Laboratorium z Materiałoznawstwa.

Przemysław Chrzanowski Z-13

Próba hartowności Jominy’ego. Przygotowanie zgładów krystalograficznych.

Spośród licznych metod badania hartowności największe zastosowanie ma próba, Jominy'ego (1938), znana pod nazwą próby hartowania od czoła. Powodem rozpowszechnienia jest łatwość odtworzenia oraz zakres zastosowania — umożliwia badania przewa­żającej liczby stali konstrukcyjnych (inne metody mają przeważnie zakres zastosowania ograniczony do określonych typów stali). Próbę hartowania od czoła ujmuje norma PN-79/H-04402.

Próbkę stali o znormalizowanych wymiarach austenityzuje się w tempera­turze (30—50°C)+AC3 przez 30 min w atmosferze ochronnej, a następnie chłodzi w spec­jalnym urządzeniu natryskiem wody skierowanym na czoło próbki. Konstruk­cja i wymiary urządzenia zapewniają stałą intensywność chłodzenia. Po zahartowaniu szli­fuje się próbkę wzdłuż 2 przeciwległych tworzących usuwając warstwę grubości 0,4 mm (na stronę), a następnie mierzy twardość Rockwella wzdłuż tworzących w odstępach co 2 mm . Wyniki pomiarów (średnie z 2 przeciwległych pomiarów) przedstawione w funkcji odległości od czoła próbki tworzą krzywą hartowności. Z jej kształtu wnioskuje się o hartowności badanej stali. Ponieważ dany gatunek stali ma skład chemiczny zawarty w pewnych granicach, stal pochodząca z różnych wytopów różni się nieco składem, wiel­kością ziarna itp., więc wyniki dużej liczby badań wykazują z tego powodu znaczny roz­rzut. Krzywe obejmujące poszczególne wyniki stanowią pasmo hartowności charakteryzu­jące hartowność gatunku stali.

Znając twardość krytyczną badanej stali, można określić z krzywej hartowności, w jakiej odległości od czoła występuje ta twardość. Odległość ta jest liczbową miarą hartowności Jominy'ego oznaczaną np. tak: I50= 22-(w odległości 22 mm od czoła próbka ma strukturę 50% martenzytu i twardość krytyczną). Za pośred­nictwem nomogramów można (znając I50) dla wymaganej intensywności hartowania usta­lić średnicę krytyczną stali D50. Z kolei z nomogramu przy znanej intensywności hartowania, można ustalić idealną średnicę krytyczną Do.

Przyjmując jako kryterium idealną średnicę krytyczną (miara hartowności niezależna. od warunków chłodzenia) wyróżnia się 4 grupy stali:

— o małej hartowności                            D0<50 mm

— o średniej hartowności               D0= 50—80 mm

— o dużej hartowności                             D0=80—150 mm

— o bardzo dużej hartowności              D0> 150 mm

Do pierwszej grupy należą stale węglowe, a do pozostałych stopowe. Stale o małej hartowności po za­hartowaniu mają stosunkowo cienką, ale o dużej twardości warstwę zahartowaną, zacho­wując przy większych przekrojach ciągliwy rdzeń. Dzięki temu są odporne na obciążenia dynamiczne. Stale o większej hartowności mogą uzyskać strukturę martenzytyczną na ca­łym przekroju, co zapewnia jednakowe na całym przekroju własności mechaniczne.

Hartowność jest obecnie traktowana jako jedna z najważniejszych cech użytkowych stali, stanowiąc racjonalne kryterium doboru stali na określone elementy.

Przygotowanie zgładów krystalograficznych.

-               Pobraną próbkę poddajemy szlifowaniu. Stopniowo coraz to drobniejszym papierem ściernym, aż do końcowej fazy gdzie do wypolerowania próbki używamy filcu.

-               Odtłuszczamy próbkę za pomocą spirytusu.

-               Wypolerowaną powierzchnię wytrawiamy roztworem kwasu azotowego.

-               Płuczemy próbkę i suszymy.

Próbka wykonana została z materiału N8 (stal narzędziowa o zawartości 0,8%C). Po wykonaniu próbki okazało się że jest ona dobrze wytrawiona, lecz wcześniej została ona źle wypolerowana stąd widoczne rysy na jej powierzchni.