F ryd eryk Staub, T adeusz Św ierz
Pomiar głębokości nawęglania stali
P rzeprow adzono bad an ia porów naw cze celem dobrania najodpow iedniejszej m etod y p om iaru grubości w a rstw y naw ęglonej sta li. M etoda an alizy chem icznej je s t żm udna i p racochłonna, m etod a p rzełom u tech n ologiczn ego m ało dokładna, n ajod p ow ied n iejszy m i zaś okazują się m eto d y m ikrotw ardości i m ikrostruktury, dające w yn ik i na ogół rów norzędne. M etodę m ikrotw ardości stosu je się do badania elem en tów g o to w y ch , n a to m ia st m ik rostru k tu ry tam , gd zie w ym agan e je s t norm alizow anie jako w s tę pn a ohróhka cieplna. E ów norzędność ohu osta tn io w y m ien io n y ch m etod zapew nia a ltern atyw n e stosow an ie jednej z nich w zależności od posiadanego urządzenia.
P o w o jen n y szybki w zro st p ro d u k c ji p rzem ysłu hutniczego i m eta lo wego p o ciągnął za sobą konieczność stosow ania w szerszej m ierze norm technicznych. W yłoniła się p o trz e b a opracow ania n o rm y technicznej dla określenia grubości w a rstw y naw ęglanej w elem en tach stalow ych. W zw ią
zku z ty m K a te d ra M etaloznaw stw a P o litech n ik i Śląskiej oraz H u ta
„ B a to ry “ p rzepro w ad ziły odpow iednie b a d a n ia . W yniki ty c h b a d a ń p o służyły za podstaw rę do o pracow ania n o rm y resortow ej — hutniczej R N /H -6 0 3 „ P o m iar głębokości w arstw y naw ęglonej s ta li“ (projekt 1952 r.).
Xawręglanie polega n a w zbogacaniu wr węgiel za pom ocą dyfuzji w arstw pow ierzchniow ych przedm iotów r ze stali niskow ęglow ej. Celem nawręglania je s t u zy sk an ie tw ard ej i odpornej n a ścieranie w a rstw y pow ierzchniow ej p rz y zachow aniu ciągliwego rdzenia. W łasności te u zy sk u je się przez dod atk o w e h a rto w a n ie i odpuszczenie.
R ozróżnia się nawręglanie w p roszkach, gazach i stopionych solach.
Proces n aw ęg lania p rzep ro w ad za się pow yżej te m p e ra tu ry Ac3. S k łada się on z dwu. stadiów': ad so rp cji i dyfuzji.
W ęgiel %n statu nascendi p o w sta ją c y przez rozszczepienie dro bin CO i C H 4, w m yśl rea k c ji naw ęglania:
1. Cel badania
2. Współczesne poglądy na nawęglanie stali
2 C O i C 02 + C C H4 - 2 H 2 + C
(1)
(2) w ydziela się n a pow ierzchni stali.
M ech anika ze sz. 2 3
P ow ierzchnia ad so rb u je te n węgiel, po czym d y fu n d u je on w głąb.
Ilo ść w ydzielonego z reak cji Węgla p o w in na uzu p ełn iać jego u b y te k na.
sk u te k dyfuzji.
D y fuzję określa ilościowo praw o F ic k a [6]:
<*>
gdzie
dra — ilość ciała dyfund u jąceg o przez przekrój F w ciągu czasu dt, I ) — w spółczynnik d y fu zji zależny od te m p e ra tu ry ,
y - — spad ek k o n c e n trac ji ciała dyfundującego dc n a długości dx.
ctcc
Z n a k m inus oznacza, że d y fu zja odbyw a się w k ieru n k u sp ad k u k o n ce n trac ji.
Głębokość d y fu zji określa rów nanie [6]:
x 2 = C - t, (4)
gdzie
C — sta ła zależna od w spółczynnika dyfuzji, t — czas.
Głębokość w arstw y w z ra sta z czasem w edług p a ra b o li, a więc ty m pow olniej, im dłuższy je s t czas.
D la szybszego przebiegu d y fu zji węgla sta l musi m ieć s tru k tu rę a u s te n i
ty cz n ą , gdyż a u s te n it m oże rozpuszczać duże ilości węgla. S tą d w y n ik a konieczność naw ęglania pow yżej Ac3 [6],
D la um ożliw ienia procesu dyfu zji konieczna je s t różnica w ko ncen tra c ji w ęgla i po zakończeniu procesu w arstw a naw ęglona posiada z a w arto ść w ęgla o b n iżającą się stopniow o od pow ierzchni ku rdzeniow i.
