Dr inŜ. Beata PACHUTKO
Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań
Zastosowanie metody prądów wirowych
w badaniach struktury obrobionej cieplnie
stali NC11LV
Application of the eddy current method in the investigation
of heat treated NC11LV steel
Streszczenie
W artykule przedstawiono wyniki oceny zmian struktury stali NC11LV, obrobionej cieplnie w róŜnych warun-kach tzn. hartowanej z temperatury 1020 i 1150 °C oraz odpuszczonej po hartowaniu w zakresie temperatury 180÷575 °C, na podstawie badań metodą prądów wirowych przy częstotliwości prądu magnesującego 0,5 kHz (przyrząd Wirotest 03) i 50 kHz (przyrząd Wirotest 301). Strukturę próbek dokumentowano za pomocą mikro-skopu świetlnego ECLIPSE L150 oraz mikromikro-skopu skaningowego VEGA TC - dla wybranych próbek. Zawar-tość austenitu szczątkowego określono metodą rentgenowską. Wskazania przyrządów wiroprądowych odniesio-no do zmian twardości HRC próbek hartowanych z obu temperatur i odpuszczonych oraz zmian zawartości au-stenitu szczątkowego próbek hartowanych z wyŜszej temperatury i odpuszczonych. W badaniach stwierdzono li-niowy charakter zmian wskazań przyrządu wiroprądowego (przy częstotliwości 50 kHz) od zawartości austenitu szczątkowego w próbkach hartowanych z temperatury 1150 °C i odpuszczonych w zakresie temperatury 180÷575 °C. Pozwala to rekomendować metodę prądów wirowych do określania zawartości austenitu szczątko-wego w stalach narzędziowych.
Abstract
The work presents the results of the assessment of structure changes of NC11LV steel as heat treated under vari-ous conditions, i.e. quenched from 1020 and 1150 ºC and tempered after quenching within the temperature range of 180÷575 ºC, based on the investigation by the eddy current method with the magnetizing current fre-quency of 0.5 kHz (Wirotest 03 device) and 50 kHz (Wirotest 301 device). The structure of the samples has been recorded by means of an ECLIPSE L 150 optical microscope and a VEGA TC scanning Microscope – for se-lected samples. The content of retained austenite has been determined by the x-ray method. The indications of the eddy current devices have been related to the changes of the HRC hardness of the samples quenched from both temperatures and tempered, as well as to the changes of the retained austenite content of the samples quenched from the higher temperature and tempered. Practical application of the eddy current method for qual-ity assessment of the investigated steel structure can generate some difficulties only in the case of samples in which the effect of secondary hardness takes place during tempering. The investigation has shown linear character of the eddy current device indication changes (at the frequency of 50 kHz) depending on the content of retained austenite in the samples quenched from 1150 ºC and tempered within the range of 180 ÷575 ºC. This allows us to recommend the eddy current method for determining the retained austenite content in tool steels.
Słowa kluczowe: struktura, stal narzędziowa, obróbka cieplna, metoda prądów wirowych
Key words: structure, tool steel, heat treatment, eddy current method
1. WSTĘP
Badania przedstawione w artykule są konty-nuacją badań opisanych w pracy [1]. Pomimo pewnych problemów, związanych z oceną
struktury stopowych stali konstrukcyjnych me-todą prądów wirowych, zdecydowano się na podobne badania stopowej stali narzędziowej do pracy na zimno – NC11LV (odpowiednik
4957:2004 „Stale narzędziowe”). Poszukiwano nieniszczącej metody oceny efektów obróbki cieplnej ledeburytycznej stali narzędziowej o martenzytycznej strukturze osnowy po har-towaniu. Metody niszczące powszechnie sto-sowane, jak mikroskopia świetlna mogą nie dostarczać wystarczających informacji o prze-prowadzonym procesie hartowania lub odpusz-czania stali, co jest szczególnie waŜne, gdy podlegają one dalszej obróbce cieplno-chemicznej. Pewne doświadczenia dotyczące oceny grubości warstw azotowanych na stalach narzędziowych, za pomocą prądów wirowych, opisano w pracy [2]. Niewystarczające są teŜ dane literaturowe dotyczące nieniszczących metod oceny jakości stali narzędziowych po obróbce cieplnej.
