Ocena struktury ulepszonych cieplnie stali 36HNM i 38HMJ metodą prądów wirowych



Podobne dokumenty
Zastosowanie metody prądów wirowych w badaniach struktury obrobionej cieplnie stali NC11LV

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

ĆWICZENIE Nr 7. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował: dr inż.

Akademia Morska w Szczecinie Instytut InŜynierii Transportu Zakład Techniki Transportu. Materiałoznawstwo i Nauka o materiałach

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

Ocena grubości warstw azotowanych na stalach 38HMJ i WCL za pomocą przyrządów Wirotest

Badania wpływu chropowatości powierzchni po azotowaniu gazowym na wskazania przyrządu wiroprądowego

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Badania wpływu obróbki laserowej i azotowania na własności warstwy wierzchniej próbek ze stali WCL

MOśLIWOŚĆ KSZTAŁTOWANIA TWARDOŚCI STALI EN41Cr4 Z WYKORZYSTANIEM POLIMEROWYCH ŚRODKÓW CHŁODZĄCYCH

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

ĆWICZENIE Nr 8. Laboratorium InŜynierii Materiałowej. Opracowali: dr inŝ. Krzysztof Pałka dr Hanna Stupnicka

Obróbka cieplna stali

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Technologia obróbki cieplnej. Grzanie i ośrodki grzejne

ĆWICZENIE Nr 5. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował: dr inż.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

STALE STOPOWE KONSTRUKCYJNE

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

BADANIA PORÓWNAWCZE ODPORNOŚCI NA ZUŻYCIE PRZEZ TARCIE AZOTOWANYCH I NAWĘGLANYCH STALI KONSTRUKCYJNYCH

CHARAKTERYSTYKA STRUKTURALNA WARSTWY WIERZCHNIEJ W STALIWIE Cr Mo W WARUNKACH ŚCIERANIA

STABILNOŚĆ STRUKTURALNA STALI P92 W KSZTAŁTOWANYCH PLASTYCZNIE ELEMENTACH RUROCIĄGÓW KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH ANDRZEJ TOKARZ, WŁADYSŁAW ZALECKI

Nauka o materiałach III

ZMĘCZENIE CIEPLNE STALIWA CHROMOWEGO I CHROMOWO-NIKLOWEGO

WPŁYW TEMPERATURY HARTOWANIA NA MIKROSTRUKTURĘ I WŁASNOŚCI MECHANICZNE STALI DP

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ STOPÓW ŻELAZA WYŻARZANIE 1. POJĘCIA PODSTAWOWE 2. PRZEMIANY PRZY NAGRZEWANIU I POWOLNYM CHŁODZENIU STALI 3.

Stale niestopowe jakościowe Stale niestopowe specjalne

TWARDOŚĆ, UDARNOŚĆ I ZUŻYCIE EROZYJNE STALIWA CHROMOWEGO

OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW ŻELAZA. Cz. I. Wyżarzanie

STALE STOPOWE KONSTRUKCYJNE. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

ANALIZA WPŁYWU SZYBKOŚCI CHŁODZENIA NA STRUKTURĘ I WŁASNOŚCI STALIWA L21HMF PO REGENERUJĄCEJ OBRÓBCE CIEPLNEJ

ĆWICZENIE NR 39 * KRUCHOŚĆ ODPUSZCZANIA STALI

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Zakład Metaloznawstwa i Odlewnictwa

WĘGLOAZOTOWANIE JAKO ELEMENT OBRÓBKI CIEPLNEJ DLA ŻELIWA ADI

Krzepnięcie Metali i Stopów, Nr 26, 1996 P Ai'l - Oddział Katowice PL ISSN POCICA-FILIPOWICZ Anna, NOWAK Andrzej

ĆWICZENIE Nr 6. Laboratorium InŜynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. inŝ. A. Weroński

WPŁYW TEMPERATURY WYŻARZANIA NA WIELKOŚĆ ZIARNA

BADANIA CERTYFIKACYJNE NAKŁADEK WĘGLOWYCH CERTIFICATION RESEARCHES OF CARBON CONTACT STRIPS

WARSTWY WĘGLIKOWE WYTWARZANE W PROCESIE CHROMOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA POWIERZCHNI STALI POKRYTEJ STOPAMI NIKLU Z PIERWIASTKAMI WĘGLIKOTWÓRCZYMI

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW DUPLEX WYTWARZANYCH W PROCESIE TYTANOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA STALI NARZĘDZIOWEJ POKRYTEJ STOPEM NIKLU

