11
MATRIB 2013 International Conference on Materials, Tribology, Recycling Vela Luka, 27- 29 June 2013 156 SURFACE DECARBURIZATION OF 42CrMo4 STEEL IN CHAMBER FURNACES WITHOUT PROTECTIVE ATMOSPHERE RAZUGLJIČENJE POVRŠINE ČELIKA 42CrMo4 U KOMORNIM PEĆIMA BEZ ZAŠTITNE ATMOSFERE Igor Gabrić 1 , Mario Podrug 2 1 University of Split, University Department (Centre) of Professional Studies in Split, Livanjska 5 Split, Republic of Croatia [email protected] 2 Student of University of Split, University Department (Centre) of Professional Studies in Split, Livanjska 5 Split, Republic of Croatia [email protected] Preliminary notice / Prethodno priopćenje Abstract This paper deals with the phenomena of surface decarburization of EN 42CrMo4 steel at elevated temperatures in chamber furnace without protective atmosphere. The depth and intensity of decarburization that depends on heating temperature and holding time was analyzed. The research work included: planning and conducting of experiments, statistical analysis of the test results, obtained results comparison with the results derived by a theoretical calculation according to second Fick's law for unsteady diffusion. The experiment was planned by Central composite design and the results were processed by the analysis of variance. As a final result a mathematical model that describes phenomena of steel decarburization was defined. Key words: decarburization, diffusion, heat treatment, analysis of variance, EN42 CrMo4. Sažetak U ovom radu istražena je pojava razugljičenja površine čelika na povišenim temperaturama u komornim pećima za toplinsku obradu bez zaštitne atmosfere. Promatrana je dubina i intenzitet razugljičenja u ovisnosti o parametrima: temperaturi i vremenu držanja na temperaturama karakterističnim za toplinsku obradu ovog čelika. Rad je obuhvatio planiranje i provođenje pokusa, statističku obradu rezultata pokusa, usporedbu dobivenih rezultata sa rezultatima dobivenima teoretskim proračunom primjenom drugog Fick-ovog zakon za nestacionarnu difuzije. Pokusi su provedeni na niskolegiranom čeliku za poboljšavanje oznake EN42 CrMo4. Eksperiment je planiran pomoću centralnog kompozitnog plana pokusa. Rezultati su statistički obrađeni metodom analize varijance, te je određen i matematički model koji opisuje pojavu razugljičavanja ispitnog čelika. Ključne riječi: razugljičenje, difuzija, toplinska obrada, analiza varijance, EN42 CrMo4.

SURFACE DECARBURIZATION OF 42CrMo4 STEEL IN CHAMBER ...bib.irb.hr/datoteka/664213.MATRIB_2013___Surface_decarburization_of_42... · Pokusi su provedeni na niskolegiranom čeliku za

  • Upload
    others

  • View
    10

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: SURFACE DECARBURIZATION OF 42CrMo4 STEEL IN CHAMBER ...bib.irb.hr/datoteka/664213.MATRIB_2013___Surface_decarburization_of_42... · Pokusi su provedeni na niskolegiranom čeliku za

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

156

SURFACE DECARBURIZATION OF 42CrMo4 STEEL IN CHAMBER FURNACES WITHOUT PROTECTIVE ATMOSPHERE

RAZUGLJIČENJE POVRŠINE ČELIKA 42CrMo4 U KOMORNIM PEĆIMA BEZ ZAŠTITNE ATMOSFERE

Igor Gabrić1 Mario Podrug2

1 University of Split University Department (Centre) of Professional Studies in Split Livanjska 5 Split Republic of Croatia igorgabricossunisthr 2 Student of University of Split University Department (Centre) of Professional Studies in Split Livanjska 5 Split Republic of Croatia mpodruggmailcom

Preliminary notice Prethodno priopćenje

Abstract

This paper deals with the phenomena of surface decarburization of EN 42CrMo4 steel at elevated temperatures in chamber furnace without protective atmosphere The depth and intensity of decarburization that depends on heating temperature and holding time was analyzed The research work included planning and conducting of experiments statistical analysis of the test results obtained results comparison with the results derived by a theoretical calculation according to second Ficks law for unsteady diffusion The experiment was planned by Central composite design and the results were processed by the analysis of variance As a final result a mathematical model that describes phenomena of steel decarburization was defined Key words decarburization diffusion heat treatment analysis of variance EN42 CrMo4 Sažetak U ovom radu istražena je pojava razugljičenja površine čelika na povišenim temperaturama u komornim pećima za toplinsku obradu bez zaštitne atmosfere Promatrana je dubina i intenzitet razugljičenja u ovisnosti o parametrima temperaturi i vremenu držanja na temperaturama karakterističnim za toplinsku obradu ovog čelika Rad je obuhvatio planiranje i provođenje pokusa statističku obradu rezultata pokusa usporedbu dobivenih rezultata sa rezultatima dobivenima teoretskim proračunom primjenom drugog Fick-ovog zakon za nestacionarnu difuzije Pokusi su provedeni na niskolegiranom čeliku za poboljšavanje oznake EN42 CrMo4 Eksperiment je planiran pomoću centralnog kompozitnog plana pokusa Rezultati su statistički obrađeni metodom analize varijance te je određen i matematički model koji opisuje pojavu razugljičavanja ispitnog čelika Ključne riječi razugljičenje difuzija toplinska obrada analiza varijance EN42 CrMo4

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

157

UVOD Čelici se u manjim pogonima često toplinski obrađuju u jeftinijim komornim pećima bez

zaštitne atmosfere Tijekom toplinske obrade dolazi do neželjenih kemijskih reakcija

površine čelika i atmosfere koji uključuju razugljičenje i oksidaciju Do razugljičenja dolazi

zbog gubitka ugljika sa same površine što je pokretač difuzijskih procesa iz dubljih pod

površinskih slojeva na povišenim temperaturama Procesi kemijskih reakcija na površini i

difuzija odvijaju se kontinuirano i istodobno

Intenzitet difuzije za određenu temperaturu i vrijeme držanja se može matematički

predvidjeti korištenjem jednadžbi za nestacionarnu (vremenski promjenjivu) difuziju tj

prema drugom Fick-ovom zakonu [1-2]

Ovaj rad se sastoji iz dva dijela U prvom dijelu rada izvršena je teoretska procjena

razugljičenja površine primjenom 2 Fick-ovog zakona Drugi dio se odnosi na

eksperimentalno određivanje sadržaja ugljika po slojevima uzoraka (žarenih u komornoj

peći) te iznalaženje matematičkog modela koji opisuje ovu pojavu primjenom statističke

analize

Simboli

C - koncentracija HV05 - Tvrdoća po Vickers-u

Co - izvorna koncentracija D - koeficijent difuzije m2s

CS - koncentracija na površini D0 - koeficijent difuzije neovisan o

temperaturi m2s

T - apsolutna temperatura K Qd - aktivacijska energija difuzije

Jmol

x - udaljenost od površine mm R - plinska konstanta Jmol K

TEORETSKE POSTAVKE

Proces razugljičavanja po svojoj naravi je nestacionaran Diferencijalna jednadžba za

nestacionarnu difuziju tj drugi Fick-ov zakon glasi [1-2]

= (D ) (1)

gdje je C ndash koncentracija

D ndash koeficijent difuzije m2s

x ndash udaljenost od površine mm

t ndash vrijeme trajanja difuzije s

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

158

Za rješavanje ove diferencijalne jednadžbe korišteni su slijedeći rubni uvjeti

koncentracija ugljika prije početka difuzije je ravnomjerna po presjeku uzoraka koncentracija ugljika na samoj površini je jednaka nuli i raste prema unutrašnjosti

metala početno vrijeme difuzije je jednako nuli

Rješenje diferencijalne jednadžbe je

= (2)

gdje je

- Cx ndash koncentracija na udaljenosti x od površine nakon vremena t - C0 ndash izvorna koncentracija ugljika u ispitivanom materijalu - CS ndashkoncentracija ugljika na površini ispitivanog materijala (pretp =0)

- - Gauss-ova funkcija greške

(3)

Slika 1 Profil koncentracija ugljika kod nestacionarnog procesa difuzije [2]

Vrijednost koeficijenta difuzije dana je izrazom

(4)

gdje je

- D0 temperaturno neovisan koeficijent m2s - Qd aktivacijska energija difuzije Jmol - R=831 plinska konstanta Jmol K - T - apsolutna temperatura K

Koeficijent difuzije za promatrani sustav je ovisan samo o temperaturi

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

159

UTJECAJNI FAKTORI

Iz prethodnih jednadžbi vidljivo je da su faktori koji utječu na razugljičenje temperatura na kojoj se odvija difuzija vrijeme držanja na temperaturi difuzije i udaljenost promatranog sloja od površine promatranog uzorka [4] VERIFIKACIJA TEORETSKIH REZULTATA

Cilindrični uzorak dimenzija 100x10mm iz čelika 42CrMo4 žaren je u komornoj peći na

temperaturi 700C u trajanju 115 min Nakon žarenja uzorak je kratkotrajno austenitiziran

na 850C te zakaljen u vodi Svrha kaljenja je indirektno određivanje sadržaja ugljika po

slojevima u skladu sa Burns-ovim dijagramom Brušenjem uz intenzivno hlađenje skidan je

površinski sloj po 01mm uz mjerenje tvrdoće svakog sloja metodom HV05 do dubine 1

mm

Rezultati dobiveni teoretskim izrazima i pokusom prikazani su na slici 2

Slika 2 Profil koncentracija kod nestacionarnog procesa difuzije [2]

