1.)

      Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadami doboru parametrów obróbki cieplnej oraz z rolą pierwiastków stopowych w obróbce cieplnej stali, a w szczególności:

a)     zbadanie wpływu temperatury wygrzewania stali na twardość i strukturę, jaką uzyskuje się po gwałtownym oziębieniu.

b)     Porównanie charakterystyki twardość – temperatura odpuszczania stali węglowej i wybranej stali stopowej.

2.) Wykonanie ćwiczenia:

a)     określenie wpływu temperatury wygrzewania stali na twardość

i strukturę, jaka uzyskuje się po gwałtownym oziębieniu.

     Materiał: stal węglowa 45 w stanie wyżarzonym ( krążki o śr. 30mm)

      Jedną z próbek umieścić w piecu o temperaturze 700°C, druga w piecu

o temperaturze 850°C. Obydwie próbki wygrzewać w ciągu 20 minut

i wrzucić do wody. Trzecia próbkę pozostawić nie obrobioną cieplnie. Wykonać szlify metalograficzne wszystkich trzech próbek i wytrawić nitalem. Porównać i narysować struktury. Zmierzyć twardość próbek metodą Rockwella ( w skali D – penetrator stożek, 100kG) wykonać na każdej

z próbce po 5 pomiarów.

b)     odpuszczanie stali stopowej SW7M i stali węglowej 45.

     Materiał:

-     zahartowana stal węglowa 45 ( krążek o średnicy 30 mm), austenizowana w temperaturze 850°C i oziębiana w wodzie,

-     zahartowana stal stopowa SW7M ( krążek o średnicy 16 mm), o składzie chemicznym: ~ 0,85 %C , ~ 4,5%Cr , ~ 6,5% W , ~5% Mo , ~ 2%V , austenizowana w temperaturze 1200°C i oziębiana w oleju.

              Zmierzyć twardość stali 45 i SW7M w stanie zahartowanym metodą Rockwella ( skala C, penetrator – stożek diamentowy, 150kG). Wykonać

co najmniej po 5 pomiarów na każdej z próbek. Po jednej próbce ze stali 45

i SW7M umieścić w piecach o temperaturze 200°C , 350°C , 550°C

i odpuszczać w ciągu jednej godziny. Próbki wyjąć z pieców i chłodzić

na powietrzu aż do temperatury otoczenia. Oznakować próbki pisakiem, zeszlifować jedną z płaszczyzn i zmierzyć twardość HRC wykonując

co najmniej po 5 pomiarów na każdej z próbek.

              Wykonać graficznie zależność twardość – temperatura odpuszczania dla stali niestopowej 45 i stopowej SW7M.

Odpuszczanie stali.

W wyniku hartowania martenzytycznego stal staje się bardzo twarda; wzrastają również jej własności wytrzymałościowe, natomiast plastyczne ulegają silnemu obniżeniu. Wykorzystując jednak fakt, iż martenzyt jest strukturą metastabilną, można w dość szerokich granicach zmieniać wła­sności zahartowanej stali, stosując odpuszczanie.

W zależności od zakresu temperatury zabiegu rozróżnia się odpusz­czanie:

— niskie    100—250°C,

— średnie   250—450°C,

— wysokie 450—600°C.

Odpuszczaniu niskiemu poddaje się głównie narzędzia, które powin­na cechować wysoka twardość i odporność na ścieranie. Takie odpuszcza­nie nie obniża twardości, ale odpręża materiał i zmniejsza jego skłonność do kruchego pękania.

Odpuszczanie średnie jest stosowane w celu nadania obrabianym ele­mentom wysokiej granicy sprężystości przy równoczesnym polepszeniu ich własności plastycznych. Takie własności powinny mieć sprężyny i re­sory. Po średnim odpuszczaniu otrzymuje się strukturę odpuszczonego martenzytu o twardości ok. 450 HB. W tym zakresie temperatur wystę­puje tzw. kruchość odpuszczania pierwszego rodzaju (nieodwracalna), któ­ra objawia się spadkiem udarności przy odpuszczaniu stali węglowych lub stopowych w temp. ok. 300°C. Zjawisko to wiąże się z przemianą auste­nitu szczątkowego lub z nierównomiernym rozkładem martenzytu, który najszybciej przebiega na granicach ziarn.

Przy wysokim odpuszczaniu własności wytrzymałościowe (Rm, Re, HB) wyraźnie maleją, a plastyczne (A, Z) wzrastają. Wiąże się to z istotnymi zmianami strukturalnymi, które zachodzą w tym zakresie temperatur. Powstaje bowiem struktura złożona z ferrytu i bardzo drobnych, kuli­stych wydzieleń cementytu zwana sorbitem. Ze wzrostem temperatury lub czasu następuje jedynie koagulacja cementytu. Wysokie odpuszczanie jest zalecane dla elementów maszyn wykonanych ze stali konstrukcyjnych, węglowych i stopowych oraz narzędzi do pracy na gorąco, gdyż po takiej obróbce uzyskuje się optymalną kombinację własności wytrzymałościo­wych i plastycznych, tj. dużą udarność i wydłużenie przy maksymalnym stosunku Re/Rm. Dlatego też połączenie zabiegu hartowania z wysokim lub średnim odpuszczaniem nazywamy ulepszaniem cieplnym.

3.) Wyniki badań:

Określenie wpływu temperatury wygrzewania stali na twardość i strukturę, jaka uzyskuje się po gwałtownym oziębieniu.

     Materiał: stal węglowa 45 w stanie wyżarzonym ( krążki o śr. 30 mm).

Struktury próbek wyżarzanych i nie obrabianych termicznie.

Stal 45 nie obrabiana cieplnie.

Stal 45 wyżarzana w temperaturze 700°C.

Stal 45 wyżarzana w temperaturze 850°C.

Wyniki pomiarów twardości próbek poddawanych wyżarzaniu

w różnych temperaturach oraz próbki nie wyżarzanej. Twardość mierzona metodą Rockwella ( skala D – penetrator stożek, 100kG).

Odpuszczanie stali stopowej SW7M i stali węglowej 45.

Wyniki pomiarów twardości stali stopowej SW7M i stali węglowej 45 w stanie zahartowanym przed odpuszczaniem. Badanie przeprowadzone metodą Rockwella ( skala C, penetrator – stożek diamentowy, 150kG).