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 193

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

Instytut Spawalnictwa SPIS TREŚCI

STAL NARZĘDZIOWA DO PRACY NA ZIMNO

Wymrażanie i azotowanie stali narzędziowych

27/36 BADANIE PROCESÓW ODPUSZCZANIA STALI SW7.M PO HARTOWANIU LASEROWYM

PROCEDURY POMIARÓW PARAMETRÓW KONSTRUKCYJNYCH, MATERIAŁOWYCH KOMBAJNOWYCH NOŻY STYCZNO-OBROTOWYCH

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

PROCEDURY POMIARÓW PARAMETRÓW KONSTRUKCYJNYCH, MATERIAŁOWYCH I SZYBKOŚCI ZUśYCIA KOMBAJNOWYCH NOśY STYCZNO-OBROTOWYCH

KONTROLA STALIWA GXCrNi72-32 METODĄ ATD

OBRÓBKA CIEPLNA STALIWA Cr Mo V PO DŁUGOTRWAŁEJ EKSPLOATACJI

Ćwiczenie 5 POMIARY TWARDOŚCI. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wprowadzenie

WPŁYW OBRÓBKI TERMICZNEJ NA SIŁĘ CIĘCIA I SIŁĘ ŚCISKANIA ZIEMNIAKÓW

ANTYŚCIERNE I ANTYKOROZYJNE WARSTWY NOWEJ GENERACJI WYTWARZANE W PROCESIE TYTANOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA STALI NARZĘDZIOWEJ

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Metaloznawstwo II Metal Science II

PL B1 (13) B1. (51) IntCl6: C23C 8/26. (54) Sposób obróbki cieplno-chemicznej części ze stali nierdzewnej

WPŁYW OBRÓBKI TERMICZNEJ ZIEMNIAKÓW NA PRĘDKOŚĆ PROPAGACJI FAL ULTRADŹWIĘKOWYCH

MECHANIKA KOROZJI DWUFAZOWEGO STOPU TYTANU W ŚRODOWISKU HCl. CORROSION OF TWO PHASE TI ALLOY IN HCl ENVIRONMENT

43 edycja SIM Paulina Koszla

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA NA ZIMNO I OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I STRUKTURĘ TAŚM PRZEZNACZONYCH NA PIŁY TAŚMOWE

Materiały metalowe. Odkształcenie plastyczne i rekrystalizacja metali. Copyright by L.A. Dobrzaski, IMIiB, Gliwice

WPŁYW AZOTU NA STRUKTURĘ, TWARDOŚĆ I ZUŻYCIE ŚCIERNE ŻELIWA CHROMOWEGO

ĆWICZENIE Nr 7/N Opracowali: dr Hanna de Sas Stupnicka, dr inż. Sławomir Szewczyk

Stale narzędziowe. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

WPŁYW PARAMETRÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ TAŚM ZE STALI X6CR17 NA ICH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I STRUKTURĘ

ĆWICZENIE Nr 8. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Opracowali: dr inż. Krzysztof Pałka dr Hanna Stupnicka

Nazwa przedmiotu INSTRUMENTARIUM BADAWCZE W INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Instrumentation of research in material engineering

Politechnika Politechnika Koszalińska

STALE NARZĘDZIOWE DO PRACY NA GORĄCO

4. Wyniki bada uzupełniaj cych własno ci stali szybkotn cych

Wykład 9 Obróbka cieplna zwykła

6. OBRÓBKA CIEPLNO - PLASTYCZNA

Stal - definicja Stal

PRÓBA ILOŚCIOWEGO OPISU WPŁYWU PARAMETRÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA UDARNOŚĆ STALI NARZĘDZIOWEJ 102CR6

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

24 l i s t o p a d - g r u d z i e ń Obróbka

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

Do najbardziej rozpowszechnionych metod dynamicznych należą:

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

STAL NARZĘDZIOWA DO PRACY NA ZIMNO

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA STRUKTURĘ, WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I ODPORNOŚĆ KOROZYJNĄ STALI MARTENZYTYCZNEJ X5CrNiCuNb16-4

Stale narzędziowe - stopy przeznaczone na narzędzia tj. przedmioty służące do rozdzielania i rozdrabniania materiałów bądź nadawania kształtu przez

1. WSTĘP 1. INTRODUCTION

OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW ŻELAZA. Cz. II. Przemiany austenitu przechłodzonego

STAL NARZĘDZIOWA DO PRACY NA GORĄCO

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI STALI TYPU MARAGING

ĆWICZENIE NR 9. Zakład Budownictwa Ogólnego. Stal - pomiar twardości metali metodą Brinella

Wpływ struktury na skutki azotowania chromowych stali ledeburytycznych Część II. Warunki obróbki cieplnej stali NC10

Ćwiczenie 6 HARTOWNOŚĆ STALI. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wprowadzenie

ANALIZA ZALEŻNOŚCI POMIĘDZY CECHAMI DIELEKTRYCZNYMI A WŁAŚCIWOŚCIAMI CHEMICZNYMI MĄKI

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK ELEKTROLITYCZNYCH ZE STOPÓW NIKLU PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

Własności mechaniczne i strukturalne wybranych gipsów w mechanizmie wiązania.