Iz dijagrama se uočava dobro podudaranje rezultata a što upućuje na primjenjivost teoretskih izraza za ovaj slučaj difuzije Kako teoretski izrazi nisu prikladni za brzo izračunavanje odlučeno je korištenjem plana pokusa i analizom varijance doći do jednostavnijeg izraza za pojedini slučaj razugljičenja PLANIRANJE POKUSA

Odabran je Centralni kompozitni plan pokusa (central composite design CCD) [5] Svaki faktor je mijenjan na pet razina Svrha plana pokusa je pronalaženje matematičkog modela koji opisuje proces uz minimalan broj potrebnih pokusa U ovom slučaju mijenjana su tri parametra (vrijeme držanja temperatura i udaljenost od površine) Svaki parametar mijenjan je na 5 nivoa (+ ndash +1 ndash1 0) Na slici 3 prikazana je shema eksperimentalnih točaka pokusa Simbol curren označava centralnu točku gdje razina svakog faktora ima srednju vrijednost a koja se ponavlja 6 puta Ovim ponavljanjem se postiže smanjenje varijance i

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

160

dobra procjena čiste greške Simbol označava 6 aksijalnih točaka udaljenih =1682 od središta a simbol označava 8 vršnih točaka plana pokusa

Oznakanprldquo4ldquo(90018002) - epruveta br4 (900C 180 minuta 02 mm udaljeno od površine)

Slika 3 Shematski prikaz eksperimentalnih točaka

Pomoću programskog paketa Design-expert [3] generirano je 20 stanja pokusa prikazanih na slici 3 i u tablici 1 Tablica 1 Plan pokusa [6]

Br uzorka Temp (C) Držanje (min) Dubina (mm)

1 750 50 020

2 900 50 020

3 750 180 020

4 900 180 020

5 750 50 080

6 900 50 080

7 750 180 080

8 900 180 080

9 699 115 050

10 951 115 050

11 825 6 050

12 825 224 050

13 825 115 000

14 825 115 100

15 825 115 050

16 825 115 050

17 825 115 050

18 825 115 050

19 825 115 050

20 825 115 050

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

161

PROVEDBA POKUSA

Izrezivanjem pločica iz šipke okruglog presjeka promjera 25 x 10 mm pripremljeno je 20 uzoraka Nakon izrezivanja epruvete su označene rednim brojevima od 1 do 20 prema slici 4

Slika 4 Uzorci za ispitivanje

Pripremljeni uzorci su toplinski obrađeni u komornoj peći Uzorci su postavljeni u peć tako da je mjerna površina okrenuta prema gore kako ne bi došlo do smanjenog intenziteta razugljičenja površine u kontaktu sa podlogom

Slika 5 Toplinska obrada uzoraka u komornoj peći

Kaljenje je izvršeno u vodi sa pravilne temperature austenitizacije tA=850C za ovaj čelik Korišteno je rashladno sredstvo nešto većeg intenziteta hlađenja kako bi bili sigurni da će površinski sloj biti zakaljen Brušenje uzoraka i mjerenje tvrdoće obavljeno je prema slikama 6 7 i 8 Brušenjem su skidani slojevi po 01 mm do dubine 1 mm Izmjerena je tvrdoća svakog sloja metodom po Vickers-u HV5 Na temelju tvrdoće procijenjen je sadržaj ugljika zakaljenog čelika uz pomoć Burns-ovog dijagrama

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

162

Slika 6 Priprema uzoraka za mjerenje tvrdoće

Rezultati dobiveni pokusom prikazani su u tablici 2

Tablica 2 Rezultati pokusa [6]

Br

uzorka HV05 C

Br

uzorka HV05 C

1 458 0115 11 698 0343

2 461 0116 12 506 0141

3 451 0111 13 333 009

4 477 0123 14 718 0374

5 678 0318 15 601 0226

6 729 0386 16 672 0309

7 637 0267 17 604 023

8 716 0367 18 615 0241

9 650 0283 19 665 0301

10 570 0194 20 689 0331

STATISTIČKA OBRADA REZULTATA

Rezultati mjerenja tvrdoća su statistički obrađeni pomoću programskog paketa DESIGN EXPERT 6 [3] te je pomoću navedenog programa određen i matematički model Prvi korak kod statističke analize je bilo određivanje vrste transformacije odzivne veličine Obzirom na dobivene rezultate nije bilo potrebe za transformacijom U slijedećem koraku program upućuje na funkciju koja najbolje opisuje pojavu ndash u ovom slučaju polinom 2 reda Rezultati analize varijance prikazani su u tablici 3

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

163

Tablica 3 Rezultati analize varijance [6]

F-vrijednost modela od 588 ukazuje na značajnost modela jer vjerojatnost da se pojavi tako velika vrijednost odstupanja od modela uslijed šuma iznosi samo 053 Vrijednost Probgt F manja od 005 za pojedine članove predloženog matematičkog modela govori u prilog značajnosti njihovog utjecaja U ovom modelu je značajna vrijednost faktor A (temperatura) F - vrijednost veličine odstupanja od modela od 183 znači da ova veličina nije značajna u odnosu na čistu grešku Postoji vjerojatnost od 2622 tako velike F-vrijednosti Odstupanje od modela nastaje zbog šuma S obzirom da odstupanje od modela nije značajno model je prihvaćen i dalje analiziran Tablica 4 prikazuje vrijednosti izmjerenih sadržaja ugljika i sadržaja ugljika dobivenih analizom matematičkog modela pomoću dijagnostičkih alata programa Design Expert 6

ANOVA for Response Surface Quadratic Model

Analysis of variance table [Partial sum of squares]

Suma Mean F

Source Squares DF Square Value Prob gt F

Model 0157509 9 0017501 5882097 00053 significant

A 718E-05 1 718E-05 0024142 08796

B 0012113 1 0012113 4071119 00713

C 0133574 1 0133574 4489422 lt 00001

A2 0002948 1 0002948 0990729 03430

B2 000246 1 000246 0826705 03846

C2 0003971 1 0003971 1334702 02748

AB 0000231 1 0000231 0077681 07861

AC 0003003 1 0003003 1009351 03387

BC 0000666 1 0000666 0223885 06463

Residual 0029753 10 0002975

Lack of Fit 0019227 5 0003845 1826622 02622 not significant

Pure Error 0010526 5 0002105

Cor Total 0187262 19

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

164

Tablica 4 Stvarne i predviđene vrijednosti sadržaja ugljika [6]

Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C) Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C)

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

1 0115 0173571 12 0141 0186284

2 0116 0128658 13 009 0060045

3 0111 0121508 13 009 0060045

4 0123 0098095 14 0374 0392695

5 0318 0350866 15 0226 0273322

6 0386 0383453 16 0309 0273322

7 0267 0262303 17 023 0273322

8 0367 031639 18 0241 0273322

9 0283 0229013 19 0301 0273322

10 0194 0236727 20 0331 0273322

Matematički model s stvarnim faktorima dan je izrazom

C= -124866 + 366843∙10-3t - 422621∙10-4 - 014250h - 254255∙10-6∙t2 - 309216∙10-6 ∙2 -

018444h2 + 110256∙10-6∙t∙ + 861111∙10-4 t h - 467949∙10-4h (5)

gdje je

- C sadržaj ugljika - t(degC) temperatura peći - (min) vrijeme držanja uzorka u peći - h(mm) udaljenost od površine uzorka

Na slici 8 i 9 prikazani su konturni dijagram i 3D prikaz ovisnosti razugljičenja o temperaturi i vremenu držanja uzorka u peći na udaljenosti 05mm od površine

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

165

Slika 7 Konturni dijagram - linije konstantnog sadržaja ugljika [6]

Slika 8 3D prikaz matematičkog modela ovisnosti sadržaja ugljika o temperaturi i trajanju žarenja [6]

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

166

Iz slike je uočljivo da je razugljičenje najveće pri višim i nižim temperaturama dok je za neke srednje temperature najmanje Ovo je povoljno sa aspekta kaljenja jer upravo ove srednje temperature odgovaraju optimalnim temperaturama austenitizacije u svrhu kaljenja ovog čelika Ovu pojavu lako možemo objasniti činjenicom da je intersticijska difuzija (razugljičenje površine odvija se upravo ovim modelom difuzije) ovisna o praznim mjestima u rešetki a ova su upravo najveća kod nižih tempereratura (koje odgovaraju maksimalnim temperaturama BCC rešetke) te kod visokih temperature kada parametri FCC rešetke znatno porastu ZAKLJUČAK Iz dobivenih rezultata uočljivo je da je dominantni faktor koji utječe na difuziju u promatranim intervalima ima vrijeme trajanja žarenja Razugljičenje je minimalno za temperaturu u sredini promatranog temperaturnog intervala Navedeni minimum se pojavljuje približno pri 830 degC za ispitivani čelik U svrhu dobivanja pouzdanijih rezultata trebalo bi proširiti opseg ispitivanja te prvenstveno analizirati utjecaj nastalog oksidnog sloja na površini čelika na intenzitet razugljičenja Dobiveni rezultati su preliminarni i temelj su za daljnja istraživanja

