12.2 Гартування

Гартування – це операція термічної обробки, що полягає у нагріванні сталі до температури вище критичної з наступним прискореним охолодженням зі швидкістю вище критичної з метою підвищення твердості та зниження пластичності.

ГАРТУВАННЯ З ПОЛІМОРФНИМ ПЕРЕТВОРЕННЯМ

застосовується для сталей

Оптимальний температурний режим гартування визначається згідно діаграми стану Fe-Fe3C з урахуванням необхідності забезпечення максимальної твердості структури, що утворюється в результаті гартування
Доевтектоїдна сталь	Евтектоїдна сталь	Заевтектоїдна сталь
Повне гартування Ас3 + 30…500С	Неповне гартування Ас1 + 30…500С	Неповне гартування Ас1 + 30…500С
Твердість після гартування за оптимальним режимом 56…58HRC	Твердість після гартування за оптимальним режимом 58…60HRC	Твердість після гартування за оптимальним режимом 60…62HRC

До змісту

Режими охолодження повинні бути такими , щоб не виникали високі гартівні ( внутрішні) напруження , що можуть призвести до зміни форми виробу та утворення тріщин

Внутрішні напруження

+ розтягуючі, - стискаючі

Теплові (термічні) – виникають внаслідок різниці температур за перетином деталі під час нагрівання або охолодження, а також при зменшенні питомого об’єму при охолодженні.

Різна величина термічного стискання внутрішніх і зовнішніх шарів виробів в період охолодження призводить до утворення на поверхні залишкових напружень стискання, а в серцевині – розтягування. Це викликає жолоблення (зміну форми) виробів.

Д- перетин деталі.

Структурні ( фазові)напру-ження виникають при гартуванні внаслідок нерівномірності пере-бігу мартенситного перетво-рення в різних точках перетину виробу.

Мартенситне перетворення пов’язане зі збільшенням питомого об’єму .

Чим вища температура гартування та швидкість охолодження в області температур мартенситного перетворення Мп-Мк, тим вищий рівень фазових напружень та небезпека тріщиноутворення.

Д- перетин деталі.

При гартуванні виникають одночасно і теплові, і фазові напруження, що спричиняють сумарний вплив на матеріал

Сумарні напруження

З метою зниження залишкових напружень та зменшення швидкості охолодження в інтервалі температур Мп-Мк застосовують різні способи гартування

СПОСОБИ ГАРТУВАННЯ

1 –гартування в одному охолоджувачі ( безперервне). Застосовується для гартування дрібних деталей (до 5мм) з вуглецевої сталі та великого перетину з легованої сталі.

2-переривчасте гартування ( у двох середовищах)- виріб швидко охолоджують в одному середовищі ( наприклад, у воді), а потім повільно в іншому ( мастило).

3- ступеневе гартування - охолодження в середовищі, нагрітому до температури 180-200⁰С, витримування при цій температурі , що перевищує Мп) та охолодження на повітрі. Забезпечується зниження усіх видів напружень. Застосовується для виробів, схильних до жолоблення.

4 –ізотермічне гартування - здійснюється подібно ступеневому гартуванню, тривалість ступені повинна бути достатньою для утворення структури нижнього бейніту. Застосовується для підвищення конструктивної міцності легованих сталей.

Гартування із самовідпусканням - охолодження переривають, коли t⁰_серед>t⁰_{поверхні}>Мп

Відпускання за рахунок вирівнювання температури перетину від нагрітої серцевини до поверхні. Застосовують для обробки ударного інструменту ( керни, зубила, молотки тощо)

Властивості сталі після гартування залежать від прогартовуваності та загартовуваності сталі

Загартовуваність – здатність сталі підвищкувати твердість в результаті гартування (утворен -- ня мартенситної структури ).

Загартовуваність залежить від вмісту вуглецю в сталі .

а – нагрівання вище Ас₃,

б – нагрівання вище Ас₁,

в – твердість мартенситу НRC

Прогартовуваність - здатність сталі здобувати мартенситну структуру у шарі тієї чи іншої глибини .

Прогартовуваність залежить від критичної швидкості гартування, яка визначається хімічним складом сталі

Vкр₁> швидкості охолодження перетину, наскрізна прогартовуваність;

Vкр₂ – а – глибина прогартовуваності;

Vкр₃ – б- глибина прогартовуваності

Прогартовуваність – важлива характеристика сталі. Знання критичного діаметра дає можливість здійснити правильний вибір марки сталі для виробів конкретних розмірів та призначення, які передбачається зміцнювати термічною обробкою

Так як склад сталі однієї й тієї ж марки, розмір зерна, форма виробу тощо можуть змінюватись в широких межах, прогартовуваність кожної стали характеризують смугою прогартовуваності (а не кривою)

Смуга прогартовуваності для різних сталей

Вплив легування на прогартовуваність

Глибина прогартовуваності визначає властивості сталі після термічної обробки ( гартування і високе відпускання )

Не наскрізна прогартовуваність

В серцевині спостерігається незначне зниження твердості, границі міцності і значне зниження в’язкості та границі текучості

Наскрізна прогартовуваність

За усім перетином деталі структура сорбіт відпускання, властивості однакові

Обов’язковою операцією після гартування є відпускання

До змісту