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

ĆWICZENIE Nr 6. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował dr inż.

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

Transkrypt:

Obróbka Plastyczna Metali t. XVII nr 1 (2006) dr inŝ. Beata PACHUTKO Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań Ocena struktury ulepszonych cieplnie stali 36HNM i 38HMJ metodą prądów wirowych 36HNM and 38HMJ toughened steel structure assessment by the eddy current method Streszczenie W pracy przedstawiono wyniki oceny zmian struktury ulepszonych cieplnie stali 36HNM i 38HMJ na podstawie kontroli ich twardości, za pomocą przyrządu Wirotest 03 i czujnika stykowego przy częstotliwości prądu magnesowania 0,5 khz. Próbki hartowano wg zaleceń podanych w normach: PN-EN 10083-1+A1:1999 i PN- EN 10085:2003. Odpuszczanie próbek wykonano w zakresie temperatury 180 650 C. Strukturę próbek dokumentowano za pomocą mikroskopu świetlnego ECLIPSE L150. Pomiary twardości próbek wykonano metodą Rockwella HRC wg normy PN-EN ISO 6508-1:2002 za pomocą twardościomierza FR-3ATL (Future-Tech Corp.). Praktyczne stosowanie metody prądów wirowych do jakościowej oceny struktury badanych stali ograniczone jest do próbek hartowanych i odpuszczonych w zakresie niŝszych temperatur do ok. 400 450 C z powodu zmniejszania się przenikalności magnetycznej tych stali wskutek zwiększenia udziału objętościowego węglików i procesu ich koagulacji w temperaturach powyŝej 500 C. Abstract The paper presents the results of structure change assessment in 36HNM and 38HMJ toughened steels based on the check of their hardness by means of the Wirotest 03 device and a contact sensor with the magnetizing current frequency of 0.5 khz. Samples were hardened as per the recommendations stated in the standards: PN-EN 10083-1+A1:1999 and PN-EN 10085:2003. Toughening of the samples was effected within the temperature range of 180 650 C. The sample structure was documented by means of a metallurgical microscope ECLIPSE L150. Hardness measurements were performed by the Rockwell method, HRC, acc. to standard PN- EN ISO 6508-1:2002 by means of a FR-3ATL hardness tester (Future-Tech Corp.). The practical application of the eddy current method for qualitative assessment of the steel structures is limited to samples hardened and toughened within a lower temperature range of about 400 450 C due to the decrease of the magnetic permeability of those steels as a result of the increase of volumetric content of carbides and the process of their coagulation at the temperatures above 500 C. Słowa kluczowe: struktura, stal konstrukcyjna, ulepszanie cieplne, metoda prądów wirowych Key words: structure, constructional steel, toughening, eddy current method 1. WSTĘP Metoda prądów wirowych naleŝy do często stosowanych metod w ocenie jakości wyrobów i półwyrobów hutniczych (np.: kęsów, prętów, rur, drutów), wyrobów gotowych o róŝnym kształcie takich, jak: łopatki turbin, elementy poszyć samolotów, szyny kolejowe, części samochodowe (bębny, tarcze hamulcowe, cylindry, półosie, elementy zaworów) oraz złącz spawanych i zgrzewanych wykonanych z rur ze stali i metali nieŝelaznych oraz ich stopów [1 3]. Badania tych obiektów są najczęściej badaniami defektoskopowymi, które polegają przede wszystkim na wykryciu i ocenie wad materiałowych (defektów strukturalnych) oraz defektów mających kształt geometryczny. Inną grupą badań nieniszczących, w której wykorzystuje się zjawisko prądów wirowych jest