LITERATURA

[1] D Callister Materials Science and Engineering World Color USAVersailles 2009 [2] EGTotten Steel Heat Treatment Taylor amp Francis Group 2006 [3] Stat Ease Inc DESIGN ndash EXPERT v6010 Minneapolis MN 55413 [4] R Deželić Metali 2 Sveučilište u Splitu FESB SPLIT 1987 [5] J Stanić Metod inžinjerskih mjerenja MAŠINSKI FAKULTET Beograd 1986 [6] M Podrug Razugljičenje površine pri toplinskoj obradi ugljičnih čelika u komornim

pećima Završni rad Sveučilište u Splitu ndash SOSS Split 2012

Page 2: SURFACE DECARBURIZATION OF 42CrMo4 STEEL IN CHAMBER ...bib.irb.hr/datoteka/664213.MATRIB_2013___Surface_decarburization_of_42... · Pokusi su provedeni na niskolegiranom čeliku za

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

157

UVOD Čelici se u manjim pogonima često toplinski obrađuju u jeftinijim komornim pećima bez

zaštitne atmosfere Tijekom toplinske obrade dolazi do neželjenih kemijskih reakcija

površine čelika i atmosfere koji uključuju razugljičenje i oksidaciju Do razugljičenja dolazi

zbog gubitka ugljika sa same površine što je pokretač difuzijskih procesa iz dubljih pod

površinskih slojeva na povišenim temperaturama Procesi kemijskih reakcija na površini i

difuzija odvijaju se kontinuirano i istodobno

Intenzitet difuzije za određenu temperaturu i vrijeme držanja se može matematički

predvidjeti korištenjem jednadžbi za nestacionarnu (vremenski promjenjivu) difuziju tj

prema drugom Fick-ovom zakonu [1-2]

Ovaj rad se sastoji iz dva dijela U prvom dijelu rada izvršena je teoretska procjena

razugljičenja površine primjenom 2 Fick-ovog zakona Drugi dio se odnosi na

eksperimentalno određivanje sadržaja ugljika po slojevima uzoraka (žarenih u komornoj

peći) te iznalaženje matematičkog modela koji opisuje ovu pojavu primjenom statističke

analize

Simboli

C - koncentracija HV05 - Tvrdoća po Vickers-u

Co - izvorna koncentracija D - koeficijent difuzije m2s

CS - koncentracija na površini D0 - koeficijent difuzije neovisan o

temperaturi m2s

T - apsolutna temperatura K Qd - aktivacijska energija difuzije

Jmol

x - udaljenost od površine mm R - plinska konstanta Jmol K

TEORETSKE POSTAVKE

Proces razugljičavanja po svojoj naravi je nestacionaran Diferencijalna jednadžba za

nestacionarnu difuziju tj drugi Fick-ov zakon glasi [1-2]

= (D ) (1)

gdje je C ndash koncentracija

D ndash koeficijent difuzije m2s

x ndash udaljenost od površine mm

t ndash vrijeme trajanja difuzije s

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

158

Za rješavanje ove diferencijalne jednadžbe korišteni su slijedeći rubni uvjeti

koncentracija ugljika prije početka difuzije je ravnomjerna po presjeku uzoraka koncentracija ugljika na samoj površini je jednaka nuli i raste prema unutrašnjosti

metala početno vrijeme difuzije je jednako nuli

Rješenje diferencijalne jednadžbe je

= (2)

gdje je

- Cx ndash koncentracija na udaljenosti x od površine nakon vremena t - C0 ndash izvorna koncentracija ugljika u ispitivanom materijalu - CS ndashkoncentracija ugljika na površini ispitivanog materijala (pretp =0)

- - Gauss-ova funkcija greške

(3)

Slika 1 Profil koncentracija ugljika kod nestacionarnog procesa difuzije [2]

Vrijednost koeficijenta difuzije dana je izrazom

(4)

gdje je

- D0 temperaturno neovisan koeficijent m2s - Qd aktivacijska energija difuzije Jmol - R=831 plinska konstanta Jmol K - T - apsolutna temperatura K

Koeficijent difuzije za promatrani sustav je ovisan samo o temperaturi

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

159

UTJECAJNI FAKTORI

Iz prethodnih jednadžbi vidljivo je da su faktori koji utječu na razugljičenje temperatura na kojoj se odvija difuzija vrijeme držanja na temperaturi difuzije i udaljenost promatranog sloja od površine promatranog uzorka [4] VERIFIKACIJA TEORETSKIH REZULTATA

Cilindrični uzorak dimenzija 100x10mm iz čelika 42CrMo4 žaren je u komornoj peći na

temperaturi 700C u trajanju 115 min Nakon žarenja uzorak je kratkotrajno austenitiziran

na 850C te zakaljen u vodi Svrha kaljenja je indirektno određivanje sadržaja ugljika po

slojevima u skladu sa Burns-ovim dijagramom Brušenjem uz intenzivno hlađenje skidan je

površinski sloj po 01mm uz mjerenje tvrdoće svakog sloja metodom HV05 do dubine 1

mm

Rezultati dobiveni teoretskim izrazima i pokusom prikazani su na slici 2

Slika 2 Profil koncentracija kod nestacionarnog procesa difuzije [2]

Iz dijagrama se uočava dobro podudaranje rezultata a što upućuje na primjenjivost teoretskih izraza za ovaj slučaj difuzije Kako teoretski izrazi nisu prikladni za brzo izračunavanje odlučeno je korištenjem plana pokusa i analizom varijance doći do jednostavnijeg izraza za pojedini slučaj razugljičenja PLANIRANJE POKUSA

Odabran je Centralni kompozitni plan pokusa (central composite design CCD) [5] Svaki faktor je mijenjan na pet razina Svrha plana pokusa je pronalaženje matematičkog modela koji opisuje proces uz minimalan broj potrebnih pokusa U ovom slučaju mijenjana su tri parametra (vrijeme držanja temperatura i udaljenost od površine) Svaki parametar mijenjan je na 5 nivoa (+ ndash +1 ndash1 0) Na slici 3 prikazana je shema eksperimentalnih točaka pokusa Simbol curren označava centralnu točku gdje razina svakog faktora ima srednju vrijednost a koja se ponavlja 6 puta Ovim ponavljanjem se postiže smanjenje varijance i

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

160

dobra procjena čiste greške Simbol označava 6 aksijalnih točaka udaljenih =1682 od središta a simbol označava 8 vršnih točaka plana pokusa

Oznakanprldquo4ldquo(90018002) - epruveta br4 (900C 180 minuta 02 mm udaljeno od površine)

Slika 3 Shematski prikaz eksperimentalnih točaka

Pomoću programskog paketa Design-expert [3] generirano je 20 stanja pokusa prikazanih na slici 3 i u tablici 1 Tablica 1 Plan pokusa [6]

Br uzorka Temp (C) Držanje (min) Dubina (mm)

1 750 50 020

2 900 50 020

3 750 180 020

4 900 180 020

5 750 50 080

6 900 50 080

7 750 180 080

8 900 180 080

9 699 115 050

10 951 115 050

11 825 6 050

12 825 224 050

13 825 115 000

14 825 115 100

15 825 115 050

16 825 115 050

17 825 115 050

18 825 115 050

19 825 115 050

20 825 115 050

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

161

PROVEDBA POKUSA

Izrezivanjem pločica iz šipke okruglog presjeka promjera 25 x 10 mm pripremljeno je 20 uzoraka Nakon izrezivanja epruvete su označene rednim brojevima od 1 do 20 prema slici 4

Slika 4 Uzorci za ispitivanje

Pripremljeni uzorci su toplinski obrađeni u komornoj peći Uzorci su postavljeni u peć tako da je mjerna površina okrenuta prema gore kako ne bi došlo do smanjenog intenziteta razugljičenja površine u kontaktu sa podlogom

Slika 5 Toplinska obrada uzoraka u komornoj peći

Kaljenje je izvršeno u vodi sa pravilne temperature austenitizacije tA=850C za ovaj čelik Korišteno je rashladno sredstvo nešto većeg intenziteta hlađenja kako bi bili sigurni da će površinski sloj biti zakaljen Brušenje uzoraka i mjerenje tvrdoće obavljeno je prema slikama 6 7 i 8 Brušenjem su skidani slojevi po 01 mm do dubine 1 mm Izmjerena je tvrdoća svakog sloja metodom po Vickers-u HV5 Na temelju tvrdoće procijenjen je sadržaj ugljika zakaljenog čelika uz pomoć Burns-ovog dijagrama

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

162

Slika 6 Priprema uzoraka za mjerenje tvrdoće

Rezultati dobiveni pokusom prikazani su u tablici 2

Tablica 2 Rezultati pokusa [6]

Br

uzorka HV05 C

Br

uzorka HV05 C

1 458 0115 11 698 0343

2 461 0116 12 506 0141

3 451 0111 13 333 009

4 477 0123 14 718 0374

5 678 0318 15 601 0226

6 729 0386 16 672 0309

7 637 0267 17 604 023

8 716 0367 18 615 0241

9 650 0283 19 665 0301

10 570 0194 20 689 0331

STATISTIČKA OBRADA REZULTATA

Rezultati mjerenja tvrdoća su statistički obrađeni pomoću programskog paketa DESIGN EXPERT 6 [3] te je pomoću navedenog programa određen i matematički model Prvi korak kod statističke analize je bilo određivanje vrste transformacije odzivne veličine Obzirom na dobivene rezultate nije bilo potrebe za transformacijom U slijedećem koraku program upućuje na funkciju koja najbolje opisuje pojavu ndash u ovom slučaju polinom 2 reda Rezultati analize varijance prikazani su u tablici 3

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

163

Tablica 3 Rezultati analize varijance [6]