Wybór stali NC11LV podyktowany był du-Ŝym zakresem jej stosowania zarówno na na-rzędzia tnące (np. wykrojniki, obcinaki, noŜe), jak i narzędzia do wyciskania metali na zimno. Innym aspektem wyboru był fakt, Ŝe w wyniku hartowania tej stali z temperatury powyŜej 1150 °C moŜna uzyskać materiał nieferroma-gnetyczny o strukturze zawierającej austenit szczątkowy i nierozpuszczone podczas austeni-tyzowania węgliki stopowe.
2. BADANY MATERIAŁ I METODYKA BADAŃ
Materiał
Badania przeprowadzono na prętach o średnicy φ 25,5 mm ze stali NC11LV, której skład chemiczny zamieszczono w tablicy 1.
Tablica 1. Skład chemiczny stali NC11LV
Table 1. Chemical composition of NC11LV steel
Skład chemiczny, % Materiał
C Si Mn P S Cr Mo V
NC11LV 1,50 0,28 0,26 0,024 0,015 11,43 0,68 0,94
Z pręta pobrano próbki:
- walcowe o wymiarach φ24×15 mm – do badań za pomocą prądów wirowych,
- prostopadłościenne o wymiarach 13×15×8 mm – do badań mikroskopowych.
Obróbka cieplna
Przeprowadzono 2 warianty obróbki ciepl-nej próbek w celu uzyskania materiału wyraź-nie róŜniącego się strukturą i twardością. Wa-riant I polegał na podgrzaniu próbek w soli w temperaturze 570 °C, ich austenityzowaniu w soli w temperaturze 1020±10 °C w czasie 20 min - dla próbek walcowych i 12 min - dla próbek prostopadłościennych oraz chłodzeniu w oleju. Próbki, wg wariantu II, podgrzewano dwustopniowo w soli w temperaturach 570 °C i 900 °C, austenityzowano w soli w temperatu-rze 1150±10 °C w czasie 15 min - dla próbek walcowych i 6 min - dla próbek prostopadło-ściennych oraz chłodzono w oleju. Czas auste-nityzowania próbek dla kaŜdego wariantu do-brano tak, aby ilość nierozpuszczonych węgli-ków i wielkość ziaren była zbliŜona. Próbki zahartowane odpuszczano w temperaturze: 180, 220, 250, 300, 350, 400, 450, 475, 500, 525 i 575 °C w czasie 2 godzin.
Pomiary twardości
Pomiary twardości metodą Rockwella HRC wykonano na próbkach zahartowanych po au-stenityzowaniu wg obu wariantów i odpusz-czonych w zakresie temperatury 180÷575 °C, zgodnie z normą PN-EN ISO 6508-1:2006(U). W badaniach zastosowano twardościomierz FR-3ATL (Future Tech Corp.).
Badania strukturalne
Obserwacje przekrojów wzdłuŜnych próbek za pomocą mikroskopu świetlnego ECLIPSE L150 (Nikon) przeprowadzono w celu oceny struktury próbek w stanie dostawy hutniczej oraz po obróbce cieplnej. Próbki trawiono al-koholowym roztworem kwasów pikrynowego i solnego. Badania za pomocą mikroskopu ska-ningowego VEGA TC (TESCAN) wykonano na wybranych próbkach obserwowanych uprzednio za pomocą mikroskopu świetlnego. Badania zawartości austenitu szczątkowego w próbkach hartowanych i odpuszczonych przeprowadzono metodą rentgenowską za po-mocą zmodernizowanego dyfraktometru Kri-stalloflex 4 (Siemens) przy uŜyciu promienio-wania MoKα.
Badania za pomocą prądów wirowych
Badania próbek hartowanych i odpuszczo-nych po austenityzowaniu w temperaturze 1020 °C wykonano za pomocą przyrządu Wi-rotest 03 przy częstotliwości prądu magneso-wania wynoszącej 0,5 kHz. W przypadku pró-bek obrobionych cieplnie wg wariantu z tempe-raturą austenityzowania 1150 °C zastosowano przyrząd Wirotest 301 i czujnik o częstotliwo-ści prądu magnesującego 50 kHz. Badania te miały wykazać wpływ zmian strukturalnych w próbkach spowodowanych zmianą tempera-tury austenityzowania i odpuszczania na wła-sności elektromagnetyczne próbek.
