Marek Jastrzębski
126645
Inż. materiałowa
Sem. VI
Rok ak. 2006/07
LABORATORIUM
Obróbki cieplnej
ćw. nr. 9
Temat: Nawęglanie stali.
1. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest poznanie wpływu rodzaju nawęglania na powierzchnię wygląd warstwy przypowierzchniowej.
2. Wstęp teoretyczny:
Nawalanie polega na dyfuzyjnym nasyceniu węglem strefy przypowierzchniowej przedmiotów stalowych. Jest to najbardziej rozpowszechniony proces obróbki cieplno-chemicznej. Celem nawęglania jest uzyskanie twardej, odpornej na ścieranie warstwy powierzchniowej przy zachowaniu ciągliwego rdzenia, co otrzymuje się dzięki hartowaniu stosowanym po procesie nawęglania.
Dyfuzja węgla w stali .zachodzi począwszy od temperatury 500°C, jednak praktyczne nawęglanie stali przeprowadza się w temperaturach wyższych ,tj. w zakresie roztworu stałego Fe g.
Nawęglanie może przebiegać w ośrodkach gazowych, ciekłych l u b stałych. Ośrodkami nawęglającymi są najczęściej gazy, których głównymi składnikami są metan i tlenek węgla. Do najczęściej stosowanych ośrodków ciekłych i stałych należy zaliczyć stopione chlorki oraz węglany sodu i potasu z dodatkami związków zawierających węgiel.
Do nawęglania stosuje się stale węglowe i stopowe o zawartości 0,07-0,?5%C. Skład chemiczny stali nie powinien sprzyjać tworzeniu się w warstwie nadmiernego stężenia węgla, który obniża jej właściwości wytrzymałościowe. W warstwie nawęglonej po hartowaniu powinno być jak najmniej austenitu szczątkowego, który obniża twardość i wytrzymałość stali.
Nawęglanie proszkowe jest to najstarsza, stosowana do dziś metoda nawęglania. Proces ten prowadzi się w niewielkich warsztatach przy produkcjach jednostkowych i małoseryjnych.
Nawęglanie gazowe realizuje się w produkcji średnio i wielkoseryjnej w piecach komorowych, wgłębnych lub liniach technologicznych wyposażonych w szczelne komory grzejne. Atmosfery nawęglające wytwarza się w generatorach endotermicznych lub "in sit u" z ciekłych związków organicznych.
3. Przebieg ćwiczenia:
Nawęglaniu poddane zostały następujące rodzaje stali: a)C15, b) 16HG (16 MnCr5), c)15HM.
Próbki nagrzane zostały do jednakowych temperatur i nawęglanych praktycznie w tym samym czasie. Zastosowane metody nawęglania:
- w proszkach
- w ciekłych związkach organiczncznych
- próżniowe
Po nawęglaniu chłodzone na tyle wolno, żeby nie zostały zahartowane.
Dodatkowo jedna próbka ze stali 16 HG została zahartowana.
4. Wyniki:
· Nawęglanie proszkowe:
- stal 15HM
- powiększenie ×400
- trawienie: Mi1Fe
- struktura: ferrytyczno- bainityczna
- stal 16HG
- struktura: ferrytyczno-perlityczna
- stal C15
· Nawęglanie w izopropylenie:
- struktura: perlityczna
· Nawęglanie próżniowe:
- struktura: perlityczna z siatką
cementytu.
· Nawęglanie + hartowanie (wyniki twardości)
- stal 16HG - Wyniki badań rozkładu mikrotwardości po nawęglaniu w dłuższym czasie.
odległość od powierzchni [um]
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
HV 0,2
490,60
732,87
841,30
701,35
473,23
426,33
351,26
311,71
250,30
210,33
200,66
205,41
196,07
- stal 16HG - Wyniki badań rozkładu mikrotwardości po nawęglaniu w krótszym czasie czasie.
1027,74
975,711
927,536
548,84
320,95
250,3
Wyniki pomiaru grubości warstwy nawęglonej:
Próbka
Grubość warstwy nawęglonej [μm]
...
rudyrpg