F-vrijednost modela od 588 ukazuje na značajnost modela jer vjerojatnost da se pojavi tako velika vrijednost odstupanja od modela uslijed šuma iznosi samo 053 Vrijednost Probgt F manja od 005 za pojedine članove predloženog matematičkog modela govori u prilog značajnosti njihovog utjecaja U ovom modelu je značajna vrijednost faktor A (temperatura) F - vrijednost veličine odstupanja od modela od 183 znači da ova veličina nije značajna u odnosu na čistu grešku Postoji vjerojatnost od 2622 tako velike F-vrijednosti Odstupanje od modela nastaje zbog šuma S obzirom da odstupanje od modela nije značajno model je prihvaćen i dalje analiziran Tablica 4 prikazuje vrijednosti izmjerenih sadržaja ugljika i sadržaja ugljika dobivenih analizom matematičkog modela pomoću dijagnostičkih alata programa Design Expert 6

ANOVA for Response Surface Quadratic Model

Analysis of variance table [Partial sum of squares]

Suma Mean F

Source Squares DF Square Value Prob gt F

Model 0157509 9 0017501 5882097 00053 significant

A 718E-05 1 718E-05 0024142 08796

B 0012113 1 0012113 4071119 00713

C 0133574 1 0133574 4489422 lt 00001

A2 0002948 1 0002948 0990729 03430

B2 000246 1 000246 0826705 03846

C2 0003971 1 0003971 1334702 02748

AB 0000231 1 0000231 0077681 07861

AC 0003003 1 0003003 1009351 03387

BC 0000666 1 0000666 0223885 06463

Residual 0029753 10 0002975

Lack of Fit 0019227 5 0003845 1826622 02622 not significant

Pure Error 0010526 5 0002105

Cor Total 0187262 19

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

164

Tablica 4 Stvarne i predviđene vrijednosti sadržaja ugljika [6]

Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C) Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C)

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

1 0115 0173571 12 0141 0186284

2 0116 0128658 13 009 0060045

3 0111 0121508 13 009 0060045

4 0123 0098095 14 0374 0392695

5 0318 0350866 15 0226 0273322

6 0386 0383453 16 0309 0273322

7 0267 0262303 17 023 0273322

8 0367 031639 18 0241 0273322

9 0283 0229013 19 0301 0273322

10 0194 0236727 20 0331 0273322

Matematički model s stvarnim faktorima dan je izrazom

C= -124866 + 366843∙10-3t - 422621∙10-4 - 014250h - 254255∙10-6∙t2 - 309216∙10-6 ∙2 -

018444h2 + 110256∙10-6∙t∙ + 861111∙10-4 t h - 467949∙10-4h (5)

gdje je

- C sadržaj ugljika - t(degC) temperatura peći - (min) vrijeme držanja uzorka u peći - h(mm) udaljenost od površine uzorka

Na slici 8 i 9 prikazani su konturni dijagram i 3D prikaz ovisnosti razugljičenja o temperaturi i vremenu držanja uzorka u peći na udaljenosti 05mm od površine

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

165

Slika 7 Konturni dijagram - linije konstantnog sadržaja ugljika [6]

Slika 8 3D prikaz matematičkog modela ovisnosti sadržaja ugljika o temperaturi i trajanju žarenja [6]

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

166

Iz slike je uočljivo da je razugljičenje najveće pri višim i nižim temperaturama dok je za neke srednje temperature najmanje Ovo je povoljno sa aspekta kaljenja jer upravo ove srednje temperature odgovaraju optimalnim temperaturama austenitizacije u svrhu kaljenja ovog čelika Ovu pojavu lako možemo objasniti činjenicom da je intersticijska difuzija (razugljičenje površine odvija se upravo ovim modelom difuzije) ovisna o praznim mjestima u rešetki a ova su upravo najveća kod nižih tempereratura (koje odgovaraju maksimalnim temperaturama BCC rešetke) te kod visokih temperature kada parametri FCC rešetke znatno porastu ZAKLJUČAK Iz dobivenih rezultata uočljivo je da je dominantni faktor koji utječe na difuziju u promatranim intervalima ima vrijeme trajanja žarenja Razugljičenje je minimalno za temperaturu u sredini promatranog temperaturnog intervala Navedeni minimum se pojavljuje približno pri 830 degC za ispitivani čelik U svrhu dobivanja pouzdanijih rezultata trebalo bi proširiti opseg ispitivanja te prvenstveno analizirati utjecaj nastalog oksidnog sloja na površini čelika na intenzitet razugljičenja Dobiveni rezultati su preliminarni i temelj su za daljnja istraživanja

LITERATURA

[1] D Callister Materials Science and Engineering World Color USAVersailles 2009 [2] EGTotten Steel Heat Treatment Taylor amp Francis Group 2006 [3] Stat Ease Inc DESIGN ndash EXPERT v6010 Minneapolis MN 55413 [4] R Deželić Metali 2 Sveučilište u Splitu FESB SPLIT 1987 [5] J Stanić Metod inžinjerskih mjerenja MAŠINSKI FAKULTET Beograd 1986 [6] M Podrug Razugljičenje površine pri toplinskoj obradi ugljičnih čelika u komornim

pećima Završni rad Sveučilište u Splitu ndash SOSS Split 2012

Page 3: SURFACE DECARBURIZATION OF 42CrMo4 STEEL IN CHAMBER ...bib.irb.hr/datoteka/664213.MATRIB_2013___Surface_decarburization_of_42... · Pokusi su provedeni na niskolegiranom čeliku za

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

158

Za rješavanje ove diferencijalne jednadžbe korišteni su slijedeći rubni uvjeti

koncentracija ugljika prije početka difuzije je ravnomjerna po presjeku uzoraka koncentracija ugljika na samoj površini je jednaka nuli i raste prema unutrašnjosti

metala početno vrijeme difuzije je jednako nuli

Rješenje diferencijalne jednadžbe je

= (2)

gdje je

- Cx ndash koncentracija na udaljenosti x od površine nakon vremena t - C0 ndash izvorna koncentracija ugljika u ispitivanom materijalu - CS ndashkoncentracija ugljika na površini ispitivanog materijala (pretp =0)

- - Gauss-ova funkcija greške

(3)

Slika 1 Profil koncentracija ugljika kod nestacionarnog procesa difuzije [2]

Vrijednost koeficijenta difuzije dana je izrazom

(4)

gdje je

- D0 temperaturno neovisan koeficijent m2s - Qd aktivacijska energija difuzije Jmol - R=831 plinska konstanta Jmol K - T - apsolutna temperatura K

Koeficijent difuzije za promatrani sustav je ovisan samo o temperaturi

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

159

UTJECAJNI FAKTORI

Iz prethodnih jednadžbi vidljivo je da su faktori koji utječu na razugljičenje temperatura na kojoj se odvija difuzija vrijeme držanja na temperaturi difuzije i udaljenost promatranog sloja od površine promatranog uzorka [4] VERIFIKACIJA TEORETSKIH REZULTATA

Cilindrični uzorak dimenzija 100x10mm iz čelika 42CrMo4 žaren je u komornoj peći na

temperaturi 700C u trajanju 115 min Nakon žarenja uzorak je kratkotrajno austenitiziran

na 850C te zakaljen u vodi Svrha kaljenja je indirektno određivanje sadržaja ugljika po

slojevima u skladu sa Burns-ovim dijagramom Brušenjem uz intenzivno hlađenje skidan je

površinski sloj po 01mm uz mjerenje tvrdoće svakog sloja metodom HV05 do dubine 1

mm

Rezultati dobiveni teoretskim izrazima i pokusom prikazani su na slici 2

Slika 2 Profil koncentracija kod nestacionarnog procesa difuzije [2]

Iz dijagrama se uočava dobro podudaranje rezultata a što upućuje na primjenjivost teoretskih izraza za ovaj slučaj difuzije Kako teoretski izrazi nisu prikladni za brzo izračunavanje odlučeno je korištenjem plana pokusa i analizom varijance doći do jednostavnijeg izraza za pojedini slučaj razugljičenja PLANIRANJE POKUSA

Odabran je Centralni kompozitni plan pokusa (central composite design CCD) [5] Svaki faktor je mijenjan na pet razina Svrha plana pokusa je pronalaženje matematičkog modela koji opisuje proces uz minimalan broj potrebnih pokusa U ovom slučaju mijenjana su tri parametra (vrijeme držanja temperatura i udaljenost od površine) Svaki parametar mijenjan je na 5 nivoa (+ ndash +1 ndash1 0) Na slici 3 prikazana je shema eksperimentalnih točaka pokusa Simbol curren označava centralnu točku gdje razina svakog faktora ima srednju vrijednost a koja se ponavlja 6 puta Ovim ponavljanjem se postiže smanjenje varijance i

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

160

dobra procjena čiste greške Simbol označava 6 aksijalnih točaka udaljenih =1682 od središta a simbol označava 8 vršnih točaka plana pokusa

Oznakanprldquo4ldquo(90018002) - epruveta br4 (900C 180 minuta 02 mm udaljeno od površine)

Slika 3 Shematski prikaz eksperimentalnih točaka

Pomoću programskog paketa Design-expert [3] generirano je 20 stanja pokusa prikazanih na slici 3 i u tablici 1 Tablica 1 Plan pokusa [6]

Br uzorka Temp (C) Držanje (min) Dubina (mm)