Je śli p rz y jm u je m y s ta n w yżarzony ja k o porów naw czy, wówczas w w a r
stw ie naw ęglonej stali m ogą w ystępow ać trz y n a stę p u jąc e strefy :
n a d e u t e k t o i d a l n a (p erlit i c e m e n ty t w tó rn y jak o s ia tk a w okół z ia rn p erlitu ),
e u t e k t o i d a l n a (perlit),
p o d e u t e k t o i d a l n a (p erlit i ferry t).
W n iek tó ry ch g a tu n k a c h sta li stopow ej w strefie n ad e u te k to id a ln e j w y stę p u ją w ęgliki złożone p o d p o sta c ią kulek.
S pad ek zaw artości węgla w w arstw ie naw ęglonej w inien b yć st opniowy., bez nagły ch zm ian, w przeciw nym razie m oże w ystąp ić łuszczenie się w a rstw y naw ęglonej.
Celem u z y sk an ia n a jk o rzy stn iejszy ch w łasności stali po naw ęgleniu przepro w adza się dalszą obróbkę cieplną dw ojakiego ro d zaju :
a) ulepszanie cieplne rdzenia,
b) h arto w an ie z niskim odpuszczaniem dla w arstw y sk rajn ej.
W obu p rz y p a d k a c h s tr u k tu ra rd ze n ia zaw iera fe rry t oraz m ałe ilości so rb itu , w w arstw ie sk rajn ej zaś z n a jd u je się m a rte n z y t ew entu aln ie z kuleczk am i c e m e n ty tu w tórnego.
W w arstw ie sk rajn ej stali stopow ej zaobserw ow ać m ożna ta k ż e a u ste n it szczątkow y.
N iektóre g a tu n k i sta li w y k a z u ją po naw ęglaniu w strefie n a d e u te k to - idalnej s tru k tu rę a n o rm a ln ą [1], w k tó re j obok p erlitu w y stę p u je rów nież w p o staci skupień sw obodny fe rry t oraz cem en ty t. A norm alność sp o ty k a się często w g a tu n k a c h stali d ro b n o ziarn istej, w g a tu n k a c h u sp okojonych alum inium . S ta l a n o rm a ln a w y m ag a p rzed h arto w an iem dłuższego w y g rzan ia, celem u jed n o ro d n ien ia a u ste n itu , a n a stę p n ie szybszego ozię
biania.
3. Przeprowadzenie badań i ich wyniki
P o m ia r głębokości naw ęg lan ia stali p rzeprow adzono n a p ró b k ac h ze stali węglowej i niskostopow ej. N aw ęglania dokonyw ano w ośrodku stały m p rźy te m p e ra tu rz e 900° 0 ; czas naw ęg lan ia zm ienny.
J a k o p ró b k i sta li do n aw ęg lan ia zastosow ano:
a) s ta l k o n s tru k c y jn ą do naw ęglania, węglową, z n ak 0016, cecha h u tn ic z a C 16, wg P N /H -84020, w p o staci p rętó w k u ty c h , 0 25 m m , w stan ie surow ym , o n a stę p u ją c y m składzie chem icznym :
0,18°/0C, 0,46°/0Mn, 0,34«/oSi, 0,020o/ oP , 0,026°/0S, 0,17°/0Cu, 0,03°/oCr, 0,08°/0Ni.
b) s ta l chrom ow o-niklow ą do naw ęglania, znak 12.3,15, cecha h u tn ic z a CP 3, wg P N /H -84029, w postaci p rętó w k u ty c h , 0 25 m m , w sta n ie zm iękczonym p rzy te m p e ra tu rz e 640°C w czasie około 3 godzin, o n a s tę p u jący m składzie chem icznym .:
0,11°/0C, 0,47°/0Mn, 0,10°/0Si, 0,016°/0P , 0,014°/0S, 0,89°/0Cr, 3,88°/0N i.
Środek n aw ęglający pochodził z W y tw ó rn i Chem icznej „S tein h o f“
(znak fab ry c z n y C-3).