42 B. Pachutko strukturoskopia wiroprądowa. Metoda umoŝliwia między innymi: - sortowanie obiektów ze względu na róŝnice w składzie chemicznym (rozróŝnianie gatunków materiału) [2, 4], - określenie udarności i twardości materiałów metalowych [4, 5, 6], - określenie zawartość ferrytu δ w stalach austenitycznych [6], - określenie zawartości austenitu szczątkowego w wyrobach hartowanych [6], - ocena wpływu obróbki cieplnej na strukturę i twardość stali [5, 7], - określenie grubości warstw dyfuzyjnych (nawęglanych, azotowanych, chromowanych, tytanowych, borowanych) [8 13], - określenie grubości warstw utwardzonych w wyniku hartowania indukcyjnego, zgniotu, obróbki laserowej [6, 14, 15], - ocena ubytków korozyjnych (pomiary głębokości wŝerów korozyjnych, określenie grubości warstwy produktów korozji) [6]. W artykule oceniono struktury ulepszonych cieplnie stali konstrukcyjnych przy zastosowaniu metody prądów wirowych. Ocena struktury tą metodą ma charakter jakościowy i najlepiej jest prowadzić ją na podstawie badań kontrolnych twardości [4, 7]. Wynika to z zasady, Ŝe właściwa struktura (dla danego zabiegu obróbki cieplnej) zapewnia odpowiednią twardość. Natomiast określona twardość nie zapewnia tej samej struktury. Do badań wybrano popularnie stosowane stale konstrukcyjne 36HNM i 38HMJ, które obrobiono cieplnie wg zaleceń podanych w normach: PN-EN 10083-1+A1:1999 Stale do ulepszania cieplnego. Techniczne warunki dostawy wyrobów ze stali specjalnych oraz PN- EN 10085:2003 Stale do azotowania. Warunki techniczne dostawy. 2. BADANY MATERIAŁ I METODYKA BADAŃ Skład chemiczny stali 36HNM (odpowiednik 36CrNiMo4 wg PN-EN 10083-1+A1:1999) oraz 38HMJ (odpowiednik 41CrAlMo7-10 wg PN-EN 10085:2003) podano w tablicy 1. Z obu stali wykonano próbki walcowe, których wymiary wynosiły: φ 24 15 mm stal 36HNM oraz φ 29 15 mm stal 38HMJ. Próbki obrobiono cieplnie w następujących warunkach: - stal 36HNM - austenityzowanie w temperaturze 840 ºC, - chłodzenie w oleju, - odpuszczanie w temperaturach: 180, 300, 400, 450, 500, 550, 600 i 650 ºC w czasie 2 godzin, - stal 38HMJ - austenityzowanie w temperaturze 920 ºC, - chłodzenie w oleju, - odpuszczanie w temperaturach: 180, 300, 400, 450, 500, 550, 600 i 650 ºC w czasie 2 godzin. Temperaturę odpuszczania mierzono z dokładnością ±5 ºC. Warunki obróbki cieplnej próbek dobrano tak, aby uzyskać próbki o róŝnej strukturze i twardości. Temperatury austenityzowania próbek dobrano zgodnie z zaleceniami podanymi w normach PN-EN 10083-1+A1:1999 i PN-EN 10085:2003. Gatunek stali Tablica 1. Skład chemiczny badanych stali Table 1. Chemical composition of the examined steels Skład chemiczny, % C Mn Si P S Cr Ni Cu Mo Al 36HNM 0,37 0,63 0,23 0,008 0,002 1,06 0,95 0,26 0,15 0,021 38HMJ 0,39 0,48 0,35 0,011 0,002 1,47 0,17 0,26 0,19 0,80

Ocena struktury ulepszonych cieplnie stali 36HNM i 38HMJ... 43 W badaniach zastosowano następujące metody badawcze: Mikroskopię świetlną do oceny struktury próbek w stanie dostawy hutniczej oraz po obróbce cieplnej. Obserwacje mikroskopowe przeprowadzono za pomocą mikroskopu ECLIPSE L150 (Nikon) na trawionych nitalem zgładach wzdłuŝnych. Pomiary twardości próbek po hartowaniu i ulepszaniu cieplnym metodą Rockwella na skali C wg normy PN-EN ISO 6508-1:2002 Metale. Pomiar twardości sposobem Rockwella. Część 1: Metoda badań (skale A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) za pomocą twardościomierza FR-3ATL (Future-Tech Corp.). Badania zawartości austenitu szczątkowego w próbkach hartowanych za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego Kristalloflex 4 przy zastosowaniu promieniowania MoKα i oprogramowania komputerowego. Badania metodą prądów wirowych za pomocą przyrządu Wirotest 03 i czujnika bezwzględnego, przy częstotliwości prądu magnesowania wynoszącej 0,5 khz. Próbkami odniesienia w tych badaniach były próbki w stanie dostawy hutniczej ze stali 36HNM i 38HMJ. Badania te miały wykazać wpływ zmian strukturalnych w próbkach spowodowanych odpuszczaniem w zakresie temperatury 180 650 ºC na własności elektromagnetyczne próbek. 3. WYNIKI BADAŃ Wyniki badań struktury próbek ze stali 36HNM i 38HMJ w stanie dostawy hutniczej, hartowanych i odpuszczonych w zakresie temperatury 180 650 ºC przedstawiono na rys. 1 4. Stal 36HNM Stan dostawy hutniczej Hartowanie z temperatury 840 ºC 840 ºC/ 180 ºC 840 ºC/ 300 ºC

