SPRWZM~4.DOC

                   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 :

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 .