3. WYNIKI BADAŃ
Wyniki pomiarów twardości Rockwella próbek hartowanych z temperatury 1020 °C lub 1150 °C oraz odpuszczonych w zakresie tem-peratury 180÷575 ºC podano graficznie na rys. 1 i 2. 50 52 54 56 58 60 62 64 66 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Temperatura odpuszczania, oC Ś re d n ia t w a rd o ś ć H R C NC11LV Temp. aust. 1020 oC
Rys. 1. Wpływ temperatury odpuszczania na twardość HRC próbek ze stali NC11LV austenityzowanych
w temperaturze 1020 °C i odpuszczonych
Fig. 1. The influence of the tempering temperature on the HRC hardness of NC11LV steel samples
austenitized at 1020 ºC and tempered
Wyniki badań struktury za pomocą mikro-skopu świetlnego wybranych próbek ze stali NC11LV: w stanie dostawy hutniczej, harto-wanych z temperatury 1020 °C oraz hartowa-nych z tej temperatury i odpuszczohartowa-nych w tem-peraturze 550 ºC przedstawiono na rys. 3. Uzu-pełnieniem tych badań są wyniki obserwacji za pomocą mikroskopu skaningowego, struktury
próbek zahartowanych i odpuszczonych w temperaturach: 300, 450 i 550 ºC, które za-mieszczono na rys. 4 i 5. 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Temperatura odpuszczania, oC Ś re d n ia t w a rd o ś ć H R C NC11LV Temp. aust. 1150 oC
Rys. 2. Wpływ temperatury odpuszczania na twardość HRC próbek ze stali NC11LV austenityzowanych
w temperaturze 1150 °C i odpuszczonych
Fig. 2. The influence of the tempering temperature on the HRC hardness of NC11LV steel samples
austenitized at 1150 ºC and tempered
Wyniki badań struktury za pomocą mikro-skopu świetlnego wybranych próbek ze stali NC11LV austenityzowanych w temperaturze 1150 °C i odpuszczonych w temperaturze 180, 475 i 575 °C, pokazano na rys. 6. Struktury próbki zahartowanej i odpuszczonej w najwyŜ-szej temperaturze 575 oC obserwowane za po-mocą mikroskopu skaningowego pokazano na rys. 7 i 8.
Wyniki badania zawartości austenitu szcząt-kowego w wybranych próbkach hartowanych z temperatury 1020 °C i odpuszczonych w tem-peraturze 180, 300 lub 500 °C podano w tabli-cy 2. Na rys. 9 przedstawiono zaleŜność zawar-tości austenitu szczątkowego od temperatury odpuszczania próbek zahartowanych z tempe-ratury 1150 °C.