B. Pachutko 44 840 ºC/400 ºC 840 ºC/450 ºC Rys. 1. Struktury próbek ze stali 36HNM w stanie dostawy hutniczej, po hartowaniu i po obróbce cieplnej: temperatura austenityzowania 840 ºC, temperatura odpuszczania w zakresie 180 450 ºC Fig. 1. Structures of 36HNM steel samples as supplied from ironworks, after hardening and after heat treatment: austenitizing temperature 840 C, toughening temperature within 180 450 C Stal 36HNM 840 ºC/ 500 ºC 840 ºC/ 550 ºC 840 ºC/ 600 ºC 840 ºC/ 650 ºC Rys. 2. Struktury próbek ze stali 36HNM po obróbce cieplnej: temperatura austenityzowania 840 ºC, temperatura odpuszczania w zakresie 500 650 ºC Fig. 2. Structures of 36HNM steel samples after heat treatment: austenitizing temperature 840 C, toughening temperature within 500 650 C

Ocena struktury ulepszonych cieplnie stali 36HNM i 38HMJ... 45 Stal 38HMJ Stan dostawy hutniczej Hartowanie z temperatury 920 ºC 920 ºC/ 180 ºC 920 ºC/ 300 ºC 920 ºC/ 400 ºC 920 ºC/ 450 ºC Rys. 3. Struktury próbek ze stali 38HMJ w stanie dostawy hutniczej, po hartowaniu i po obróbce cieplnej: temperatura austenityzowania 920 ºC, temperatura odpuszczania w zakresie 180 450 ºC Fig. 3. Structures of 38JHMJ steel samples as supplied from ironworks, after hardening and after heat treatment: austenitizing temperature 920 C, toughening temperature within 180 450 C

46 B. Pachutko Stal 38HMJ 920 ºC/ 500 ºC 920 ºC/ 550 ºC 920 ºC/ 600 ºC 920 ºC/ 650 ºC Rys. 4. Struktury próbek ze stali 38HMJ po obróbce cieplnej: temperatura austenityzowania 920 ºC, temperatura odpuszczania w zakresie 500 650 ºC Fig. 4. Structures of 38JHMJ steel samples after heat treatment: austenitizing temperature 920 C, toughening temperature within 500 650 C Wyniki pomiarów twardości metodą Rockwella na hartowanych i obrobionych cieplnie próbkach ze stali 36HNM i 38HMJ podano w tablicach 2 i 3 oraz graficznie na rys. 5. Tablica 2. Twardość HRC próbek ze stali 36HNM w zaleŝności od warunków obróbki cieplnej Table 2. HRC hardness of the 36HNM steel samples depending on the heat treatment conditions Temperatura austenityzowania/ temperatura odpuszczania, ºC Średnia twardość HRC, przedział ufności 840 53,3±0,2 840/ 180 51,3±0,2 840/ 300 47,0±0,2 840/ 400 45,3±0,1 840/ 450 41,7±0,2 840/ 500 36,1±0,2 840/ 550 32,2±0,2 840/ 600 29,7±0,3 840/ 650 24,8±0,2 Tablica 3. Twardość HRC próbek ze stali 38HMJ w zaleŝności od warunków obróbki cieplnej Table 3. HRC hardness of the 38HMJ steel samples depending on the heat treatment conditions Temperatura austenityzowania/ temperatura odpuszczania, ºC Średnia twardość HRC, przedział ufności 920 53,7±0,5 920/ 180 52,7±0,7 920/ 300 50,7±0,3 920/ 400 49,4±1,7 920/ 450 44,1±2,1 920/ 500 39,4±0,4 920/ 550 35,6±0,5 920/ 600 33,0±0,6 920/ 650 28,6±0,4

