Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
Hartowność stali. Hartowanie stali to zabieg prowadzący do powstania struktury martenzytycznej lub bani tycznej. Polega on na nagrzaniu stali podeutektoidalnej 30-50°C powyżej Ac3 i następnym ochłodzeniu z prędkością większą od krytycznej. Własność ta jest bardzo ściśle związana z jej krytyczną szybkością chłodzenia. 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.
próba Jominy’ego. Jest to metoda hartowania od czoła. Polega ona na zahartowaniu od czoła próbki cylindrycznej o średnicy 25 mm i długości 100mm strumieniem wody wypływającym z dyszy o średnicy 12,5mm. Po zahartowaniu zeszlifowuje się po 0,4-0,5mm wzdłuż przeciwległych tworzących próbki i dokonuje się pomiarów twardości metodą Rockwella w odległościach: 2 odcinki co 1,5mm, 6 co 2mm i dalsze co 5mm. Następnie sporządza się wykres w układzie twardość – odległość od czoła.
Jest to obraz kinetyki przemiany austenitu w warunkach izotermicznych. Wykres CTPi (czas, temperatura, przemiana). Występują na nim 4 charakterystyczne linie, od góry jest ograniczony linią A1, od dołu – temperaturą początku przemiany martenzytycznej Ms. Dwie krzywe C oznaczają początek (lewa) i koniec
Wykres CTPi
(prawa) izotermicznego rozkładu austenitu. Na podstawie takiego wykresu możemy określić skłonność austenitu do przemiany dyfuzyjnej i koniczną szybkość chłodzenia do jej zahartowania, jak również strukturę jaka powstanie po przemianie w określonej temp. W temp. Bliskich Ar1 powstający perlit jest grubo płytkowy. Strukturę powstałą w wyższej temperaturze (powyżej 300°C) nazywa się bainitem górnym, w niższej – bainitem dolnym. W stalach pod- i nadetektoidalnych izotermiczny rozkład austenitu w temp. Powyżej maksymalnej szybkości przemiany jest zawsze poprzedzony wydzieleniem się ferrytu lub cementytu co widzimy na rysunku b) – linia przerywana.
Kiedy materiał jest zahartowany? Miarą hartowności jest grubość warstwy zahartowanej czyli średnica krytyczna i kryterium półmartenzytyczne. Kryterium półmartenzytyczne odnosi się do reguły która mówi że warstwa zahartowana to taka w której znajduje się co najmniej 50 % martenzytu. Natomiast średnica krytyczna to największa średnica pręta zahartowanego na wskroś z oznaczeniem ilości martenzytu w powierzchni zahartowanej czyli np. D60.
Martenzyt jest to metastabilna faza stopu żelaza α i węgla powstała podczas szybkiego schłodzenia z prędkością większą od prędkości krytycznej z temperatury w której występuje austenit. Martenzyt ma strukturę iglastą. Ziarna obserwowane pod mikroskopem na zgładzie mają kształt igieł przecinających się pod kątem 60° i 120°. W rzeczywistości martenzyt posiada strukturę listwową lub igłową. Listwy występują najczęściej w postaci pakietów składających się z wielu listew. Martenzyt jest fazą bardzo twardą i kruchą, powstaje w czasie hartowania stali. Rodzaje martenzytu: Martenzyt listwowy - kryształy mają kształt listew. Martenzyt płytkowy - występuje tylko w niektórych stopach żelaza. Płytki mają kształt soczewek oddzielonych austenitem szczątkowym.
Bainit - składnik strukturalny stopów żelaza będący mieszaniną ferrytu i cementytu;
powstaje z przechłodzonego austenitu w temperaturze 550–250°C. Dzieli się na bainit górny i dolny. Bainit dolny powstaje w temperaturach poniżej 400°C. W odróżnieniu do bainitu górnego posiada listwowy charakter przesyconego ferrytu (zbliżony do struktury martenzytycznej) oraz występują drobnodyspresyjne wydzielenia węglików wewnątrz listew ferrytu. Wydzielenia te są w postaci płytkowej i są rozmieszczone w równoległych rzędach. Ze wzrostem szybkości chłodzenia zwiększa się przesycenie węglem listew ferrytu oraz dyspersja węglików. Bainit górny powstaje w zakresie temperatur 550-400°C. Składa się on z ziaren przesyconego węglem ferrytu, między którymi oraz wewnątrz znajdują się nieregularne wydzielenia cementytu. Bainit górny ma charakter pierzasty, stal o takiej strukturze wykazuje bardzo małą odporność na pękanie.
Przemiana dyfuzyjna austenitu. Po ochłodzeniu austenitu poniżej Ar1 powstaje różnica energii swobodnych, która jest siłą napędową tej przemiany. W zależności od zakresu temp. ma różny przebieg, powstają też różnice morfologicznej powstającej struktury. W zakresie powyżej temp. maksymalnego zarodkowania istnieje zakres przemiany perlitycznej, poniżej zaś – zakres przemiany bainitycznej. Temperatura graniczna oddzielająca te zakresy odpowiada przechłodzeniu ok. 200°C poniżej A1.