Do naw ęglania u ż y to p ró b ek 0 20 m m , długości 80 m m , w ytoczonych z prętó w . P ró b k i ze stali węglowej oznaczono C 16, ze sta li c hron i ow o- niklow ej zaś CP 3.
N aw ęglanie przeprow adzano w piecu gazow ym jak o naw ęglanie p ró b n e oraz w piecu e lek try czn y m oporow ym .
P o naw ęglaniu stosow ano w yżarzanie zm iękczające p rzy te m p e ra tu rz e ok. 700°C w ciągu 3 godzin, z n a stę p n y m pow olnym chłodzeniem , celem rozbicia ew entualnie pow stałej siatk i cem en ty tu , co nie zawsze się udaw ało.
B ad an ie m ikroskopow e p ró b ek po naw ęglaniu p ró b n y m w ykazało s tru k tu rę n a d e u te k to id a ln ą stali p rz y brzegu p ró b ek (zaw artość w ęgla w ynosiła C — l,1 3 ° /0).
P o m ia r głębokości n aw ęglania sta li 35i
Celem zm niejszenia in tensyw ności naw ęglania stosow ano do n a s tę p n y ch p ró b m ieszaninę proszk u świeżego z ju ż u ży w an y m w ilościach po 50°/o-
Zestaw ienie p ró b ek oraz w aru n k ów obróbki cieplnej p o d a ją tab lice 1 i 2.
T a b l i c a 1 Zestawienie próbek i warunków obróbki cieplnej w piecu gazowym
Oznaczenie próbki
N aw ęglanie H artow anie I H artow anie I I
tein p .
°C ilość godz.
tem p.
°C
czas w ygrze
w ania m in.
ośrodek ch ło d zący
tem p .
°C
czas w ygrze
w ania m in.
ośrodek ch ło d zący
C 1 6 - 1 900 4 _ _ _ _ _ _
,C 1 6 - 2 900 4 780 15 w oda — — —
C 1 6 - 3 900 4 860 15 w oda 780 15 w oda
C P 3 - 1 900 4 — - ' — — — — —
C P 3 - 2 900 4 780 15 olej — — —
C P 3 - 3 900 4 860 15 olej 780 15 olej
T a b l i c a 2 Zestawienie próbek i warunków obróbki cieplnej w piecu elektrycznym oporowym
O znaczenie próbki
N aw ęglan ie H artow anie
tem p .
°C
ilość godz.
tem p .
°C
czas w ygrzew ania
m in.
ośrodek chłodzący
C 1 6 - 5 900 1
C 1 6 - 6 900 1 780 15 w oda
C 1 6 - 7 900 3 - » — -
C 1 6 - 8 900 3 780 15 w oda
C 1 6 - 9 900 6 ' - - -
C 1 6 - 1 0 900 6 780 15 w oda
C 1 6 - 1 1 900 8 — - -
C 1 6 - 1 2 900 8 780 15 w oda
CP 3 - 5 900 1 — — —
CP 3 - 6 900 1 820 15 olej
CP 3 - 7 900 3 - - —
CP 3 - 8 900 3 820 15 olej
CP 3 - 9 900 6 - — —
CP 3 - 1 0 . 900 6 820 15 olej
CP 3 - 11 900 8 . — — ■ —
CP 3 - 1 2 900 8 820 15 \ olej
t
i
P o m ia r głębokości n aw ęglania sta li 37
P o m ia r grubości w a rstw y naw ęglonej przeprow adzono p rz y zastoso
w an iu : a) b a d a n ia tw ardo ści, b) b a d a n ia m ikroskopow ego, c) analizy chem icznej, d) przełom u technologicznego.
B a d a n i e t w a r d o ś c i n a p rze k ro ja c h poprzecznych p ró b e k nawęglo- n ych p rzeprow adzono za pom ocą a p a r a tu „M ik ro -d u ro m etr“ firm y H au ser, m eto d ą Y ickersa, p rz y zastosow aniu obciążenia l k G (dla p ró b ek nie h a rto w a n y c h ) i 5 k G (dla p ró b ek h a rto w a n y c h ).