1 750 50 020

2 900 50 020

3 750 180 020

4 900 180 020

5 750 50 080

6 900 50 080

7 750 180 080

8 900 180 080

9 699 115 050

10 951 115 050

11 825 6 050

12 825 224 050

13 825 115 000

14 825 115 100

15 825 115 050

16 825 115 050

17 825 115 050

18 825 115 050

19 825 115 050

20 825 115 050

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

161

PROVEDBA POKUSA

Izrezivanjem pločica iz šipke okruglog presjeka promjera 25 x 10 mm pripremljeno je 20 uzoraka Nakon izrezivanja epruvete su označene rednim brojevima od 1 do 20 prema slici 4

Slika 4 Uzorci za ispitivanje

Pripremljeni uzorci su toplinski obrađeni u komornoj peći Uzorci su postavljeni u peć tako da je mjerna površina okrenuta prema gore kako ne bi došlo do smanjenog intenziteta razugljičenja površine u kontaktu sa podlogom

Slika 5 Toplinska obrada uzoraka u komornoj peći

Kaljenje je izvršeno u vodi sa pravilne temperature austenitizacije tA=850C za ovaj čelik Korišteno je rashladno sredstvo nešto većeg intenziteta hlađenja kako bi bili sigurni da će površinski sloj biti zakaljen Brušenje uzoraka i mjerenje tvrdoće obavljeno je prema slikama 6 7 i 8 Brušenjem su skidani slojevi po 01 mm do dubine 1 mm Izmjerena je tvrdoća svakog sloja metodom po Vickers-u HV5 Na temelju tvrdoće procijenjen je sadržaj ugljika zakaljenog čelika uz pomoć Burns-ovog dijagrama

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

162

Slika 6 Priprema uzoraka za mjerenje tvrdoće

Rezultati dobiveni pokusom prikazani su u tablici 2

Tablica 2 Rezultati pokusa [6]

Br

uzorka HV05 C

Br

uzorka HV05 C

1 458 0115 11 698 0343

2 461 0116 12 506 0141

3 451 0111 13 333 009

4 477 0123 14 718 0374

5 678 0318 15 601 0226

6 729 0386 16 672 0309

7 637 0267 17 604 023

8 716 0367 18 615 0241

9 650 0283 19 665 0301

10 570 0194 20 689 0331

STATISTIČKA OBRADA REZULTATA

Rezultati mjerenja tvrdoća su statistički obrađeni pomoću programskog paketa DESIGN EXPERT 6 [3] te je pomoću navedenog programa određen i matematički model Prvi korak kod statističke analize je bilo određivanje vrste transformacije odzivne veličine Obzirom na dobivene rezultate nije bilo potrebe za transformacijom U slijedećem koraku program upućuje na funkciju koja najbolje opisuje pojavu ndash u ovom slučaju polinom 2 reda Rezultati analize varijance prikazani su u tablici 3

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

163

Tablica 3 Rezultati analize varijance [6]

F-vrijednost modela od 588 ukazuje na značajnost modela jer vjerojatnost da se pojavi tako velika vrijednost odstupanja od modela uslijed šuma iznosi samo 053 Vrijednost Probgt F manja od 005 za pojedine članove predloženog matematičkog modela govori u prilog značajnosti njihovog utjecaja U ovom modelu je značajna vrijednost faktor A (temperatura) F - vrijednost veličine odstupanja od modela od 183 znači da ova veličina nije značajna u odnosu na čistu grešku Postoji vjerojatnost od 2622 tako velike F-vrijednosti Odstupanje od modela nastaje zbog šuma S obzirom da odstupanje od modela nije značajno model je prihvaćen i dalje analiziran Tablica 4 prikazuje vrijednosti izmjerenih sadržaja ugljika i sadržaja ugljika dobivenih analizom matematičkog modela pomoću dijagnostičkih alata programa Design Expert 6

ANOVA for Response Surface Quadratic Model

Analysis of variance table [Partial sum of squares]

Suma Mean F

Source Squares DF Square Value Prob gt F

Model 0157509 9 0017501 5882097 00053 significant

A 718E-05 1 718E-05 0024142 08796

B 0012113 1 0012113 4071119 00713

C 0133574 1 0133574 4489422 lt 00001

A2 0002948 1 0002948 0990729 03430

B2 000246 1 000246 0826705 03846

C2 0003971 1 0003971 1334702 02748

AB 0000231 1 0000231 0077681 07861

AC 0003003 1 0003003 1009351 03387

BC 0000666 1 0000666 0223885 06463

Residual 0029753 10 0002975

Lack of Fit 0019227 5 0003845 1826622 02622 not significant

Pure Error 0010526 5 0002105

Cor Total 0187262 19

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

164

Tablica 4 Stvarne i predviđene vrijednosti sadržaja ugljika [6]

Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C) Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C)

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

1 0115 0173571 12 0141 0186284

2 0116 0128658 13 009 0060045

3 0111 0121508 13 009 0060045

4 0123 0098095 14 0374 0392695

5 0318 0350866 15 0226 0273322

6 0386 0383453 16 0309 0273322

7 0267 0262303 17 023 0273322

8 0367 031639 18 0241 0273322

9 0283 0229013 19 0301 0273322

10 0194 0236727 20 0331 0273322

Matematički model s stvarnim faktorima dan je izrazom

C= -124866 + 366843∙10-3t - 422621∙10-4 - 014250h - 254255∙10-6∙t2 - 309216∙10-6 ∙2 -

018444h2 + 110256∙10-6∙t∙ + 861111∙10-4 t h - 467949∙10-4h (5)

gdje je

- C sadržaj ugljika - t(degC) temperatura peći - (min) vrijeme držanja uzorka u peći - h(mm) udaljenost od površine uzorka

Na slici 8 i 9 prikazani su konturni dijagram i 3D prikaz ovisnosti razugljičenja o temperaturi i vremenu držanja uzorka u peći na udaljenosti 05mm od površine

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

165

Slika 7 Konturni dijagram - linije konstantnog sadržaja ugljika [6]

Slika 8 3D prikaz matematičkog modela ovisnosti sadržaja ugljika o temperaturi i trajanju žarenja [6]

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

166

Iz slike je uočljivo da je razugljičenje najveće pri višim i nižim temperaturama dok je za neke srednje temperature najmanje Ovo je povoljno sa aspekta kaljenja jer upravo ove srednje temperature odgovaraju optimalnim temperaturama austenitizacije u svrhu kaljenja ovog čelika Ovu pojavu lako možemo objasniti činjenicom da je intersticijska difuzija (razugljičenje površine odvija se upravo ovim modelom difuzije) ovisna o praznim mjestima u rešetki a ova su upravo najveća kod nižih tempereratura (koje odgovaraju maksimalnim temperaturama BCC rešetke) te kod visokih temperature kada parametri FCC rešetke znatno porastu ZAKLJUČAK Iz dobivenih rezultata uočljivo je da je dominantni faktor koji utječe na difuziju u promatranim intervalima ima vrijeme trajanja žarenja Razugljičenje je minimalno za temperaturu u sredini promatranog temperaturnog intervala Navedeni minimum se pojavljuje približno pri 830 degC za ispitivani čelik U svrhu dobivanja pouzdanijih rezultata trebalo bi proširiti opseg ispitivanja te prvenstveno analizirati utjecaj nastalog oksidnog sloja na površini čelika na intenzitet razugljičenja Dobiveni rezultati su preliminarni i temelj su za daljnja istraživanja

LITERATURA

[1] D Callister Materials Science and Engineering World Color USAVersailles 2009 [2] EGTotten Steel Heat Treatment Taylor amp Francis Group 2006 [3] Stat Ease Inc DESIGN ndash EXPERT v6010 Minneapolis MN 55413 [4] R Deželić Metali 2 Sveučilište u Splitu FESB SPLIT 1987 [5] J Stanić Metod inžinjerskih mjerenja MAŠINSKI FAKULTET Beograd 1986 [6] M Podrug Razugljičenje površine pri toplinskoj obradi ugljičnih čelika u komornim

pećima Završni rad Sveučilište u Splitu ndash SOSS Split 2012

Page 4: SURFACE DECARBURIZATION OF 42CrMo4 STEEL IN CHAMBER ...bib.irb.hr/datoteka/664213.MATRIB_2013___Surface_decarburization_of_42... · Pokusi su provedeni na niskolegiranom čeliku za

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

159

UTJECAJNI FAKTORI

Iz prethodnih jednadžbi vidljivo je da su faktori koji utječu na razugljičenje temperatura na kojoj se odvija difuzija vrijeme držanja na temperaturi difuzije i udaljenost promatranog sloja od površine promatranog uzorka [4] VERIFIKACIJA TEORETSKIH REZULTATA

Cilindrični uzorak dimenzija 100x10mm iz čelika 42CrMo4 žaren je u komornoj peći na

temperaturi 700C u trajanju 115 min Nakon žarenja uzorak je kratkotrajno austenitiziran

na 850C te zakaljen u vodi Svrha kaljenja je indirektno određivanje sadržaja ugljika po

slojevima u skladu sa Burns-ovim dijagramom Brušenjem uz intenzivno hlađenje skidan je

površinski sloj po 01mm uz mjerenje tvrdoće svakog sloja metodom HV05 do dubine 1

mm

Rezultati dobiveni teoretskim izrazima i pokusom prikazani su na slici 2

Slika 2 Profil koncentracija kod nestacionarnog procesa difuzije [2]

Iz dijagrama se uočava dobro podudaranje rezultata a što upućuje na primjenjivost teoretskih izraza za ovaj slučaj difuzije Kako teoretski izrazi nisu prikladni za brzo izračunavanje odlučeno je korištenjem plana pokusa i analizom varijance doći do jednostavnijeg izraza za pojedini slučaj razugljičenja PLANIRANJE POKUSA

