4 rozA 290-304.doc hartowanie.doc

go zwykłego (rys. 4.76a) chłodzenie z temperatury austenityzowania wykonu­je się w sposób ciągły z szybkością więk­szą od krytycznej, do temperatury niższej od temperatury Ms, a w przypadku wielu stali, np. konstrukcyjnych, niższej nawet od M.

W praktyce stale niestopowe chłodzi się w wodzie, natomiast stale stopowe mo­gą być chłodzone wolniej, np. w oleju, w niektórych przypadkach nawet w po­wietrzu. Oziębianie może się przy tym od­bywać w cieczy spokojnej, w cieczy o wy­muszonym obiegu lub z wykorzystaniem prasy hartowniczej. Ośrodek chłodzący należy dobierać posługując się wykresami CTPc, tak aby możliwe było ochłodzenie z szybkością większą od krytycznej nie tylko powierzchni, lecz również środka przekroju hartowanego elementu.

W wyniku hartowania zwykłego uzy­skuje się strukturę martenzytu z austeni­tem szczątkowym oraz innymi składnika­mi strukturalnymi, które nie ulegają prze­mianom podczas obróbki cieplnej, np. z węglikami nierozpuszczonymi w roz­tworze stałym podczas austenityzowania lub wtrąceniami niemetalicznymi.

HARTOWANIE MARTENZYTYCZNE ZWYKŁE Z CHŁODZENIEM CIĄGŁYM             

Podczas hartowania martenzytyczne-

1000

800

600

400

U

200

< DC

1                 °

g 1000

III

a

2                     

800

600 400 200

0 1000

800 600

„ 400 U

o

1              10 102 103 'i u              .u

CZAS, t (s)

T 200

Stale zahartowane charakteryzują się bardzo dużą twardością - powyżej 60^65 HRC w zależności od stężenia C - i wy­sokimi pozostałymi własnościami wytrzy­małościowymi oraz niskimi własnościami plastycznymi i dużą kruchością.

Rysunek 4.76

Krzywe oziębiania podczas hartowania objętościowego stali 41Cr4 na tle wykresów CTP

a) hartowanie martenzytyczne zwykłe, b i c) hartowanie martenzytyczne stopniowe, d) hartowanie bainityczne

z przemianą izotermiczną (według W. Lutego); y - austenit, P - perlit, B - bainit, M - martenzyt

HARTOWANIE MARTENZYTYCZNE STOPNIOWE

Podczas hartowania martenzytycznego stopniowego (rys. 4.76b,c) chłodzenie polega na kolejnym:

oziębianiu w stopionej soli lub gorącym oleju do temperatury wyższej o 30^50°C od temperatury Ms,

wytrzymaniu w stopionej soli lub gorącym oleju o tej temperaturze, w czasie niezbędnym do wyrównania temperatury w całym przekroju obrabianego przedmiotu lecz zapewniającym trwałość austenitu przechłodzonego, studzeniu, zazwyczaj w powietrzu, do temperatury otoczenia. Hartowanie w podanych warunkach zapewnia uzyskanie struktury stali takiej jak po operacji hartowania martenzytycznego zwykłego przy znacznie mniejszych naprężeniach i odkształceniach cieplnych i strukturalnych.

Hartowanie stopniowe jest stosowane do małych i drobnych przedmiotów ze sta­li niestopowych oraz przedmiotów o złożonych kształtach i zmiennych przekrojach.

HARTOWANIE BAINITYCZNE ZWYKŁE             

Hartowanie bainityczne zwykłe charakteryzuje się chłodzeniem ciągłym z szyb­kością mniejszą od krytycznej - taką, by mogła przebiegać przemiana bainityczna. Celem operacji jest uzyskanie struktury bainitu, ewentualnie z martenzytem, oraz austenitu szczątkowego. W ten sposób uzyskuje się większe własności plastyczne i większą udarność stali niż po hartowaniu martenzytycznym i wysokim odpusz­czaniu. Większa jest również odporność stali na zmęczenie, niższa jednak granica sprężystości i plastyczności.

HARTOWANIE BAINITYCZNE Z PRZEMIANĄ IZOTERMICZNĄ             

Podczas hartowania bainitycznego z przemianą izotermiczną (rys. 4.76d), zwa­nego również hartowaniem izotermicznym, chłodzenie jest wielozabiegowe i polega na kolejnym:

■    oziębianiu austenitu przechłodzonego do temperatury niższej od temperatury przemiany perlitycznej,

■    wytrzymaniu izotermicznym w kąpieli chłodzącej, lub innym ośrodku, o tempe­raturze wyższej od temperatury Ms, tj. 250^400°C, w czasie zapewniającym za­kończenie przemiany bainitycznej,

■    chłodzeniu do temperatury pokojowej z dowolną szybkością, zwykle w spokoj­nym powietrzu.