P ró b k i naw ęglone, nie h a rto w a n e w y k a z u ją w strefie naw ęglonej tw ard o ść H ^ ~ 2 5 0 k G /m m 2 {HB= 250), o dpo w iad ającą w przybliżeniu tw ardo ści p e rlitu . T w ardość t a zm niejsza się praw ie rów nom iernie w kie-
R y s. 1. P rób k a C 16 —10. W yk res tw a r d o ści sta li w ęglow ej, naw ęglonej i zah ar
tow anej oraz w yk res zaw artości w ęgla w w arstw ie naw ęglonej
R ys. 2. P rób k a CP 3 —10. W yk res tw a r
d ości sta li ch rom ow o-niklow ej, naw ęglonej i zahartow anej oraz w yk res zaw artości
w ęgla w w arstw ie naw ęglonej
ru n k u rd zen ia p ró b k i do H y ~ 9 0 k G /m m 2 (H B— 90) dla sta li węglowej (próbki C 16) i do H F~ 1 4 0 k G /m m 2 {HB= 140) dla stali chrom ow o-niklow ej (próbki C P 3 ).
P ró b k i naw ęglone i z a h arto w a n e w y k a z u ją w strefie naAyęglonej tw a r
dość H V ~ 7 6 0 k G /m m 2 (H RC = 60) dla stali Avęglowej (próbki C 16) i H ^ ~ 6 5 0 -y720kG /m m 2 (H RC = 56 -p58) dla stali chrom ow o-niklow ej (próbki CP 3), po czym tw a rd o ść t a n a ogół zm niejsza się dosyć nagle do tw ard o ści rd ze n ia stali H K~ 2 2 0 k G /m m2 (H RC= 20) dla sta li węglowej i iZ V ~ 3 4 0 k G /m m 2 {HRC = 35) dla sta li chrom ow o-niklow ej.
W y k resy tw ard o ści p ró b ek naw ęglonych przedstaw iono n a ry su n k ach 1 i 2.
B a d a n i e m i k r o s k o p o w e zgładów poprzecznych pró b ek naAyęglo- n y c h przeprow adzono w sta n ie zahartoAyanym i znorm alizow anym .
P ró b k i z e s t a l i w ę g l o A v e j C 16 n a w ę g l o n e av ś w i e ż y m proszk u d o
n a A v ę g l a n i a A r y k a z u j ą s t r u k t u r ę n a d e u t e k t o i d a l n ą z w i d o c z n ą s i a t k ą c e m e n t y t u ( r y s . 3).
R y s. 5. P rób k a CP 3 — 10. Struktura sta li cbrom ow o-niklow ej p o naw ęgleniu i zahar
tow an iu : w strefie naw ęglonej m a rten zyt z a u sten item szczątk ow ym , w strefie przej
ściow ej m a rten zy t oraz w rdzeniu m arten zyt i ferryt (X 50)
naw ęglonej s tru k tu rę m a rte n z y ty c z n ą ze znaczną ilością a u ste n itu szczątkow ego, strefę przejściow ą m a rte n z y ty c z n ą i s tru k tu rę rdzenia m a rten z y ty ez n o -fe rry ty c zn ą (rys. 5).
P ró b k i ze stali CP 3 naw ęglane w proszku o m niejszej intensyw ności n aw ęglan ia i w y żarzan e p rz y 700°C w y k azu ją w w arstw ie nawęglonej niezn aczną ilość węglików. W tejże w arstw ie p ró b k i po zah arto w an iu w y k a z u ją s tru k tu rę m a rte n z y ty c z n ą bez a u s te n itu szczątkow ego oraz s tru k tu rę rd ze n ia m arten zy ty ezn o -ferry ty czn ą.
A n a l i z ę c h e m i c z n ą n a zaw arto ść w ęgla w w arstw ie nawęglonej w yk onan o w n a stę p u ją c y sposób: z p ró b ek naw ęglonych staczano w a r
I
P ró b k i C 16 naw ęglone w jiroszku zm ieszanym w 50°/0 z proszkiem zu ży ty m nie try k a z u ją s tr u k tu ry n a d e u te k to id a ln e j (rys. 4).