Odabran je Centralni kompozitni plan pokusa (central composite design CCD) [5] Svaki faktor je mijenjan na pet razina Svrha plana pokusa je pronalaženje matematičkog modela koji opisuje proces uz minimalan broj potrebnih pokusa U ovom slučaju mijenjana su tri parametra (vrijeme držanja temperatura i udaljenost od površine) Svaki parametar mijenjan je na 5 nivoa (+ ndash +1 ndash1 0) Na slici 3 prikazana je shema eksperimentalnih točaka pokusa Simbol curren označava centralnu točku gdje razina svakog faktora ima srednju vrijednost a koja se ponavlja 6 puta Ovim ponavljanjem se postiže smanjenje varijance i

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

160

dobra procjena čiste greške Simbol označava 6 aksijalnih točaka udaljenih =1682 od središta a simbol označava 8 vršnih točaka plana pokusa

Oznakanprldquo4ldquo(90018002) - epruveta br4 (900C 180 minuta 02 mm udaljeno od površine)

Slika 3 Shematski prikaz eksperimentalnih točaka

Pomoću programskog paketa Design-expert [3] generirano je 20 stanja pokusa prikazanih na slici 3 i u tablici 1 Tablica 1 Plan pokusa [6]

Br uzorka Temp (C) Držanje (min) Dubina (mm)

1 750 50 020

2 900 50 020

3 750 180 020

4 900 180 020

5 750 50 080

6 900 50 080

7 750 180 080

8 900 180 080

9 699 115 050

10 951 115 050

11 825 6 050

12 825 224 050

13 825 115 000

14 825 115 100

15 825 115 050

16 825 115 050

17 825 115 050

18 825 115 050

19 825 115 050

20 825 115 050

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

161

PROVEDBA POKUSA

Izrezivanjem pločica iz šipke okruglog presjeka promjera 25 x 10 mm pripremljeno je 20 uzoraka Nakon izrezivanja epruvete su označene rednim brojevima od 1 do 20 prema slici 4

Slika 4 Uzorci za ispitivanje

Pripremljeni uzorci su toplinski obrađeni u komornoj peći Uzorci su postavljeni u peć tako da je mjerna površina okrenuta prema gore kako ne bi došlo do smanjenog intenziteta razugljičenja površine u kontaktu sa podlogom

Slika 5 Toplinska obrada uzoraka u komornoj peći

Kaljenje je izvršeno u vodi sa pravilne temperature austenitizacije tA=850C za ovaj čelik Korišteno je rashladno sredstvo nešto većeg intenziteta hlađenja kako bi bili sigurni da će površinski sloj biti zakaljen Brušenje uzoraka i mjerenje tvrdoće obavljeno je prema slikama 6 7 i 8 Brušenjem su skidani slojevi po 01 mm do dubine 1 mm Izmjerena je tvrdoća svakog sloja metodom po Vickers-u HV5 Na temelju tvrdoće procijenjen je sadržaj ugljika zakaljenog čelika uz pomoć Burns-ovog dijagrama

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

162

Slika 6 Priprema uzoraka za mjerenje tvrdoće

Rezultati dobiveni pokusom prikazani su u tablici 2

Tablica 2 Rezultati pokusa [6]

Br

uzorka HV05 C

Br

uzorka HV05 C

1 458 0115 11 698 0343

2 461 0116 12 506 0141

3 451 0111 13 333 009

4 477 0123 14 718 0374

5 678 0318 15 601 0226

6 729 0386 16 672 0309

7 637 0267 17 604 023

8 716 0367 18 615 0241

9 650 0283 19 665 0301

10 570 0194 20 689 0331

STATISTIČKA OBRADA REZULTATA

Rezultati mjerenja tvrdoća su statistički obrađeni pomoću programskog paketa DESIGN EXPERT 6 [3] te je pomoću navedenog programa određen i matematički model Prvi korak kod statističke analize je bilo određivanje vrste transformacije odzivne veličine Obzirom na dobivene rezultate nije bilo potrebe za transformacijom U slijedećem koraku program upućuje na funkciju koja najbolje opisuje pojavu ndash u ovom slučaju polinom 2 reda Rezultati analize varijance prikazani su u tablici 3

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

163

Tablica 3 Rezultati analize varijance [6]

F-vrijednost modela od 588 ukazuje na značajnost modela jer vjerojatnost da se pojavi tako velika vrijednost odstupanja od modela uslijed šuma iznosi samo 053 Vrijednost Probgt F manja od 005 za pojedine članove predloženog matematičkog modela govori u prilog značajnosti njihovog utjecaja U ovom modelu je značajna vrijednost faktor A (temperatura) F - vrijednost veličine odstupanja od modela od 183 znači da ova veličina nije značajna u odnosu na čistu grešku Postoji vjerojatnost od 2622 tako velike F-vrijednosti Odstupanje od modela nastaje zbog šuma S obzirom da odstupanje od modela nije značajno model je prihvaćen i dalje analiziran Tablica 4 prikazuje vrijednosti izmjerenih sadržaja ugljika i sadržaja ugljika dobivenih analizom matematičkog modela pomoću dijagnostičkih alata programa Design Expert 6

ANOVA for Response Surface Quadratic Model

Analysis of variance table [Partial sum of squares]

Suma Mean F

Source Squares DF Square Value Prob gt F

Model 0157509 9 0017501 5882097 00053 significant

A 718E-05 1 718E-05 0024142 08796

B 0012113 1 0012113 4071119 00713

C 0133574 1 0133574 4489422 lt 00001

A2 0002948 1 0002948 0990729 03430

B2 000246 1 000246 0826705 03846

C2 0003971 1 0003971 1334702 02748

AB 0000231 1 0000231 0077681 07861

AC 0003003 1 0003003 1009351 03387

BC 0000666 1 0000666 0223885 06463

Residual 0029753 10 0002975

Lack of Fit 0019227 5 0003845 1826622 02622 not significant

Pure Error 0010526 5 0002105

Cor Total 0187262 19

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

164

Tablica 4 Stvarne i predviđene vrijednosti sadržaja ugljika [6]

Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C) Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C)

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

1 0115 0173571 12 0141 0186284

2 0116 0128658 13 009 0060045

3 0111 0121508 13 009 0060045

4 0123 0098095 14 0374 0392695

5 0318 0350866 15 0226 0273322

6 0386 0383453 16 0309 0273322

7 0267 0262303 17 023 0273322

8 0367 031639 18 0241 0273322

9 0283 0229013 19 0301 0273322

10 0194 0236727 20 0331 0273322

Matematički model s stvarnim faktorima dan je izrazom

C= -124866 + 366843∙10-3t - 422621∙10-4 - 014250h - 254255∙10-6∙t2 - 309216∙10-6 ∙2 -

018444h2 + 110256∙10-6∙t∙ + 861111∙10-4 t h - 467949∙10-4h (5)

gdje je

- C sadržaj ugljika - t(degC) temperatura peći - (min) vrijeme držanja uzorka u peći - h(mm) udaljenost od površine uzorka

Na slici 8 i 9 prikazani su konturni dijagram i 3D prikaz ovisnosti razugljičenja o temperaturi i vremenu držanja uzorka u peći na udaljenosti 05mm od površine

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

165

Slika 7 Konturni dijagram - linije konstantnog sadržaja ugljika [6]

Slika 8 3D prikaz matematičkog modela ovisnosti sadržaja ugljika o temperaturi i trajanju žarenja [6]

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

166

Iz slike je uočljivo da je razugljičenje najveće pri višim i nižim temperaturama dok je za neke srednje temperature najmanje Ovo je povoljno sa aspekta kaljenja jer upravo ove srednje temperature odgovaraju optimalnim temperaturama austenitizacije u svrhu kaljenja ovog čelika Ovu pojavu lako možemo objasniti činjenicom da je intersticijska difuzija (razugljičenje površine odvija se upravo ovim modelom difuzije) ovisna o praznim mjestima u rešetki a ova su upravo najveća kod nižih tempereratura (koje odgovaraju maksimalnim temperaturama BCC rešetke) te kod visokih temperature kada parametri FCC rešetke znatno porastu ZAKLJUČAK Iz dobivenih rezultata uočljivo je da je dominantni faktor koji utječe na difuziju u promatranim intervalima ima vrijeme trajanja žarenja Razugljičenje je minimalno za temperaturu u sredini promatranog temperaturnog intervala Navedeni minimum se pojavljuje približno pri 830 degC za ispitivani čelik U svrhu dobivanja pouzdanijih rezultata trebalo bi proširiti opseg ispitivanja te prvenstveno analizirati utjecaj nastalog oksidnog sloja na površini čelika na intenzitet razugljičenja Dobiveni rezultati su preliminarni i temelj su za daljnja istraživanja

LITERATURA

[1] D Callister Materials Science and Engineering World Color USAVersailles 2009 [2] EGTotten Steel Heat Treatment Taylor amp Francis Group 2006 [3] Stat Ease Inc DESIGN ndash EXPERT v6010 Minneapolis MN 55413 [4] R Deželić Metali 2 Sveučilište u Splitu FESB SPLIT 1987 [5] J Stanić Metod inžinjerskih mjerenja MAŠINSKI FAKULTET Beograd 1986 [6] M Podrug Razugljičenje površine pri toplinskoj obradi ugljičnih čelika u komornim

pećima Završni rad Sveučilište u Splitu ndash SOSS Split 2012

Page 5: SURFACE DECARBURIZATION OF 42CrMo4 STEEL IN CHAMBER ...bib.irb.hr/datoteka/664213.MATRIB_2013___Surface_decarburization_of_42... · Pokusi su provedeni na niskolegiranom čeliku za

