Nazwisko i Imię
Laboratorium z Metaloznawstwa
Temat:
Badanie hartowności stali .
Grupa:
Data:
Ocena
Podpis:
Hartowność jest to zdolność stali do tworzenia struktury martenzytycznej . Własność ta jest ściśle związana z jej krytyczną szybkością chłodzenia ; im vk jest większa, tym hartowność mniejsza .
Prędkość krytyczna jako styczna do krzywej początku przemiany dyfuzyjnej
austenitu .
Z pojęciem hartowności wiążą się następujące cechy :
- głębokość hartowania ,
- maksymalna twardość uzyskana na powierzchni,
- skłonność do tworzenia rys i pęknięć hartowniczych .
Głębokość hartowania wiąże się z różnymi prędkościami chłodzenia na przekroju hartowanego elementu .
Średnicą krytyczną nazywa się maksymalną średnicę pręta, przy której zostanie zahartowany na wskroś, jest to podstawowe kryterium hartowności .Natomiast za warstwę zahartowaną uważa się strefę, w której znajduje się co najmniej 50 % martenzytu (kryterium półmartenzytyczne) .
Twardość stali po zahartowaniu zależy, oprócz prędkości chłodzenia, również od zawartości węgla w stali .Na twardość martenzytu wpływa głównie zawartość węgla, natomiast wpływ pierwiastków stopowych jest nieznaczny .
Dla stworzenia kryterium hartowności niezależnego od szybkości chłodzenia zostało wprowadzone pojęcie idealnej średnicy krytycznej Dki . Jest maksymalna średnica pręta zahartowanego na wskroś w hipotetycznym ośrodku o nieskończenie dużej zdolności chłodzenia .
Do określania hartowności stosuje się dwie metody :
- metoda obliczeniowa Grossmana,
- metoda hartowania od czoła Jominy’ego .
Metoda obliczeniowa polega na liczbowym ujęciu wpływu składu chemicznego stali i wielkości ziarna austenitu na hartowność stali .
Metoda hartowania od czoła polega na zahartowaniu od czoła próbki cylindrycznej o średnicy 25 mm i dł. 100 mm (z kołnierzem) strumieniem wody wypływającym z dyszy o średnicy 12,5 mm . Po zahartowaniu zeszlifowuje się po 0,4 ÷ 0,5 mm wzdłuż tworzącej próbki i dokonuje się pomiaru twardości metodą Rockwella na skali C . Następnie sporządza się wykres hartowności stali w układzie twardość HRC - odległość od czoła .Znając twardość strefy półmartenzytycznej dla badanej stali możemy znaleźć odległość od czoła , w której występuje struktura zwierająca 50 % martenzytu , czyli tzw. odległość krytyczną lk . Z kolei na podstawie wykresu Dki od lk można określić idealną średnicę krytyczną lub średnicę krytyczną dla dowolnego ośrodka chłodzącego .
W ćwiczeniu została użyta stal 40H o zawartości 0,4 % C . Podgrzewano ją do temp 850 °C w czasie 15 min .Następnie chłodzono od czoła .Po zeszlifowaniu warstwy około 0,4 mm odczytano twardość Rockwella na skali C . Wyniki podano w tabeli :
Lp.
LK
HRC
1
2
51
4
53
3
7
45
10
37
5
14
35
6
17,5
28
20
8
23,5
29
9
27
24
34
11
43
Dla strefy półmartenzytycznej 40H 0,4 %C twardość wynosi : 40 HRC z wykresu wpływu zawartości węgla na twardość strefy półmartenzytycznej .
Odczytujemy odległość krytyczną lk dla 40 HRC z otrzymanego wykresu hartowania .
Na podstawie wykresu Dki od lk określamy idealną średnicę krytyczną :
lk= 9 mm
Dk = 55 mm
Dki = 70 mm
Wnioski :
Hartowność jest ważną charakterystyczną cechą stali, gdyż pozwala na racjonalny dobór stali w zależności od przekroju hartowanego elementu, tak aby nastąpiło jego zahartowanie na wskroś .Tak więc powinno się stosować stal o dużej hartowności na elementy o dużym przekroju , a stal o małej na przedmioty o małym przekroju , aby maksymalnie wykorzystać własności stali i otrzymać odpowiednią strukturę po zahartowaniu . Po wykonaniu wykresu hartowania od czoła, odczytaliśmy wartość odległości krytycznej lk = 9 mm, czyli jest to odległość, w której wystąpi 50 % martenzytu; a następnie Dk = 55 mm średnica krytyczna przy jakiej dana stal będzie spełniać kryterium półmartenzytyczne oraz Dki = 70 mm . Dla danego gatunku stali podaje się tzw. pasmo hartowności, które uwzględnia rozrzut hartowności wynikający z dopuszczalnych odchyłek składu chemicznego , wielkości ziarna austenitu .Krzywe hartowania powinny mieścić się w obrębie pasma .Wynik czyli wykres hartowania od czoła mieści się całkowicie w paśmie hartowności dla podanej stali .
Chester11-86