Stal NC11LV Stan dostawy hutniczej
hartowanie z temperatury 1020 °C 1020 °C/ 180 °C
1020 °C/ 450 °C 1020 °C/ 550 °C
Rys. 3. Struktury próbek ze stali NC11LV w stanie dostawy hutniczej i po obróbce cieplnej: temperatura austenityzowania 1020 °C, temperatura odpuszczania 180, 450, 550 °C – Mikroskop świetlny
Fig. 3. Structures of NC11LV steel samples as delivered by the steelworks and after heat treatment: austenitizing temperature 1020 ºC, tempering temperature within 180, 450, 550 ºC - Optical microscope
Stal NC11LV
hartowanie z temperatury 1020 °C 1020 °C/ 300 °C
Rys. 4. Struktury próbek ze stali NC11LV po obróbce cieplnej: temperatura austenityzowania 1020 °C, temperatura odpuszczania 300 °C - Mikroskop skaningowy WEGA TC (TESCAN)
Fig. 4. Structures of NC11LV steel samples after heat treatment: austenitizing temperature 1020 ºC, tempering temperature 300 ºC – Scanning microscope WEGA TC (TESCAN)
Stal NC11LV
1020 °C/ 450 °C 1020 °C/ 550 °C
Rys. 5. Struktury próbek ze stali NC11LV po obróbce cieplnej: temperatura austenityzowania 1020 °C, temperatura odpuszczania 450 i 550 °C - Mikroskop skaningowy WEGA TC (TESCAN)
Fig. 5. Structures of NC11LV steel samples after heat treatment: austenitizing temperature 1020 ºC, tempering temperature within 450 and 550 ºC – Scanning microscope WEGA TC (TESCAN)
Stal NC11LV
hartowanie z temperatury 1150 °C 1150 °C/ 180 °C
1150 °C/ 475 °C 1150 °C/ 575 °C
Rys. 6. Struktury próbek ze stali NC11LV po obróbce cieplnej: temperatura austenityzowania 1150 °C, temperatura odpuszczania 180, 475, 575 °C - Mikroskop świetlny
Fig. 6. Structures of NC11LV steel samples after heat treatment: austenitizing temperature 1150 ºC, tempering temperature within 180, 475, 575 ºC - Optical microscope
Stal NC11LV
hartowanie z temperatury 1150 °C 1150°C/ 575 °C
Rys. 7. Struktury próbek ze stali NC11LV po obróbce cieplnej: temperatura austenityzowania 1150 °C, temperatura odpuszczania 575 °C - Mikroskop skaningowy
Fig. 7. Structures of NC11LV steel samples after heat treatment: austenitizing temperature 1150 ºC, tempering temperature 575 ºC – Scanning microscope
Rys. 8. Struktura próbki ze stali NC11LV po obróbce cieplnej: temperatura austenityzowania 1150 °C,
tempe-ratura odpuszczania 575 °C - Mikroskop skaningowy WEGA TC (TESCAN)
Fig. 8. Structure of an NC11LV steel sample after heat treatment: austenitizing temperature 1150 ºC, tempering temperature within 180 ÷575 ºC - Scanning
microscope WEGA TC (TESCAN)
Tablica 2. Zawartość austenitu szczątkowego w próbkach ze stali NC11LV po obróbce cieplnej:
temperatura austenityzowania 1020 °C, temperatura odpuszczania: 180, 300 i 500 °C
Table 2. Retained austenite content in NC11LV steel samples after heat treatment: austenitizing temperature
1020 º, tempering temperature 180, 300 and 500 ºC
Temperatura austenityzo-wania/ temperatura odpuszczania, °C Średnia zawartość austenitu szczątkowego, % 1020/- 6,9 1020/ 180 7,8 1020/ 300 5,8 1020/ 500 0,2 65 70 75 80 85 90 95 100 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Temperatura odpuszczania oC Z a w a rt o ś ć A s z c z , % NC11LV Temp. aust. 1150 oC
Rys. 9. Wpływ temperatury odpuszczania na zawartość austenitu szczątkowego w próbkach ze stali NC11LV
hartowanej z temperatury 1150 °C
Fig. 9. The influence of the tempering temperature on the retained austenite content in NC11LV steel
samples quenched from 1150 ºC
Wyniki badań metodą prądów wirowych określające zaleŜność wskazań przyrządów Wirotest 03 i Wirotest 301 od warunków ob-róbki cieplnej próbek ze stali NC11LV podano graficznie na rys. 10 i 11. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Temperatura odpuszczania, oC Ś re d n ie w s k a z a n ie p rz y rz ą d u , d z ia łk i. NC11LV Temp. aust. 1020 oC Częstotliwość 0,5 kHz