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

160

dobra procjena čiste greške Simbol označava 6 aksijalnih točaka udaljenih =1682 od središta a simbol označava 8 vršnih točaka plana pokusa

Oznakanprldquo4ldquo(90018002) - epruveta br4 (900C 180 minuta 02 mm udaljeno od površine)

Slika 3 Shematski prikaz eksperimentalnih točaka

Pomoću programskog paketa Design-expert [3] generirano je 20 stanja pokusa prikazanih na slici 3 i u tablici 1 Tablica 1 Plan pokusa [6]

Br uzorka Temp (C) Držanje (min) Dubina (mm)

1 750 50 020

2 900 50 020

3 750 180 020

4 900 180 020

5 750 50 080

6 900 50 080

7 750 180 080

8 900 180 080

9 699 115 050

10 951 115 050

11 825 6 050

12 825 224 050

13 825 115 000

14 825 115 100

15 825 115 050

16 825 115 050

17 825 115 050

18 825 115 050

19 825 115 050

20 825 115 050

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

161

PROVEDBA POKUSA

Izrezivanjem pločica iz šipke okruglog presjeka promjera 25 x 10 mm pripremljeno je 20 uzoraka Nakon izrezivanja epruvete su označene rednim brojevima od 1 do 20 prema slici 4

Slika 4 Uzorci za ispitivanje

Pripremljeni uzorci su toplinski obrađeni u komornoj peći Uzorci su postavljeni u peć tako da je mjerna površina okrenuta prema gore kako ne bi došlo do smanjenog intenziteta razugljičenja površine u kontaktu sa podlogom

Slika 5 Toplinska obrada uzoraka u komornoj peći

Kaljenje je izvršeno u vodi sa pravilne temperature austenitizacije tA=850C za ovaj čelik Korišteno je rashladno sredstvo nešto većeg intenziteta hlađenja kako bi bili sigurni da će površinski sloj biti zakaljen Brušenje uzoraka i mjerenje tvrdoće obavljeno je prema slikama 6 7 i 8 Brušenjem su skidani slojevi po 01 mm do dubine 1 mm Izmjerena je tvrdoća svakog sloja metodom po Vickers-u HV5 Na temelju tvrdoće procijenjen je sadržaj ugljika zakaljenog čelika uz pomoć Burns-ovog dijagrama

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

162

Slika 6 Priprema uzoraka za mjerenje tvrdoće

Rezultati dobiveni pokusom prikazani su u tablici 2

Tablica 2 Rezultati pokusa [6]

Br

uzorka HV05 C

Br

uzorka HV05 C

1 458 0115 11 698 0343

2 461 0116 12 506 0141

3 451 0111 13 333 009

4 477 0123 14 718 0374

5 678 0318 15 601 0226

6 729 0386 16 672 0309

7 637 0267 17 604 023

8 716 0367 18 615 0241

9 650 0283 19 665 0301

10 570 0194 20 689 0331

STATISTIČKA OBRADA REZULTATA

Rezultati mjerenja tvrdoća su statistički obrađeni pomoću programskog paketa DESIGN EXPERT 6 [3] te je pomoću navedenog programa određen i matematički model Prvi korak kod statističke analize je bilo određivanje vrste transformacije odzivne veličine Obzirom na dobivene rezultate nije bilo potrebe za transformacijom U slijedećem koraku program upućuje na funkciju koja najbolje opisuje pojavu ndash u ovom slučaju polinom 2 reda Rezultati analize varijance prikazani su u tablici 3

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

163

Tablica 3 Rezultati analize varijance [6]

F-vrijednost modela od 588 ukazuje na značajnost modela jer vjerojatnost da se pojavi tako velika vrijednost odstupanja od modela uslijed šuma iznosi samo 053 Vrijednost Probgt F manja od 005 za pojedine članove predloženog matematičkog modela govori u prilog značajnosti njihovog utjecaja U ovom modelu je značajna vrijednost faktor A (temperatura) F - vrijednost veličine odstupanja od modela od 183 znači da ova veličina nije značajna u odnosu na čistu grešku Postoji vjerojatnost od 2622 tako velike F-vrijednosti Odstupanje od modela nastaje zbog šuma S obzirom da odstupanje od modela nije značajno model je prihvaćen i dalje analiziran Tablica 4 prikazuje vrijednosti izmjerenih sadržaja ugljika i sadržaja ugljika dobivenih analizom matematičkog modela pomoću dijagnostičkih alata programa Design Expert 6

ANOVA for Response Surface Quadratic Model

Analysis of variance table [Partial sum of squares]

Suma Mean F

Source Squares DF Square Value Prob gt F

Model 0157509 9 0017501 5882097 00053 significant

A 718E-05 1 718E-05 0024142 08796

B 0012113 1 0012113 4071119 00713

C 0133574 1 0133574 4489422 lt 00001

A2 0002948 1 0002948 0990729 03430

B2 000246 1 000246 0826705 03846

C2 0003971 1 0003971 1334702 02748

AB 0000231 1 0000231 0077681 07861

AC 0003003 1 0003003 1009351 03387

BC 0000666 1 0000666 0223885 06463

Residual 0029753 10 0002975

Lack of Fit 0019227 5 0003845 1826622 02622 not significant

Pure Error 0010526 5 0002105

Cor Total 0187262 19

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

164

Tablica 4 Stvarne i predviđene vrijednosti sadržaja ugljika [6]

Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C) Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C)

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

1 0115 0173571 12 0141 0186284

2 0116 0128658 13 009 0060045

3 0111 0121508 13 009 0060045

4 0123 0098095 14 0374 0392695

5 0318 0350866 15 0226 0273322

6 0386 0383453 16 0309 0273322

7 0267 0262303 17 023 0273322

8 0367 031639 18 0241 0273322

9 0283 0229013 19 0301 0273322

10 0194 0236727 20 0331 0273322

Matematički model s stvarnim faktorima dan je izrazom

C= -124866 + 366843∙10-3t - 422621∙10-4 - 014250h - 254255∙10-6∙t2 - 309216∙10-6 ∙2 -

018444h2 + 110256∙10-6∙t∙ + 861111∙10-4 t h - 467949∙10-4h (5)

gdje je

- C sadržaj ugljika - t(degC) temperatura peći - (min) vrijeme držanja uzorka u peći - h(mm) udaljenost od površine uzorka

Na slici 8 i 9 prikazani su konturni dijagram i 3D prikaz ovisnosti razugljičenja o temperaturi i vremenu držanja uzorka u peći na udaljenosti 05mm od površine

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

165

Slika 7 Konturni dijagram - linije konstantnog sadržaja ugljika [6]

Slika 8 3D prikaz matematičkog modela ovisnosti sadržaja ugljika o temperaturi i trajanju žarenja [6]

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

166

Iz slike je uočljivo da je razugljičenje najveće pri višim i nižim temperaturama dok je za neke srednje temperature najmanje Ovo je povoljno sa aspekta kaljenja jer upravo ove srednje temperature odgovaraju optimalnim temperaturama austenitizacije u svrhu kaljenja ovog čelika Ovu pojavu lako možemo objasniti činjenicom da je intersticijska difuzija (razugljičenje površine odvija se upravo ovim modelom difuzije) ovisna o praznim mjestima u rešetki a ova su upravo najveća kod nižih tempereratura (koje odgovaraju maksimalnim temperaturama BCC rešetke) te kod visokih temperature kada parametri FCC rešetke znatno porastu ZAKLJUČAK Iz dobivenih rezultata uočljivo je da je dominantni faktor koji utječe na difuziju u promatranim intervalima ima vrijeme trajanja žarenja Razugljičenje je minimalno za temperaturu u sredini promatranog temperaturnog intervala Navedeni minimum se pojavljuje približno pri 830 degC za ispitivani čelik U svrhu dobivanja pouzdanijih rezultata trebalo bi proširiti opseg ispitivanja te prvenstveno analizirati utjecaj nastalog oksidnog sloja na površini čelika na intenzitet razugljičenja Dobiveni rezultati su preliminarni i temelj su za daljnja istraživanja

LITERATURA

[1] D Callister Materials Science and Engineering World Color USAVersailles 2009 [2] EGTotten Steel Heat Treatment Taylor amp Francis Group 2006 [3] Stat Ease Inc DESIGN ndash EXPERT v6010 Minneapolis MN 55413 [4] R Deželić Metali 2 Sveučilište u Splitu FESB SPLIT 1987 [5] J Stanić Metod inžinjerskih mjerenja MAŠINSKI FAKULTET Beograd 1986 [6] M Podrug Razugljičenje površine pri toplinskoj obradi ugljičnih čelika u komornim

pećima Završni rad Sveučilište u Splitu ndash SOSS Split 2012

Page 6: SURFACE DECARBURIZATION OF 42CrMo4 STEEL IN CHAMBER ...bib.irb.hr/datoteka/664213.MATRIB_2013___Surface_decarburization_of_42... · Pokusi su provedeni na niskolegiranom čeliku za

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

161

PROVEDBA POKUSA

Izrezivanjem pločica iz šipke okruglog presjeka promjera 25 x 10 mm pripremljeno je 20 uzoraka Nakon izrezivanja epruvete su označene rednim brojevima od 1 do 20 prema slici 4