S ta l chrom ow o-niklow a CP 3 po naw ęglaniu w świeżym proszku i s tu dzona ze sk rz y n k ą po siad a w w arstw ie naw ęglonej s tru k tu rę przejściow ą
R y s. 3, P rób k a C 1 6 —3. Struktura sta li w ęglow ej, naw ęglonej w św ieżym p rosz
ku do naw ęglania: p erlit z sia tk ą c e m e n ty tu w w arstw ie skrajnej ( x 50)
R ys. 4. Próbka C 16 — 9. Struktura sta li w ęglow ej, naw ęglonej w proszku zm ie
szan ym w 50°/0 z proszkiem zu ży ty m : p erlit bez sia tk i cem en ty tu ( x 50)
(b ain ity czn ą) z w ęglikam i ( i f F~ 5 4 0 k G /m m 2, E RC— 50), przechodzącą w p e rlity c z n ą w strefie przejściow ej i s tru k tu rę bardzo di’o b n ą perlityczno- fe rry ty c z n ą w rdzeniu. Po zah arto w an iu p ró b k i w ykazują w w arstw ie
P o m ia r głębokości n aw ęglan ia sta li 39
stew ki o grubości 0 ,1 m m i n a stę p n ie w ióry poszczególnych w arstew ek analizow ano n a zaw arto ść węgla.
P ró b k i ze sta li węglowej C 16 o b taczano po w yjęciu ze sk rzyn k i bez następnej o brób k i cieplnej.
P ró b k i ze stali stopow ej CP 3 w yżarzono p rze d o b ró b k ą w iórow ą p rz y 700°C av czasie 30 m in u t i studzono z piecem , ze w zględu n a w ysoką tw ardość (iTK~ 5 4 0 k G /m m 2, H RC~ 5 0 ) p ró b ek stopow ych, stu d zo n y ch n a pow ietrzu ze sk rz y n k ą do n aw ęglania.
K rzyw e zaw artości w ęgla w w arstw ie naw ęglonej przedstaw iono n a ry su n k a c h 1 i 2.
P r z e ł o m t e c h n o l o g i c z n y p ró b ek , naw ęglonych po n a stę p n y m z a h a rto w a n iu , obserw ow ano gołym okiem i przez lupę. W a rstw a naw ęglona od różn ia się w yraźn ie od rd zen ia. W ielkość ziarn w a rstw y naw ęglonej i z ah arto w an ej je s t m n iejsza od w ielkości z ia rn rdzenia.
S ta l węglow a C 16 w y k azu je po p ojed y n czy m h a rto w a n iu g ru b o z ia rn is tą s tru k tu rę rd zen ia. P o h a rto w a n iu podw ó jn y m s tr u k tu ra rd zen ia ulega ro zd ro b n ien iu , p rz y czym przejście od w a rstw y naw ęglonej do rdzen ia s ta je się łagodniejsze, g ran ica zaś m niej w y raźn a.
S ta l stopow a C P 3 w y k azu je s tru k tu rę d ro b n o zia rn istą , p rz y czym różn ica m iędzy przełom em p ró b ek p o d d a n y c h p o jed y n czem u i p o d w ó j
n em u h arto w a n iu je s t b ard zo nieznaczna.
K ależy zauw ażyć, że p rz y s ta ty c z n y m łam a n iu p ró b e k naw ęglonych, g ru b o ść w a rstw y naw ęglonej w y p ad a ró żn a po stro n ie ściskania p ró b k i i po stro n ie rozciągania. D la o trz y m an ia p orów nyw alnych wyników' zaleca się przepro w adzenie p o m ia ru grubości w a rstw y naw ęglonej po stronie rozciąganej p róbk i.
G rubość w a rstw y naw ęglonej m ierzy się za pom ocą lu p y z pod ziałką.
W y n ik i pomiarów1 grubości w a rstw y naw ęglonej zestaw iono n a w yk resach (rys. 1 i 2).
4. Dyskusja wyników
P rz y p o m iarze głębokości naw ęg lan ia n ie m ożna pom inąć jakości w a rstw y naw ęglonej. M e je s t p o ż ą d an a n a d m ie rn ie ro zw in ięta sia tk a c e m e n ty tu p ow o d u jąca po w staw an ie p ęknięć, w ielką p o d atn o ść do k o rozji m ięd zykry stalicznej i skłonność do łuszczenia się, p rz y czym tw ardość w a rstw y n a d e u te k to id a ln e j zasadniczo nie zm ienia się wiele. W p rz y p a d k u za w ysokiej te m p e ra tu ry naw ęg lan ia i z b y t długiego w ygrzew ania elem entów stalow ych w y stą p i w iększa ilość s tru k tu ra ln ie sw obodnego ce
m e n ty tu . P rz y h a rto w a n iu zaś w iększa jego część p rzejd zie w roztw ó r stały . P o ciąg a to za sobą w iększe zm ian y objętościow e, a ty m sam ym większe n a p rężen ia w ew nętrzn e i w ypaczenia przed m io tu . J a k o p rz y k ła d niew łaściw ej s tr u k tu ry w a rstw y naw ęglonej w w y n ik u b rak u k o n tro li w czasie n aw ęglania
p o dano s tru k tu rę koła zębatego naw ęglonego (rys .6). W w arstw ie nawęglo- nej w idoczna k o n tra sto w a sia tk a oraz igły ce m e n ty tu w osnowie p e r li t y c z n e j .