Hartowanie z przemianą izotermiczną zapewnia uzyskanie struktury bainitycz- nej, przy znacznym ograniczeniu naprężeń cieplnych i strukturalnych oraz zmniej­szeniu możliwości powstania pęknięć i odkształceń.

Hartowanie izotermiczne jest stosowane w przypadku obróbki cieplnej przed­miotów o małych przekrojach oraz dużych przedmiotów ze stali wysokostopowych.

Mosty budowano od czasów starożytnych. Do dziś, np. w dolinie Vale Verzasca w Ticino w Szwajcarii, zachowały się kamienne mosty rzymskie, a w Lizbonie w Portugalii i w Segovii w Hiszpanii, Pont du Gard we Francji można oglądać kamienne akwedukty rzymskie. Pierwszy most żeliwny Iron Bridge w świecie w roku 1779 nad rzeką Severn w Coalbrookdale w Anglii zbudował Thomas Franolls Pritchard (1). W Gliwicach w roku 1936 rozebrano most żeliwny w ciągu obecnej ulicy Hutniczej zbudowany w Starej Hucie Johna Baildona (2). Most łukowy ze stali połączył dwa brzegi granicznej rzeki Niagara między Kanadą a USA, łączącej jezioro Erie z jeziorem Ontario, nieco poniżej jednego z największych wodospadów świata (3). Stalowy dwupoziomowy most łukowy w Porto w Portugalii zbudowany został w XIX wieku nad rzeką Douro przez A. Gustave'a Eiffela. W roku 1926 syn znakomitej polskiej aktorki Heleny - Ralf Modrzejewski zbudował w Filadelfii w USA pierwszy most linowy o rozpiętości 530 m. Pełen wdzięku, intensywnie pomarańczowy (dziś specjalnie opracowano farby polimerowe, które kolorem imitują minię, nie stosowaną ze względu na toksyczne działanie związków ołowiu) most linowy całkowicie stalowy Golden Gate w San Francisco o długości 2,7 km i szerokości 27,5 m oddano do użytku 27.05.1937 roku (6). Obecnie przejeżdża przez niego 100 tysięcy samochodów dziennie. Przęsło między wieżami o wysokości 227 m ma długość 1280 m. Jest on 7 co do wielkości mostem wiszącym w świecie. Każda lina

0 grubości 93 cm złożona jest z 27572 żył stalowych kabla, a ogólna masa wszystkich lin wynosi 95 tysięcy ton (most w trakcie budowy - 7). Most Bay Bridge (12) jest również w San Francisco (1936 rok). Most Humber nad rzeką Hull w środkowej Angli (7) ma przęsło o długości 1410 m i jest trzecim w świecie po Akashi Kakaio w Japonii (1991 m) oraz Store Baelt w Danii (1624 m). Każdy kabel o średnicy 70 cm w tym moście składa się 14948 ocynkowanych stalowych drutów po 404 druty na każdą z 37 żył biegnących równolegle bez skręceń

1 sfalowań. Most wiszący w przesmyku Tacoma w Stanie Waszyngton w USA, wówczas trzeci co do wielkości w świecie zwany „Galopująca Gertie", pod naporem wiatru o prędkości 68 km/h najpierw stracił stateczność (9), a potem runął w dół w 1940 roku (10). Zespół mostów Seto Ohaszi w Japonii łączy wyspy Honsiu i Sikoku nad wewnętrznym Morzem Japońskim, z których południowy Minami Bisan-Seto (13) ma 1100 m, a jego wieże stalowe mają po 194 m wysokości (10 w świecie), a kolejne to Kita Besan Seto (990 m ma 18 miejsce) i Shimotsui Seto (940 m ma 20 miejsce). Dwa mosty linowe po 792 m należą do jednych z najdłuższych w świecie (14). Most linowy Qresundbron łączący Danię ze Szwecją również jest elementem systemu drogowo -mostowego o długości 15,3 km (11). W Chorwacji koło Dubrownika budowany jest most linowy o jednej wieży nad zatoką morską (15).

4.8.5. Hartowanie powierzchniowe

DEFINICJA I KLASYFIKACJA NAGRZEWANIA POWIERZCHNIOWEGO             

Hartowanie powierzchniowe polega na szybkim nagrzaniu warstwy wierzchniej przedmiotu do temperatury hartowania i następnie szybkim chłodzeniu.

Hartowanie powierzchniowe umożliwia ograniczenie nagrzewania do cienkiej warstwy powierzchniowej i to jedynie w miejscach, które powinny być obrobione cieplnie. Nie wywołuje więc dużych naprężeń i odkształceń cieplnych. Hartowanie powierzchniowe umożliwia automatyzację...