1.Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z wpływem zawartości wegla w stali na strukturę i twardość stali w stanie wyżarzonym i po hartowaniu.
2.Wykonanie ćwiczenia.
Do badań przeznaczono próbki z następujących stali węglowych:
- stal 15 - zawierająca około 0,15 % C - ø 25 mm,oznaczoną -(1),
- stal 45 - zawierającą około 0,45 % C - ø 30 mm,oznaczoną -(2),
- stal N9E - zawierającą około 0,9 % C - ø 26 mm,oznaczoną -(3).
3.Kolejność wykonania badań.
a) wykonać zgłady metalograficzne na otrzymanych próbkach,wytrawić nitalem,dokonać obserwacji mikroskopowych,narysować i opisać struktury stali,
b) zmierzyć twardość próbek na twardościomierzu Rockwella (skala D - penetrator stożek i obciążenie 100 kG),
c) austenityzować próbki ze stali 15 i 45 w temperaturze 850º C a ze stali N9E w temperaturze 770º C w czasie 30 minut,następnie zahartować je w wodzie.
d) Wykonać zgłady metalograficzne na zahartowanych próbkach,dokonać obserwacji mikroskopowych,narysować i opisać struktury stali,
e) Zmierzyć twardość próbek w stanie zhartowanym na twardościomierzu Rockwella (skala D).
4.Wyniki badań.
a) twardość i struktura próbki ze stali 15
- przed zahartowaniem
1) 13 HRD
2) 13 HRD
3) 13 HRD
wart.śred. 13 HRD
- po zahartowaniu
1) 59 HRD
2) 59 HRD
3) 59 HRD
wart.śred. 59 HRD
b) twardość i struktura próbki ze stali 45
1) 26 HRD
2) 25 HRD
3) 26 HRD
wart.śred. 25,67 HRD
1) 67 HRD
2) 66 HRD
3) 67 HRD
wart.śred. 66,67 HRD
c) twardość i struktura próbki ze stali N9E
1) 38 HRD
2) 38 HRD
3) 38 HRD
wart.śred.38 HRD
1) 74 HRD
2) 74 HRD
3) 74 HRD
wart.śred. 74 HRD
5.Wnioski.
a) operacje wyżarzania prowadzą do stanu równowagi termodynamicznej w obrabianym stopie,
b) hartowanie,zwłaszcz martenzytyczne,prowadzi do powstania struktury nierównowagowej
Zabieg ten zwiększa twardość wyrobu.
c) w piecach bez atmosfery ochronnej na stal działa nagrzane do wysokiej temperatury powietrze,w wyniku czego występują dwa niekorzystne zjawiska:utleniania i odwęglania stali,
d) w przypadku utleniania tworzy się warstwa tlenków żelaza(zgorzeliny),której grubość jest uwarunkowana dyfuzją atomow żelaza i tlenu przez warstwę, a wiec rośnie z czasem,
e) pod warstwą tlenków występuje zwykle strefa odwęglona, zwłaszcza w tem. grzania ok. 850° C ,
f) hartowanie prowadzi do struktury martenzytycznej lub bainitycznej,
g) warstwa zahartowana to strefa, w której znajduje się co najmniej 50 % martenzytu,
h) na zgładzie po trawieniu strefa zahartowana jest jasna, a nie zahartowany rdzeń - ciemny,
i) na przełomie strefa zahartowana odznacza się wyrażnie jedwabistym, prawie bezziarnistym wyglądem,
j) twardość stali po zahartowaniu zależy oprocz predkości chłodzenia, również od zawartości węgla w stali.Na twardość martenzytu wpływa głównie zawartość węgla , natomiast wpływ pierwiastków stopowych jst nieznaczny,
k) struktura stali zależy od szybkości chłodzenia, dobór odpowiedniego ośrodka chlodzącego ma decydujący wpływ na uzyskany efekt, tym bardziej, że krytyczne prędkości chłodzenia różnych stali zmieniają się w szerokich granicach w zależności od ich składu chemicznego, wielkości ziarna i jednorodności austenitu,
l) spośród ciekłych ośrodków chłodzących szczególne znaczenie ma woda, którą stosuje się do stali węglowych,
m) intensywność chłodzenia ośrodka maleje ze wzrostem jego temperatury,
n) zwiększenie intensywności chłodzenia zwiększa zarówno głębokość strefy zahartowanej, jak i twardość ; rośnie jedak prawdopodobieństwo powstawania rys i pęknięc hartowniczych,
o) uzyskanie zbyt małej twardości jest spowodowane niedostateczną austenityzacją stali(niska temperatura lub krótki czas).
chomcio_stefan