1.) Pierwiastki stopowe zmieniają kinetykę rozpadu austenitu podczas chłodzenia stali i powodują znaczny wzrost hartowności. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą Jominy’ego oraz określenie w jakim stopniu skład chemiczny stali (obecność pierwiastków stopowych) wpływa na hartowność.

Hartowność stali. Jest to zdolność stali do tworzenia struktury martenzytycznej. Własność ta jest ściśle związana z jej krytyczną szybkością chłodzenia a więc trwałością austenitu; im vk jest większa, tym hartowność mniejsza. Z pojęciem hartowności wiążą się następujące cechy:

— głębokość hartowania,

— maksymalna twardość uzyskiwana na powierzchni,

— skłonność do tworzenia rys i pęknięć hartowniczych.

Metody określania hartowności stali. Najczęściej są stosowane dwie metody określania hartowności:

— metoda obliczeniowa (Grossmana),

— metoda hartowania od czoła (Jominy'ego).

Metoda hartowania od czoła została ujęta w normie PN-79/H-04402. Polega ona na zahartowaniu od czoła próbki cylindrycznej o średnicy 25 mm i długości 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 przeciwległych tworzących próbki i do­konuje pomiarów twardości aparatem Rockwella na skali C (150kG, stożek diamentowy): 10 pomiarów co 1,5 mm, a dalsze co 3 mm. Następnie sporządza się wykres hartowności stali w układzie twardość HRC — odległość od czoła. W wyniku jednokierunkowego od­prowadzania ciepła szybkość chłodzenia jest funkcją odległości od czoła, a więc struktura stali i twardość zmieniają się w sposób ciągły od martenzytu na powierzchni chłodzonej do perlitu na przeciwległym końcu prób­ki. 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. Jest bowiem marno­trawstwem stosowanie stali o dużej hartowności na elementy o małych przekrojach, a z kolei zastosowanie stali o małej hartowności na element o dużym przekroju powoduje jego zahartowanie na małą głębokość, czyli większa część przekroju nie zostaje zahartowana i nie uzyskuje się odpo­wiednie! zmiany struktury i własności. Zwykle dla danego gatunku stali podaje się tzw. pasmo hartowności, które uwzględnia rozrzut hartowności wynikający z dopuszczalnych od­chyłek składu chemicznego, wielkości ziarna austenitu itp. Krzywe harto­wania stali z danego gatunku powinny się mieścić w obrębie pasma.

2.) Przebieg ćwiczenia:

Próbki ze stali 40H i 45 umieszczamy w piecu na 30 min. o temperaturze 850°C. Następnie chłodzimy jak na rysunku. Pomiary twardości na przeszlifowanej ścieżce wykonuje się metodą Rockwella w skali C.

Wyniki uzyskane z pomiaru twardości metodą Rockwella (HRC) :

Schemat urządzenia do badania hartowności metodą hartowania od czoła

3.) Wnioski:

Nie wygładzona charakterystyka jest spowodowana niedokładnością stanowiska do badania twardości.    Ogólnie jednak stal 40H hartuje się dość dobrze. Na te własności mają wpływ pierwiastki stopowe. Co powoduje, że stal twardsza 45 (przed zahartowaniem) ma dużo gorsze własności po zahartowaniu od stali stopowej 40H.