Rys. 10. Wpływ temperatury odpuszczania próbek ze stali NC11LV hartowanej z temperatury 1020 °C
na wskazania przyrządu Wirotest 03
Fig. 10. The influence NC11LV steel sample the temperature of tempering NC11LV steel samples
quenched from 1020 ºC on the indications of the Wirotest 03 device
-140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Temperatura odpuszczania oC W s k a z a n ie p rz y rz ą d u , d z ia łk i. NC11LV Temp. aust. 1150 oC Częstotliwość 50 kHz
Rys. 11. Wpływ temperatury odpuszczania próbek ze stali NC11LV hartowanej z temperatury 1150 °C
na wskazania przyrządu Wirotest 301
Fig. 11. The influence NC11LV steel sample the temperature of tempering NC11LV steel samples
quenched from 1150 ºC on the indications of the Wirotest 03 device
ZaleŜność wskazań przyrządu Wirotest 03 od twardości HRC próbek hartowanych z tem-peratury 1020 °C i odpuszczonych w zakresie temperatury 180÷550 °C przedstawia rys. 12.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 Twardość HRC Ś re d n ie w s k a z a n ie p rz y rz ą d u , d z ia łk i. 2 1 NC11LV Temp. austenit. 1020 oC Temp. odp. 180÷ 550 °C Częstotliwość 0,5 kHz
Rys. 12. Wpływ twardości HRC próbek ze stali NC11LV hartowanej z temperatury 1020 °C i odpuszczonej w zakresie temperatury 180÷550 °C
na wskazania przyrządu Wirotest 03
Fig. 12. The influence of HRC hardness of NC11LV steel samples quenched from 1020 ºC and tempered
within 180 ÷550 ºC on the indications of the Wirotest 03 device
ZaleŜność przedstawioną na rys. 12 najle-piej opisują:
Równanie 1: y = 0,352x3 - 65,15x2 + 4019x - 82483, współczynnik R2 = 0,75
Równanie 2: y = 9,38x - 508, współczynnik R2 = 0,98
ZaleŜność wskazań przyrządu Wirotest 301 od twardości HRC próbek hartowanych z
tem-peratury 1150 °C i odpuszczonych w zakresie temperatury 180÷575 °C przedstawia rys. 13.
-140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 38 40 42 44 46 48 50 52 54 Średnia twardość HRC W s k a z a n ie p rz y rz ą d u , d z ia łk i. NC11LV Temp. aust. 1150 oC Temp. odp. 180÷575 °C Częstotliwość 50 kHz
Rys. 13. Wpływ twardości HRC próbek ze stali NC11LV hartowanej z temperatury 1150 °C i odpuszczonej w zakresie temperatury 180÷575 °C
na wskazania przyrządu Wirotest 301
Fig. 13. The influence of HRC hardness of NC11LV steel samples quenched from 1150 ºC and tempered
within 180 ÷575ºC on the indications of the Wirotest 301 device
ZaleŜność pokazaną na rys. 13 najlepiej opisuje równanie:
Równanie 3: y = 0,156x3 - 20,15x2 + 870,7x - 12667, współczynnik R2 = 0,996
Związek między wskazaniami przyrządu Wirotest 301 a zawartością austenitu szcząt-kowego w próbkach hartowanych z temperatu-ry 1150 °C i odpuszczonych w zakresie tempe-ratury 180÷575 °C przedstawiono na rys. 14.
-140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 65 70 75 80 85 90 95 Zawartość Aszcz, % W s k a z a n ie p rz y rz ą d u , d z ia łk i. NC11LV Temp. aust. 1150 oC Temp. odp. 180÷575 oC Częstotliwość 50 kHz
Rys. 14. Wpływ zawartości austenitu szczątkowego w próbkach ze stali NC11LV hartowanej z temperatury
1150 °C i odpuszczonej w zakresie temperatury 180÷575 °C na wskazania przyrządu Wirotest 301
Fig. 14. The influence of the retained austenite content in the samples of NC11LV steel quenched from 1150 ºC
and tempered within 180 ÷575ºC on the indications of the Wirotest 301 device
3
Związek ten moŜna opisać regresją liniową o postaci:
Równanie 4: y = -8,77x + 701,4, współczynnik R2 = 0,959
4. OMÓWIENIE WYNIKÓW BADAŃ W wyniku hartowania z dwu temperatur 1020 oC i 1150 oC stali NC11LV, która w sta-nie dostawy po wyŜarzeniu zmiękczającym charakteryzowała się pasmowym rozłoŜeniem węglików pierwotnych w osnowie ferrytycznej (rys. 3), wg obu wariantów, otrzymano mate-riał róŜniący się strukturą i własnościami elek-tromagnetycznymi.