P rz y p oró w n an iu w yników osiągniętych za pom ocą stosow anych m etod u s ta la n ia grubości w a rstw y naw ęglonej w elem entach stalow ych oraz p ra k ty c z n y c h spostrzeżeń stw ierdzono n a stę p u jąc e szczegóły:
a) A naliza chem iczna poszczególnych w arstew ek n a grubości w arstw y naw ęglonej, w ykreślenie n a p o d staw ie ty c h w yników krzyw ej naw ęglania,
a n a stę p n ie oznaczanie grubości w a r
stw y naw ęglonej są czynnościam i kłopotliw ym i i kosztow nym i, nie n a d a ją się więc do celów przem ysłow ych.
b) Przełom technologiczny ele
m en tu stalow ego, naw ęglonego i m e
to d a m akroskopow ego określania grubości w arstw y naw ęglonej n a p rze łom ie d aje w y nik i niepew ne; grubość w arstw y naw ęglonej w y p ad a za duża, dane o trz y m an e z p o m iaru zależą od te m p e ra tu ry h a rto w a n ia, szybkości chłodzenia oraz od sposobu łam a n ia próbki (statycznego lub d y n am icz
nego). P o za ty m uw idocznia się w pływ stro n y rozciąganej i ściskanej.
c) M etody p o m iaru tw ard ości p ró b k i h arto w a n e j oraz b a d a n ia m ik ro skopowego w zastosow aniu do p o m ia ru grubości w a rstw y naw ęglonej są n a ogół rów norzędne i d a ją praw ie zgodne w yniki
w y sta rc z a ją c e dla celów przem ysłow ych.
W szczególności w ykres tw ard o ści obrazuje najlepiej grubość w arstw y naw ęglonej (po z a h a r
to w aniu ), p rzedstaw ionej n a w ykresie tw ardości p u n k tem , od któreg o zaznacza się w y ra ź n y spadek.
Tw ardość t a odpow iada też m niej więcej grubości w arstw y naw ęglonej, m ierzonej od pow ierzchni p rzed m io tu do połow y stre fy przejściow ej, co jest zgodne ze stosow aną zasad ą p o m iaru m eto d ą m i
k ro s tru k tu ry . ,
P rz y p orów naniu grubości w a rstw y naw ęglonej p ró b ek no rm alizow anych i h arto w a n y c h obser
w uje się w ty c h o sta tn ic h ja k b y pew ne p rze su
nięcie się grubości w a rstw y naw ęglonej k u rdzeniow i, co się tłu m ac z y ty m , że w czasie ogrzew ania n a stę p u je d y fu zja w ęgla w głąb.
Z w ykresu tw ard o ści w zależności od zaw artości w ęgla (rys. 7) < w y
n ik a, że tw ardość stali zah artow anej osiąga swą najw yższą praw ie
R ys. 7. W ykres tw ardości w zależności od zaw arto
ści w ęgla w sta li R ys. 6. Struktura sta li naw ęglonej n ie
praw idłow o : kon trastow a siatk a oraz ig ły cem en ty tu w osnow ie p erlitycznej ( x 500)
P o m ia r głębokości n aw ęglania sta li 41
'w artość już p rz y zaw artości 0,6°/00 i ze w zro stem w ęgla w z ra sta n a stę p n ie ty lk o nieznacznie. J e s t to zjaw isko k o rzy stn e, jeśli chodzi o p racę ele
m e n tu nawęglonego n arażonego n a ścieranie, gdyż grubość w arstw y u tw a r dzonej w y p a d a w iększa.
B ad an ie m ikroskopow e je s t tru d n ie jsz e i w ym aga większego w kładu p ra c y oraz lepiej w yszkolonego perso n elu , je s t je d n a k m ożliwe do p rz e p ro w ad zen ia w k a ż d y m zakład zie p ro d u k c y jn y m p o sia d a jąc y m la b o ra to riu m m etalograficzne. P o m ia r m eto d ą m ik ro s tru k tu ry m oże b yć sto sow any ty lk o dla g a tu n k ó w stali w ęglow ych i niskostopow ych.
