębienia próbki. Następnie próbkę należy przeszlifować.
Pomiary twardości na przeszlifowanej ścieżce wykonuje się metodą Rockwella w skali C w następujących odległościach od chłodzonego czoła próbki: 10 pomiarów co 1,5 mm , a dalsze w odległościach ok. 3 mm.
Pomiary wykonuje się aż dojdziemy do strefy materiału o stalej twardości.
Tak samo należy postępować z drugą z próbek.
Tabela pomiarów, na podstawie których został sporządzony wykres HRC(L).
PRÓBKA 1(STAL WĘGLOWA)
PRÓBKA 2(STAL STOPOWA)
L[mm]
TWARDOŚĆ [HRC]
2,2
50
3
64
5,1
42
5,8
62
8,1
38
7,3
61
11,6
34
9,6
51
13,2
31
12,2
48
17,4
29
14,6
20,8
17,2
47
24,1
19,6
27,5
28,5
22
45
32,9
37,3
43,2
40
39
52,9
58
61,8
lukasz_lar