Ocena struktury ulepszonych cieplnie stali 36HNM i 38HMJ... 47 Średnia twardość HRC 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 100 200 300 400 500 600 700 Temperatura odpuszczania, o C 36HNM 38HMJ Rys. 5. Wpływ temperatury odpuszczania w czasie 2 h na twardość HRC próbek ze stali 36HNM i 38HMJ austenityzowanych odpowiednio w temperaturze 840 i 920 0 C w czasie 30 min. Fig. 5. The influence of the temperature of tempering within two hours on HRC hardness of 36HNM and 38HMJ steel samples austenitized at the temperature of 840 and 920 C, respectively, for 30 minutes Wyniki badań metodą prądów wirowych podające zaleŝność wskazań przyrządu Wirotest 03 od warunków obróbki cieplnej próbek ze stali 36HNM i 38HMJ zamieszczono w tablicach 4 i 5 oraz przedstawiono graficznie na rys. 6. Tablica 4. ZaleŜność wskazań przyrządu Wirotest 03 od warunków obróbki cieplnej próbek ze stali 36 HNM Table 4. The dependence of the Wirotest 03 device indications on the 36HNM steel sample heat treatment conditions Temperatura austenityzowania/ temperatura odpuszczania, ºC Średnie wskazanie przyrządu, przedział ufności, działki 840 130±2 840/ 180 90±2 840/ 300 45±2 840/ 400 38±2 840/ 450 44±2 840/ 500 84±2 840/ 550 90±4 840/ 600 103±2 840/ 650 105±2 Tablica 5. ZaleŜność wskazań przyrządu Wirotest 03 od warunków obróbki cieplnej próbek ze stali 38HMJ Table 5. The dependence of the Wirotest 03 device indications on the 38HMJ steel sample heat treatment conditions Temperatura austenityzowania/ temperatura odpuszczania, ºC Średnie wskazanie przyrządu, działki 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Średnie wskazanie przyrządu, przedział ufności, działki 920 172±2 920/ 180 138±2 920/ 300 96±2 920/ 400 86±2 920/ 450 75±3 920/ 500 102±2 920/ 550 112±2 920/ 600 118±2 920/ 650 147±2 0 100 200 300 400 500 600 700 Temperatura odpuszczania, o C 36HNM 38HMJ Rys. 6. Wpływ temperatury odpuszczania próbek ze stali 36HNM i 38HMJ na wskazania przyrządu Wirotest 03 Fig. 6. The influence of the toughening temperature of 36HNM and 38HMJ steel samples on the indications of the Wirotest 03 device ZaleŜność wskazań przyrządu Wirotest 03 od twardości HRC próbek hartowanych i ulepszonych cieplnie ze stali 36HNM i 38HMJ pokazano na rys. 7 i 8. ZaleŜność średnich wskazań przyrządu Wirotest 03 od twardości HRC próbek ze stali 36HNM, którą przedstawiono na rys. 7, najlepiej opisuje równanie: 1. y = 0,0008x 4-0,101x 3 + 4,18x 2 72,0x + + 538 współczynnik R 2 = 0,987 Analogiczny związek średnich wskazań ww. przyrządu od twardości HRC próbek ze stali 38HMJ, który pokazano na rys. 8, opisuje równanie:

48 B. Pachutko 2. y = 0,0033x 4-0,504x 3 + 28,8x 2-729x + + 7034 współczynnik R 2 = 0,995 Średnie wskazanie prayrządu, działki 160 140 120 100 80 60 40 20 36HNM 0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 Twardość HRC Rys. 7. ZaleŜność wskazań przyrządu Wirotest 03 od twardości HRC próbek hartowanych i ulepszonych cieplnie ze stali 36HNM Średnie wskazanie przyrządu, działki Fig. 7. The dependence of the Wirotest 03 indications on the HRC hardness of hardened and toughened 36HNM steel samples 180 160 140 120 100 80 60 40 20 38HMJ 0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 Twardość HRC Rys. 8. ZaleŜność wskazań przyrządu Wirotest 03 od twardości HRC próbek hartowanych i ulepszonych cieplnie ze stali 38HMJ Fig. 8. The dependence of the Wirotest 03 indications on the HRC hardness of hardened and toughened 36HNM steel samples 4. OMÓWIENIE WYNIKÓW BADAŃ Stale 36HNM i 38HMJ w stanie dostawy hutniczej charakteryzowały się pasmowym rozkładem ziarnistego cementytu w osnowie ferrytycznej. Twardość stali 36HNM wynosiła 87,5±0,7 HRB, a stali 38HMJ 86,0±1,7 HRB. Po hartowaniu otrzymano struktury składające się z: średnioiglastego martenzytu (rys. 1) i austenitu szczątkowego o zawartości ok. 3,3% w stali 36HNM oraz gruboiglastego martenzytu (rys. 3) i austenitu szczątkowego o zawartości ok. 3,2% w stali 38HMJ. Odpuszczanie badanych stali w zakresie temperatury 180 300 ºC nie powoduje wyraźnych zmian struktury, przy stosowanych powiększeniach obrazu. Następuje zmniejszenie twardości obu stali od ok. 53 HRC w stanie hartowanym do wartości 47 HRC po odpuszczaniu próbek w temperaturze 300 ºC w przypadku stali 36HNM (tablica 2, rys. 5) i odpowiednio od ok. 54 HRC po hartowaniu do ok. 51 HRC po odpuszczaniu w tej temperaturze próbek ze stali 38HMJ (tablica 3, rys. 5). ZauwaŜalne zmiany strukturalne wywołane przez procesy wydzielania dyspersyjnych węglików z martenzytu występują w próbkach obu stali po ich odpuszczaniu w zakresie temperatury 400 450 ºC. Od temperatury 400 ºC obserwuje się ciągły spadek twardości do wartości ok. 25 HRC dla próbek ze stali 36HNM i do wartości ok. 29 HRC próbek ze stali 38HMJ odpuszczonych w najwyŝszej temperaturze. Zmiany wskazań przyrządu Wirotest 03 w funkcji temperatury odpuszczania (rys. 6) mają monotoniczny malejący przebieg do temperatury ok. 400 ºC w przypadku stali 36HNM, a dla stali 38HMJ do temperatury 450 ºC, po czym następuje zmiana kierunku wskazań przyrządu wiroprądowego i wzrost wskazań ze zwiększeniem temperatury odpuszczania. Podobny charakter wykazuje zaleŝność wskazań przyrządu wiroprądowego od twardości HRC stali 36HNM (rys. 7) i 38HMJ (rys. 8). Największe wartości wskazań stwierdzono dla próbek zahartowanych. Zmniejszenie twardości w zakresie od ok. 51 53 HRC do ok. 44 45 HRC wskutek odpuszczania badanych stali powoduje wyraźny spadek wartości wskazań przyrządu Wirotest 03 do osiągnięcia minimalnej wartości w punkcie odpowiadającym twardości próbek odpuszczonych w temperaturze 400 ºC dla stali 36HNM i 450 ºC w przypadku próbek ze stali 38HMJ. Dalszy spadek twardości powoduje stopniowe zwiększanie wskazań przyrządu wiroprądowego. Wartości wskazań próbek o najmniejszej twardości są większe niŝ próbek odpuszczonych w temperaturze 180 ºC. Badane zaleŝności moŝna wprawdzie opisać równaniami, których współczynniki R 2 są duŝe, jednak stosowanie ich w praktyce wydaje się być zbyt uciąŝliwe.

