Czynniki wpływające na hartowność

Stopień hartowności materiału jest związany z intensywnością wpływu poszczególnych czynników. Na hartowność stali wpływają następujące czynniki:

• skład chemiczny,
• wielkość ziarna austenitu,
• jednorodność austenitu.

 

Skład chemiczny

Głównym pierwiastkiem jest węgiel, który zwiększa hartowność, a jednocześnie bardzo mocno zwiększa twardość martenzytu. Zwiększenie zawartości węgla jest najtańszym sposobem zwiększenia hartowności stali. Wszystkie pierwiastki stopowe za wyjątkiem kobaltu zwiększają hartowność. Najsilniejszy wpływ mają Mn, Mo, Cr oraz B działający bardzo silnie przy zawartości odpowiadającej rozpuszczalności pierwiastka w austenicie. Jego działanie słabnie przy zawartości przekraczającej 0,004 %. Słabszy wpływ mają pierwiastki tj. Si i Ni.

 

Wpływ pierwiastków na hartowność stali: a) Mn, Mo, Cr, Si, Ni, b) B

 

Wielkość ziarna austenitu

Podwyższenie temperatury austenityzowania powoduje rozrost ziarn, a więc zmniejszenie powierzchni granic ziarn austenitu. Obszary te są miejscami łatwego zarodkowania ferrytu, perlitu a także bainitu. Ograniczenie liczby tych miejsc zwiększa trwałość austenitu a zatem zwiększa hartowność.

 

W stalach gruboziarnistych stopniowy wzrost ziarna rozpoczyna się bezpośrednio po przekroczeniu temperatury A3. W stalach drobnoziarnistych ziarno pozostaje, praktycznie niezmienione aż do temperatury rzędu 900 – 1000 [°C]. Po przekroczeniu tej temperatury ziarno zaczyna gwałtownie rosnąć i może osiągnąć większe wymiary niż ziarna w stali gruboziarnistej . W celu oznaczenia liczbowego skłonności ziarna austenitu do rozrostu stosuje się pojęcie wielkości umownego ziarna austenitu; jest to wielkość ziarna austenitu, jakie powstaje w temperaturze, powyżej A3, w określonych warunkach temperatury i czasu wygrzewania, które są ustalane zależnie od rodzaju i przeznaczenia stali.

Skłonność ziarna austenitu do rozrostu zależy od różnych czynników, jak skład chemiczny stali, zawartość składników węglikotwórczych, sposób odtlenienia w czasie wytopu itd.

Jednorodność austenitu. Im austenit jest bardziej jednorodny pod względem składu chemicznego, tym większa jest hartowność stali. Obecność nierozpuszczonych podczas austenityzowania cząstek takich jak węgliki, tlenki, azotki, związki międzymetaliczne – zmniejsza hartowność, ponieważ granice między cząstką a osnową, podobnie jak granice ziarn austenitu, są miejscami uprzywilejowanego zarodkowania produktów przemian dyfuzyjnych i pośrednich.