4.1. Hartowanie z temperatury 1020 oC
Strukturę próbek hartowanych z temperatu-ry 1020 °C stanowił martenzyt z austenitem szczątkowym, węglikami pierwotnymi i wtór-nymi, które nie uległy rozpuszczeniu podczas austenityzowania (rys. 3 i 4). Twardość próbek wynosiła ok. 65 HRC (rys. 1). Zawartość au-stenitu szczątkowego wyniosła ok. 7 % (tabli-ca 2). Odpuszczanie próbek w zakresie tempe-ratury 180÷450 °C powoduje obniŜenie twar-dości do ok. 57,6 HRC, co wg [3, 4] naleŜy tłumaczyć rozkładem martenzytu i wydziela-niem najpierw węglika ε, następnie jego roz-puszczeniem i wydzielaniem cementytu sto-powego. Zwiększenie temperatury odpuszcza-nia powyŜej 475 °C do 500 °C powoduje przemianę austenitu szczątkowego. W tym zakresie temperatury następuje wg [1, 2] prze-miana cementytu stopowego w węglik stopo-wy M7C3 i niezaleŜne zarodkowanie tych
wę-glików, co przejawia się niewielkim wzrostem twardości. Stwierdzono zwiększenie twardości próbek do ok. 58,4 HRC. Dalsze zwiększenie temperatury odpuszczania do 550 °C powodu-je spadek twardości stali wskutek ciągłego wydzielania dyspersyjnych węglików stopo-wych. Badania struktury za pomocą mikrosko-pu świetlnego nie wykazały istotnych róŜnic między próbkami odpuszczonymi w zakresie temperatury 180÷550 °C (rys. 3). Obserwacje mikroskopowe za pomocą mikroskopu elek-tronowego przy powiększeniu ok. 13 tysięcy razy wykazały róŜnice w intensywności
wy-dzieleń węglików stopowych między próbka-mi odpuszczonypróbka-mi w temperaturach 300 °C a 450 °C (rys. 4 i 5). Struktury próbek odpusz-czonych w temperaturze 450 °C i 550 °C dys-kretnie się róŜnią. W temperaturze 550 °C roz-poczyna się proces koagulacji węglików sto-powych.
Zmiany wskazań przyrządu Wirotest 03 przy częstotliwości 0,5 kHz w funkcji tempe-ratury odpuszczania pokazane na rys. 10 mają monotoniczny malejący przebieg do tempera-tury ok. 475 °C. Odpuszczanie próbek w tem-peraturze powyŜej 475 °C powoduje silny spa-dek wskazań przyrządu wiroprądowego. Prze-nikalność magnetyczna stali NC11LV zwięk-sza się ze wzrostem temperatury odpuszczania do 550 °C. Skokowe zwiększenie przenikalno-ści magnetycznej występuje w temperaturze przemiany austenitu szczątkowego i wydziela-nia węglików stopowych, co powoduje nie-znaczny wzrost twardości stali. Korzystanie z wykresu zaleŜności wskazań przyrządu Wi-rotest 03 od twardości HRC próbek, który po-kazano na rys. 12 jest utrudnione, poniewaŜ próbki o zbliŜonej twardości mają róŜne wła-sności elektromagnetyczne np. odpuszczone w temperaturach 250 °C i 500 °C. Ocenę zmian struktury próbek odpuszczonych lepiej jest wykonywać na podstawie zaleŜności przed-stawionej na rys. 10.
