Obróbka cieplna stopów żelaza

Obejmuje takie zagadnienia jak: związek mikrostruktury z własnościami mechanicznymi stali, związek obróbki cieplnej z przemianami fazowymi, podstawowe przemiany fazowe, przemiana perlitu w austenit, zmiana wielkości ziarna austenitu, przemiana austenitu w struktury perlityczne, wykresy CTP, przemiana austenitu w martenzyt, przemiany zachodzące podczas odpuszczania martenzytu, rodzaje obróbki cieplnej, wyżarzanie, hartowanie, hartowność i utwardzalność stali, metody określania hartowności, odpuszczanie oraz przesycanie i starzenie stopów żelaza.

 63 
JW 
  5. OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW Å»ELAZA      Związek mikrostruktury z własnościami mechanicznymi stali     Własności wytrzymałościowe i technologiczne stali są związane z jej mikrostrukturą zależną w zasadniczy sposób od obróbki cieplnej, tj. od różnorodnych zabiegów cieplnych, którym stal podlegała. Wykorzystując fizykochemiczne zjawiska występujące przy ogrzewaniu i oziębianiu stali można doprowadzić do wytworzenia się w niej najbardziej pożądanych składników strukturalnych, nadających je określone własności wytrzymałościowe.     I tak np. w celu wykonania obróbki skrawaniem stal wyżarza się zmiękczająco lub normalizuje, w wyniku czego powstaje struktura ferrytyczno-perlityczna, odznaczająca się małą twardością i wytrzymałością, ale dość znaczną ciągliwością. Własności takie ułatwiają wykonanie obróbki wiórowej, więc w tym przypadku są one pożądane w procesie wytwarzania elementu konstrukcyjnego.     Natomiast w gotowym wyrobie, podlegającym znacznym naprężeniom, struktura ferrytyczno-perlityczna często nie zapewnia wystarczającej wytrzymałości i twardości. W celu polepszenia tych własności, przy jednoczesnym uzyskaniu dobrej ciągliwości i udarności, stosuje się ulepszanie cieplne, polegające na hartowaniu i odpuszczaniu w odpowiednio wysokiej temperaturze, w wyniku czego powstaje struktura sorbityczna. Stal w stanie ulepszonym jest materiałem konstrukcyjnym znacznie bardziej wartościowym niż ta sama stal w stanie nieulepszonym. Dlatego jest regułą, Å¼e wysokojakościową stal konstrukcyjną, zwłaszcza stopową, należy stosować jedynie w stanie ulepszonym.      Z kolei wyroby podlegające Å›cieraniu (np. narzędzia) powinny odznaczać się bardzo dużą twardością. Wykorzystuje się wtedy wysoką twardość jaką odznacza się struktura martenzytyczna powstająca przy hartowaniu.     Obróbka cieplna zwykła jest to rodzaj obróbki cieplnej, w wyniku której uzyskuje się zmiany własności metali i stopów będące głównie funkcją temperatury i czasu. 
Czasem jednak Å‚Ä…czy się również zabiegi obróbki cieplnej z odkształcaniem-plastycznym, z 
działaniem pola magnetycznego lub też z działaniem chemicznym Å›rodowiska. Mamy wówczas do czynienia odpowiednio z obróbką cieplno-plastyczną, cieplno-magnetyczną lub cieplno-chemiczną. 
      Związek obróbki cieplnej z przemianami fazowymi 
Aby do danego stopu można było stosować poszczególne rodzaje obróbki cieplnej, np. 
operacje hartowania i odpuszczania lub przesycania i starzenia, powinny się w nim dokonywać 

(…)

… te powodują przesunięcie linii początku i końca przemiany austenitu
w prawo w stosunku do położenia tych linii dla stali węglowych (rys. 5.16a) lub powodują
jednoczesne przesunięcie i zmianę kształtu tych linii polegającą na ich rozdwojeniu (rys. 5.16b).
Zjawisko to jest korzystne o tyle, że krytyczna szybkość chłodzenia Vk dla stali stopowych jest
w rezultacie znacznie niższa niż w przypadku stali węglowych.
72
JW
Rys. 4.14. Porównanie położenia i kształtu linii początku przemiany przechłodzonego
austenitu na wykresach CTP: a) dla stali węglowej i dla stali stopowych zawierających
pierwiastki nie tworzące węglików, b) dla stali węglowej i dla stali stopowych
zawierających pierwiastki węglikotwórcze
4.1.5. Przemiany zachodzące podczas odpuszczania martenzytu
Martenzyt, który powstaje w wyniku szybkiego…
… i grubokrystaliczny
przełom, co jest powodem małej ciągliwości i niskiej udarności stali.
Hartowanie zwykłe polega na hartowaniu z ciągłym (nie przerywanym) oziębianiu z
szybkością większą od krytycznej w środowisku o temperaturze niższej od temperatury początku
przemiany martenzytycznej (rys. 5.23a). Stale węglowe hartuje na ogół w wodzie a stale
stopowe w oleju. Przy chłodzeniu w powietrzu nie uzyskuje…
…, przez co wyrównuje się skład chemiczny stali. Przez ujednorodnianie
można zmniejszyć w znacznym stopniu segregację dendrytyczną, nie daje się natomiast usunąć
likwacji strefowej, co może nastąpić dopiero przez obróbkę plastyczną, np. kucie lub
walcowanie.
Wysoka temperatura i długi czas wyżarzania ujednorodniającego powodują silny rozrost
ziarna i dlatego w celu poprawienia struktury przeprowadza się dodatkową…
... zobacz całą notatkę