P o m ia r grubości w arstw y naw ęglonej m eto d ą b a d a n ia tw ardo ści jest m niej skom plikow any, w y m aga je d n a k precy zyjn ego a p a ra tu do b a d a n ia tw ardości.
5. Wnioski
P ra k ty c z n e zastosow anie p rz y u s ta la n iu grubości w a rstw y naw ęglonej w elem entach stalow ych m ogą znaleźć dwie m e to d y : a) p o m ia r tw ard o ści p ró b e k h a rto w a n y c h , b) b a d a n ie m ikroskopow e.
P o m i a r t w a r d o ś c i p ró b k i h arto w an ej należy przeprow adzić m eto d ą y ic k e rs a p rz y zasto so w aniu obciążenia lk G . W y n ik i p o m ia ru o b razu je k rzy w a tw ard o ści w zależności od
odległości od brzegu p ró b k i. O dle
głość od siebie p u n k tó w pom iarów w ynosi około 0,2 m m , n a p ro sto padłej do o b ry su p ró b k i.
P ro p o n u je się n a s tę p u ją c y spo
sób określenia grubości w arstw y n a w ę g lo n ej:
P rz y jm u ją c n ajw y ższą tw a r dość n a krzyw ej S Vmax= 1 0 0 ol o, należy w ykreślić p ro s tą poziom ą n a w ysokości 90°l0 H Vtmx. P u n k t przecięcia się tej p ro ste j poziom ej z k rzy w ą tw ard ości, o d rzu to w a n y n a oś grubości, określa grubość
w a rstw y naw ęglonej g90 w m m (oznaczenie proponow ane przez auto ró w n a ry su n k u 8). W p o d o b n y sposób m o żn a b y określić np. gB0 i grubość in n y ch w arstw .
B a d a n i e m i k r o s k o p o w e w zasto so w aniu do p o m iaru grubości w a rstw y naw ęglonej w elem en tach stalow ych w ym aga norm alizow ania próbek. J a k o grubość w a rstw y naw ęglonej należy p rz y ją ć odległość od pow ierzchni przed m io tu do połow y stre fy przejściow ej. Za strefę tę u w aża
E y s. 8. O gólny w yk res tw ard ości próbki naw ęglonej i zahartow anej oraz sposób okreś
la n ia gru b ości w a rstw y naw ęglonej
się zakres ograniczony od zew n ątrz stre fą e u te k to id a lu ą, a od w ew nątrz s tr u k tu rą rdzenia.
O bie m eto d y p o m ia ru grubości w a rstw y im rę g lo n e j d a ją w yniki w p rzy bliżeniu zgodne.
P rz y b a d a n iu gotow ych elem entów stalow ych m ożna stosow ać m etodę tw ardo ści, p rz y p ró b k ac h zaś, k tó re m ogą być norm alizow ane — m etodę
m ikroskojiow ą. »
W te n sposób zagadnienie określenia grubości w arstw y naw ęglonej w elem en tach stalow ych m ożna uw ażać za rozw iązane dla celów p rz e m ysłow ych .
E w en tu a ln e dalsze p o p raw k i m ożna będzie w prow adzić po dłuższym p ra k ty c z n y m w ypróbow aniu ty c h m eto d w zak ład ach pro d u k cy jn y ch .
B IB L IO G R A F IA
[1] J . F eszczenko-C zopiw ski, M e t a l o z n a w s t w o , część 3, W arszaw a 1936.
[2] P . K osieradzki, O b r ó b k a c i e p l n a s t a l i . W arszaw a 1954.
[3] F . Staub, M e t a l o z n a w s t w o (z atlasem ), G liw ice 1954.
[4] T . M alkiewicz, O b r ó b k a c i e p l n a s t a l i , K raków 1954 (skrypt).
[5 ] P o m i a r g r u b o ś c i w a r s t w y n a w ę g l o n e j (praca przejściow a w yk on an a w K atedrze M etaloznaw stw a P o litech n ik i Śląskiej), G liw ice 1951.
[6] E . H oudrem ont, E a n d b u c h d e r S o n d e r s t a h l k u n d e , B erlin 1943.