4.2. Hartowanie z temperatury 1150 oC
W wyniku hartowania stali NC11LV z temperatury 1150 °C uzyskano materiał o drobnych ziarnach składający się z austenitu szczątkowego i nierozpuszczonych węglików pierwotnych, o udziale 89±5% austenitu w strukturze (rys. 13). Podobne, co do wielko-ści udziały austenitu szczątkowego ok. 96 % i 98 % otrzymano po hartowaniu z tej tempera-tury stali o składzie chemicznym zbliŜonym do badanego [5, 6]. Odpuszczanie tej stali w za-kresie temperatury 180÷500 °C powoduje nie-wielki wzrost twardości o ok. 2,5 HRC (rys. 2). Dalsze zwiększanie temperatury od-puszczania w zakresie 525÷575 °C powoduje wzrost twardości od ok. 44 do ok. 53 HRC i zmniejszenie zawartości austenitu szczątko-wego do ok. 70%. Badania struktury za
pomo-cą mikroskopu świetlnego, przedstawione na rys. 6 wykazały, Ŝe związane jest to z prze-mianą austenitu szczątkowego. Produktem przemiany austenitu szczątkowego jest bainit dolny, co wykazały badania struktury próbki odpuszczonej w temperaturze 575 °C, za po-mocą mikroskopu skaningowego przy powięk-szeniu ok. 34 tysięcy razy (rys. 8). Uprzywile-jowanym miejscem przemiany austenitu oka-zały się obszary przy granicach ziaren. ZaleŜ-ność wskazań przyrządu Wirotest 301 przy częstotliwości 50 kHz od temperatury odpusz-czania próbek po ich hartowaniu z temperatury 1150 °C (rys. 11) ma charakter zbliŜony do zmian twardości próbek w funkcji temperatury odpuszczania. Świadczy to o tym, Ŝe metoda prądów wirowych jest bardzo czuła na zmiany struktury próbek wywołane przemianą austeni-tu szczątkowego – nieferromagnetyczna faza γ ulega przemianie w ferromagnetyczną fazę α z wydzieleniem dyspersyjnych węglików. Zwiększanie udziału bainitu dolnego w struk-turze powoduje teŜ wyraźny wzrost twardości stali. Trudność w aplikacji metody sprawia jedynie fakt, Ŝe zaleŜność wskazań przyrządu Wirotest 301 w funkcji twardości HRC próbek (rys. 13) nie jest prostoliniowa. Regresję taką wykazuje zaleŜność wskazań przyrządu wiro-prądowego od udziału austenitu szczątkowego w strukturze. Przedstawiono ją na rys. 14. Współczynniki R2 obu badanych zaleŜności są duŜe.
5. WNIOSKI
1. Ocena zmian struktury stali NC11LV o martenzytycznej osnowie i odpuszczanej w szerokim zakresie temperatury, na pod-stawie kontroli twardości metodą prądów wirowych, jest niejednoznaczna. W przy-padku obszaru wystąpienia efektu twardo-ści wtórnej moŜna otrzymać materiał o po-dobnej twardości, ale o róŜnych własno-ściach elektromagnetycznych.
2. Metodę prądów wirowych moŜna reko-mendować do badania zmian struktury od-puszczanej stali NC11LV o austenitycznej osnowie. ZaleŜność zmian wskazań przy-rządu wiroprądowego Wirotest 301 (często-tliwość prądu magnesującego 50 kHz) od udziału austenitu szczątkowego w struktu-rze jest prostoliniowa.
Pracę zrealizowano w ramach działalności statu-towej finansowanej przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa WyŜszego: BM 901 14 002 - Zasto-sowanie metody prądów wirowych w badaniach zmian struktury stali NC11LV po obróbce cieplnej.
LITERATURA
[1] B. Pachutko: Ocena struktury ulepszonych cieplnie stali 36HNM i 38HMJ metodą prądów wirowych. Obróbka Plastyczna Metali 2006 nr 1 s. 41-50. [2] B. Pachutko: Kontrola grubości warstw
azotowa-nych na stalach narzędziowych, metodą prądów wirowych. Obróbka Plastyczna Metali 1999 nr 2 s. 17-26.
[3] L. Dobrzański, E. Hajduczek, J. Marciniak, R. Nowosielski: Metaloznawstwo i obróbka ciepl-na materiałów ciepl-narzędziowych. WNT, Warszawa 1990.
[4] L. Berkowski: Wpływ struktury na skutki azoto-wania chromowych stali ledeburytycznych. Część 1: Informacje o materiale badań. Obróbka Pla-styczna Metali 2005 nr 5 s. 5-15.
[5] J. Borowski: Wpływ stanu strukturalnego harto-wanej stali NC11LV na skutki krótkookresowego azotowania. Rozprawa doktorska – Politechnika Poznańska. Poznań 2002.
[6] A. E. Pavaras, R. P. Gabšjavičjute: Ostatočnyj austenit v instrumentalnoj stali. Metallovedenie i Termičeskaja Obrabotka Metallov 1981 nr 8 s. 31-34.