Ocena struktury ulepszonych cieplnie stali 36HNM i 38HMJ... 49 Oznacza to, Ŝe praktyczne korzystanie z wykresów kalibracyjnych, określających zaleŝność wskazań przyrządu wiroprądowego od twardości HRC (rys. 7 i 8) lub temperatury odpuszczania stali 36HNM i 38HMJ (rys. 6) ograniczone jest do próbek hartowanych i odpuszczonych w zakresie niŝszych temperatur do ok. 400 450 ºC. Związane jest to ze zmianami własności magnetycznych, a w szczególności przenikalności magnetycznej podczas odpuszczania [7]. Zgodnie z wykresami przedstawionymi na rys. 6, przenikalność magnetyczna stali 36HNM i 38HMJ zwiększa się monotonicznie ze wzrostem temperatury odpuszczania do 400 450 ºC wskutek wydzielania dyspersyjnych węglików i przemiany austenitu szczątkowego. Dalsze zwiększanie temperatury powoduje koagulację węglików, w wyniku której przenikalność magnetyczna stali zmniejsza się. Skoagulowane węgliki utrudniają obrót ścian domenowych i zwiększają tym samym energię potrzebną do ich obrotu. Badania przeprowadzone na stali 45 wykazały [7], Ŝe przenikalność magnetyczna miała najmniejszą wartość, kiedy maksymalna średnica węglików przekroczyła wartość 1 µm, a objętościowy udział węglików wynosił ok. 4,4%, co stwierdzono w próbkach odpuszczonych w temperaturze 600 ºC. Badania strukturalne ujawniające rozrost wielkości oraz koagulację węglików w stalach konstrukcyjnych naleŝy prowadzić za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego, przy powiększeniach obrazu rzędu kilku tysięcy razy znacznie przekraczających moŝliwości standardowego mikroskopu świetlnego. Przedstawienie w niniejszej pracy obrazów struktur stali 36HNM i 38HMJ w stanie dostawy hutniczej, po hartowaniu i odpuszczaniu w zakresie temperatury 180 650 ºC, za pomocą mikroskopu świetlnego ECLIPSE L150 miały na celu udokumentowanie badanego materiału i stanowić dowód poprawnie przeprowadzonych procesów hartowania i odpuszczania. 5. WNIOSKI 1. Ocenę zmian struktury ulepszonych cieplnie stali 36HNM i 38HMJ na podstawie kontroli ich twardości moŝna prowadzić metodą prądów wirowych za pomocą przyrządu Wirotest 03 i czujnika stykowego o częstotliwości prądu magnesowania 0,5 khz, w zakresie temperatury odpuszczania do 400 450 ºC. 2. Ograniczenie stosowania metody prądów wirowych w ocenie zmian struktury ulepszonych cieplnie stopowych stali konstrukcyjnych o zawartości węgla ok. 0,4% wynika ze zwiększenia udziału objętościowego węglików, a takŝe procesu ich koagulacji w temperaturach powyŝej 500 ºC, co ma wpływ na przenikalność magnetyczną stali. 3. W celu oceny wydzieleń węglików w zakresie temperatur odpuszczania niezbędne jest prowadzenie badań strukturalnych za pomocą mikroskopu skaningowego. Pracę zrealizowano w ramach działalności statutowej finansowanej przez Ministerstwo Edukacji i Nauki: BM 901 78 003 Badania struktury stali konstrukcyjnych metodą prądów wirowych. LITERATURA [1] A. Lewińska-Romińska: Defektoskopia wiroprądowa. Poradnik. Biuro Gamma, Warszawa 1997. [2] A. Lewińska-Romińska: Badania nieniszczące. Podstawy defektoskopii. WNT, Warszawa 2001. [3] A. Lewińska-Romińska: Badania nieniszczące rur metalowych metodą prądów wirowych. PWN, Warszawa 1991. [4] Cz. Dybiec: Nieniszcząca kontrola struktury stali. Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Mechanika 1984 nr 30 s. 47-50. [5] M. Zergoug, S. Lebaili, H. Boudjellal, A. Benchaala: Relation between mechanical microhardness and impedancje variations in eddy current testing. NDT&E International 2004 nr 37 s. 65-72. [6] Materiały szkoleniowe nt.: Zastosowanie metod nieniszczących do badań uszkodzeń korozyjnych materiałów i powłok metalowych. Instytut Mechaniki Precyzyjnej Centrum Kompetencji Zintegro-

50 B. Pachutko wane Systemy Techniczne i Jakościowe w Ochronie przed Korozją, Warszawa 2004. [7] E. Szymandera: Zastosowanie Wirotestu 03 do oceny efektów Obróbki cieplnej stali ulepszonych cieplnie. Metaloznawstwo Obróbka Cieplna InŜynieria Powierzchni 1987 nr 89 s. 12-15. [8] Cz. Dybiec: Nieniszczący pomiar grubości warstw utwardzonych. Metaloznawstwo Obróbka Cieplna InŜynieria Powierzchni 1987 nr 88 s. 33-35. [9] B. Pachutko: Kontrola grubości warstw azotowanych na stalach narzędziowych, metodą prądów wirowych. Obróbka Plastyczna Metali 1999 nr 2 s. 17-26. [10] B. Pachutko, L. Małdziński: Ocena przydatności przyrządu Wirotest 03 do kontroli grubości warstw azotowanych gazowo na stali NC11LV obrobionej cieplnie w róŝnych warunkach. Obróbka Plastyczna Metali 2000 nr 2 s. 35-46. [11] B. Pachutko, L. Małdziński: Badania grubości warstw azotowanych jonowo i gazowo na stali WCL, metodą prądów wirowych. Obróbka Plastyczna Metali 2001 nr 2 s. 5-12. [12] B. Pachutko: Badania grubości warstw azotowanych na matrycach ze stali WCL metodą prądów wirowych. Obróbka Plastyczna Metali 2003 nr 2 s. 21-27. [13] B. Pachutko, L. Małdziński: Zastosowanie przyrządu Wirotest 301 do badania grubości strefy azotków Ŝelaza na stali WCL. Obróbka Plastyczna Metali 2005 nr 2 s. 21-30. [14] Cz. Dybiec, Z. Bajkowski: Nieniszcząca kontrola grubości cienkich warstw powstałych w wyniku utwardzania powierzchniowego. Metaloznawstwo Obróbka Cieplna InŜynieria Powierzchni 1989 nr 99-100 s. 48-50. [15] Cz. Dybiec: Nieniszcząca kontrola grubości warstw utwardzanych powierzchniowo. Mechanik 1990 nr 9-10 s. 333-334.