Przemiana bezdyfuzyjna (martenzytyczna)Trzecia przemiana podstawowa. Występuje w wielu stopach, ale tylko martenzyt węglowy w stali cechuje się wysoką twardością. Martenzytem nazywamy przesycony roztwór stały węgla w żelazie α. Który jest produktem przemiany bezdyfuzyjenej. W układzie Fe-C przemiana martenzytyczna przebiega tylko jednokierunkowo, podczas gdy w wielu innych stopach jest odwracalna (tzn. przy nagrzewaniu martenzyt zmienia się w austenit). Siłą napędową przemiany marteny tycznej jest różnica energii swobodnej między austenitem i martenzytem, ale warunkiem powstania martenzytu jest chłodzenie austenitu z taką szybkością, aby nie uległ on wcześniej przemianie w perlit lub bainit.
Przemiana częściowo dyfuzyjna. Przemiana bainityczna jest przemianą pośrednią (częściowo dyfuzyjną) między przemianą perlityczną (dyfuzyjną) a martenzytyczną (bezdyfuzyjna), ponieważ wykazuje zarówno cechy przemiany dyfuzyjnej, jak i bezdyfuzyjnej. Zachodzi ona w zakresie temperatur od około 550°C do MS, w którym dyfuzja atomów żelaza jest zamrożona, możliwa jest natomiast dyfuzja węgla.
Odwracalna przemiana martenzytyczna. W stopach z pamięcią kształtu na bazie żelaza zachodzi odwracalna przemiana martenzytyczna. Jest aktywowana naprężeniem zewnętrznym. Polega na przemianie austenitu w martenzyt ε. Płytki bliźniaków martenzytu wykazują charakterystyczną orientację krystalograficzną względem siebie. Z tego powodu austenit może przemienić się w cztery różne warianty martenzytu ε. Podstawowym stopem ulegającym takiej przemianie jest Fe-Mn. Domieszkuje się go krzemem, chromem, kobaltem, niklem i węglem. Uważa się, że poszczególne płytki martenzytu zarodkują niezależnie i dopiero w procesie wzrostu zderzają się ze sobą tworząc pasmową strukturę
Nieodwracalna przemiana martenzytyczna
Przemiana martenzytyczna w stalach jest przemianą bezdyfuzyjną i polega tylko na przebudowie struktury krystalicznej z regularnej ściennie centrowanej austenitu na regularną przestrzennie centrowaną martenzytu. Istnieje zależność zawartości węgla w martenzycie, a martenzytu . Zachodzi ona tylko w warunkach ciągłego chłodzenia w zakresie pomiędzy temperaturą Ms, a temperaturą Mf . Obie temperatury zależą od składu chemicznego . Przemiana martenzytyczna zachodzi z bardzo dużą prędkością, zbliżoną do prędkości rozchodzenia się dźwięku w stali. Przemiana następuje przez tworzenie się nowych zarodków martenzytu, nie zaś przez rozrost wcześniej powstałych. "Igła" martenzytu jest w obrębie jednego ziarna ukierunkowana względem pozostałych pod kątem 60° lub 120°
Metody określania hartowności Najczęściej stosowane są 2 metody określania hartowności: - metoda obliczeniowa (Grossmana), - met. hartowania od czoła(Jominy’ego).
Metoda obliczeniowa polega na liczbowym ujęciu (w formie współczynników) wpływu składu chemicznego stali i wielkości ziarna austenitu na hartowność stali. Przez współczynniki hartowności należy pomnożyć podstawową idealną średnice krytyczną Dp (dla stopów Fe-C) DP=B∙%C, gdzie %C-zawart węgla, B – współczynnik zależny od wielkości ziarna austenitu. B=13,91,083N, gdzie N – nr. klasy ziarna w skali ASTM. Współczynniki hartowności, uwzględniające wpływ dodatków stopowych mają postać f=1±ax gdzie x-koncentracja pierwiastka stopowego w %, a –stała empiryczna uwzględniająca siłę wpływu danego pierwiastka. Idealną średnice krytyczną wylicza się mnożąc średnice Dp przez współcz hartowności poszczególnych pierwiastków.
Metoda hartowania od czoła polega na zahartowaniu od czoła próbki cylindrycznej o średnicy 25mm i długości 100mm (z kołnierzem) strumieniem wody wypływającym z dyszy o średnicy 12,5mm. Po zahartowaniu zeszlifowuje się po 0,4÷0,5 mm wzdłuż przeciwległych tworzących próbki i dokonuje pomiarów twardości aparatem Rockwella na skali C w następujących odległościach: 2 odcinki co 1,5mm, 6 co 2mm, i dalsze co 5mm. Następnie sporządza się wykres hartowności stali w układzie twardość HRC – odległość od czoła. W Wyniku jednokierunkowego odprowadza 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.