Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z wpływem zawartości węgla  w stali na strukturę i twardość stali w stanie wyżarzonym i w stanie po hartowaniu.

Przebieg ćwiczenia:

W doświadczeniu do badania użyliśmy następujących  próbek stali:

próbka pierwsza – stal 15 – zawierająca 0,15% C , Æ 25 mm

próbka druga – stal 45 –zawierająca 0,45 % C , Æ 30 mm

próbka trzecia – stal N9E – o zawartości 0,9  C , Æ 26 mm

Na próbkach tych wykonaliśmy zgłady metalograficzne i  następnie wytrawiliśmy je nitalem  aby  poddać je obserwacji mikroskopowej.

Wynik obserwacji był następujący:

     S15                                           S45                                       N9E         

1

Po  obserwacji tej zmierzyliśmy  twardość próbek na twardościomierzu Rokwella (skala D – penetrator  - stożek , obciążenie 100 KG).

Twardość dla poszczególnych próbek wynosiła:

S15śr  =   18 HRD     ( 13,16,14,20,22,18,19,20,21,21,HRD)

S45śr  = 28 HRD    (28,32,22,26,27,25,33,32,26,27,HRD)

N9Eśr  = 34 HRD   (31,31,30,34,38,33,34,35,36,34,HRD)

Kolejnym etapem ćwiczenia było austenityzowanie próbek, próbki ze stali S15 i

S45 w temperaturze 850 °C , natomiast próbkę N9E  w temperaturze 770°C, w czasie 30 minut ,po czym zahartowano je w wodzie.

Po zahartowaniu wykonaliśmy zgłady metalograficzne i poniwnie dokonaliśmy obserwacji mikroskopowej  z następującym skutkiem:

     S15                                           S45                                       N9E         

Zmierzyliśmy również twardość próbek w  stanie zahartowanym, która wynosiła:

                                              i=1..10

S15śr  =   52 HRD     S15i=(53,49,55,54,49,52,56,48,52,49,HRD)

S45śr  =  64 HRD     S45i=(66,65,65,64,68,69,65,66,67,64,HRD)

N9Eśr  = 68 HRD     N9Ei= (68,68,64,69,68,65,68,69,68,69,HRD)

2

Wnioski:

    Przy małej zawartości węgla 0,15% C w stali węglowej nie hartowanej struktura składa się z  ferrytu (jasne pola) i perlitu (ciemne pola) którego jest znacznie mniej. Przy  tej zawartości węgla twardość stali  w porównaniu z pozostałymi próbkami (o większej zawartości węgla) jest mała.

    Zwiększając zawartość węgla do 0,45%C zmienia się twardość i struktura. Twardość rośnie , natomiast struktura składa się z ferrytu i perlitu których ilość w strukturze jest prawie równa.

    Oglądając trzecią próbkę pod mikroskopem (0,9%C) widać bardzo małą ilość ferrytu ,który występuje w postaci siatki na granicach ziarn perlitu, cementytu wtórnego. Przy zawartości  0,9% węgla twardość próbki tej  była największa.

Twardość ta zwiększa się również wówczas gdy stal była po hartowaniu.

    Zmienia się także struktura stali zahartowanej .Przy stali N9E widoczne są jasne igły martenzytu na tle ciemnego austenitu szczątkowego.

3