Slika 4 Uzorci za ispitivanje

Pripremljeni uzorci su toplinski obrađeni u komornoj peći Uzorci su postavljeni u peć tako da je mjerna površina okrenuta prema gore kako ne bi došlo do smanjenog intenziteta razugljičenja površine u kontaktu sa podlogom

Slika 5 Toplinska obrada uzoraka u komornoj peći

Kaljenje je izvršeno u vodi sa pravilne temperature austenitizacije tA=850C za ovaj čelik Korišteno je rashladno sredstvo nešto većeg intenziteta hlađenja kako bi bili sigurni da će površinski sloj biti zakaljen Brušenje uzoraka i mjerenje tvrdoće obavljeno je prema slikama 6 7 i 8 Brušenjem su skidani slojevi po 01 mm do dubine 1 mm Izmjerena je tvrdoća svakog sloja metodom po Vickers-u HV5 Na temelju tvrdoće procijenjen je sadržaj ugljika zakaljenog čelika uz pomoć Burns-ovog dijagrama

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

162

Slika 6 Priprema uzoraka za mjerenje tvrdoće

Rezultati dobiveni pokusom prikazani su u tablici 2

Tablica 2 Rezultati pokusa [6]

Br

uzorka HV05 C

Br

uzorka HV05 C

1 458 0115 11 698 0343

2 461 0116 12 506 0141

3 451 0111 13 333 009

4 477 0123 14 718 0374

5 678 0318 15 601 0226

6 729 0386 16 672 0309

7 637 0267 17 604 023

8 716 0367 18 615 0241

9 650 0283 19 665 0301

10 570 0194 20 689 0331

STATISTIČKA OBRADA REZULTATA

Rezultati mjerenja tvrdoća su statistički obrađeni pomoću programskog paketa DESIGN EXPERT 6 [3] te je pomoću navedenog programa određen i matematički model Prvi korak kod statističke analize je bilo određivanje vrste transformacije odzivne veličine Obzirom na dobivene rezultate nije bilo potrebe za transformacijom U slijedećem koraku program upućuje na funkciju koja najbolje opisuje pojavu ndash u ovom slučaju polinom 2 reda Rezultati analize varijance prikazani su u tablici 3

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

163

Tablica 3 Rezultati analize varijance [6]

F-vrijednost modela od 588 ukazuje na značajnost modela jer vjerojatnost da se pojavi tako velika vrijednost odstupanja od modela uslijed šuma iznosi samo 053 Vrijednost Probgt F manja od 005 za pojedine članove predloženog matematičkog modela govori u prilog značajnosti njihovog utjecaja U ovom modelu je značajna vrijednost faktor A (temperatura) F - vrijednost veličine odstupanja od modela od 183 znači da ova veličina nije značajna u odnosu na čistu grešku Postoji vjerojatnost od 2622 tako velike F-vrijednosti Odstupanje od modela nastaje zbog šuma S obzirom da odstupanje od modela nije značajno model je prihvaćen i dalje analiziran Tablica 4 prikazuje vrijednosti izmjerenih sadržaja ugljika i sadržaja ugljika dobivenih analizom matematičkog modela pomoću dijagnostičkih alata programa Design Expert 6

ANOVA for Response Surface Quadratic Model

Analysis of variance table [Partial sum of squares]

Suma Mean F

Source Squares DF Square Value Prob gt F

Model 0157509 9 0017501 5882097 00053 significant

A 718E-05 1 718E-05 0024142 08796

B 0012113 1 0012113 4071119 00713

C 0133574 1 0133574 4489422 lt 00001

A2 0002948 1 0002948 0990729 03430

B2 000246 1 000246 0826705 03846

C2 0003971 1 0003971 1334702 02748

AB 0000231 1 0000231 0077681 07861

AC 0003003 1 0003003 1009351 03387

BC 0000666 1 0000666 0223885 06463

Residual 0029753 10 0002975

Lack of Fit 0019227 5 0003845 1826622 02622 not significant

Pure Error 0010526 5 0002105

Cor Total 0187262 19

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

164

Tablica 4 Stvarne i predviđene vrijednosti sadržaja ugljika [6]

Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C) Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C)

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

1 0115 0173571 12 0141 0186284

2 0116 0128658 13 009 0060045

3 0111 0121508 13 009 0060045

4 0123 0098095 14 0374 0392695

5 0318 0350866 15 0226 0273322

6 0386 0383453 16 0309 0273322

7 0267 0262303 17 023 0273322

8 0367 031639 18 0241 0273322

9 0283 0229013 19 0301 0273322

10 0194 0236727 20 0331 0273322

Matematički model s stvarnim faktorima dan je izrazom

C= -124866 + 366843∙10-3t - 422621∙10-4 - 014250h - 254255∙10-6∙t2 - 309216∙10-6 ∙2 -

018444h2 + 110256∙10-6∙t∙ + 861111∙10-4 t h - 467949∙10-4h (5)

gdje je

- C sadržaj ugljika - t(degC) temperatura peći - (min) vrijeme držanja uzorka u peći - h(mm) udaljenost od površine uzorka

Na slici 8 i 9 prikazani su konturni dijagram i 3D prikaz ovisnosti razugljičenja o temperaturi i vremenu držanja uzorka u peći na udaljenosti 05mm od površine

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

165

Slika 7 Konturni dijagram - linije konstantnog sadržaja ugljika [6]

Slika 8 3D prikaz matematičkog modela ovisnosti sadržaja ugljika o temperaturi i trajanju žarenja [6]

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

166

Iz slike je uočljivo da je razugljičenje najveće pri višim i nižim temperaturama dok je za neke srednje temperature najmanje Ovo je povoljno sa aspekta kaljenja jer upravo ove srednje temperature odgovaraju optimalnim temperaturama austenitizacije u svrhu kaljenja ovog čelika Ovu pojavu lako možemo objasniti činjenicom da je intersticijska difuzija (razugljičenje površine odvija se upravo ovim modelom difuzije) ovisna o praznim mjestima u rešetki a ova su upravo najveća kod nižih tempereratura (koje odgovaraju maksimalnim temperaturama BCC rešetke) te kod visokih temperature kada parametri FCC rešetke znatno porastu ZAKLJUČAK Iz dobivenih rezultata uočljivo je da je dominantni faktor koji utječe na difuziju u promatranim intervalima ima vrijeme trajanja žarenja Razugljičenje je minimalno za temperaturu u sredini promatranog temperaturnog intervala Navedeni minimum se pojavljuje približno pri 830 degC za ispitivani čelik U svrhu dobivanja pouzdanijih rezultata trebalo bi proširiti opseg ispitivanja te prvenstveno analizirati utjecaj nastalog oksidnog sloja na površini čelika na intenzitet razugljičenja Dobiveni rezultati su preliminarni i temelj su za daljnja istraživanja

LITERATURA

[1] D Callister Materials Science and Engineering World Color USAVersailles 2009 [2] EGTotten Steel Heat Treatment Taylor amp Francis Group 2006 [3] Stat Ease Inc DESIGN ndash EXPERT v6010 Minneapolis MN 55413 [4] R Deželić Metali 2 Sveučilište u Splitu FESB SPLIT 1987 [5] J Stanić Metod inžinjerskih mjerenja MAŠINSKI FAKULTET Beograd 1986 [6] M Podrug Razugljičenje površine pri toplinskoj obradi ugljičnih čelika u komornim

pećima Završni rad Sveučilište u Splitu ndash SOSS Split 2012

Page 7: SURFACE DECARBURIZATION OF 42CrMo4 STEEL IN CHAMBER ...bib.irb.hr/datoteka/664213.MATRIB_2013___Surface_decarburization_of_42... · Pokusi su provedeni na niskolegiranom čeliku za

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

162

Slika 6 Priprema uzoraka za mjerenje tvrdoće

Rezultati dobiveni pokusom prikazani su u tablici 2

Tablica 2 Rezultati pokusa [6]

Br

uzorka HV05 C

Br

uzorka HV05 C

1 458 0115 11 698 0343

2 461 0116 12 506 0141

3 451 0111 13 333 009

4 477 0123 14 718 0374

5 678 0318 15 601 0226

6 729 0386 16 672 0309

7 637 0267 17 604 023

8 716 0367 18 615 0241

9 650 0283 19 665 0301

10 570 0194 20 689 0331

STATISTIČKA OBRADA REZULTATA

Rezultati mjerenja tvrdoća su statistički obrađeni pomoću programskog paketa DESIGN EXPERT 6 [3] te je pomoću navedenog programa određen i matematički model Prvi korak kod statističke analize je bilo određivanje vrste transformacije odzivne veličine Obzirom na dobivene rezultate nije bilo potrebe za transformacijom U slijedećem koraku program upućuje na funkciju koja najbolje opisuje pojavu ndash u ovom slučaju polinom 2 reda Rezultati analize varijance prikazani su u tablici 3

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

163

Tablica 3 Rezultati analize varijance [6]

F-vrijednost modela od 588 ukazuje na značajnost modela jer vjerojatnost da se pojavi tako velika vrijednost odstupanja od modela uslijed šuma iznosi samo 053 Vrijednost Probgt F manja od 005 za pojedine članove predloženog matematičkog modela govori u prilog značajnosti njihovog utjecaja U ovom modelu je značajna vrijednost faktor A (temperatura) F - vrijednost veličine odstupanja od modela od 183 znači da ova veličina nije značajna u odnosu na čistu grešku Postoji vjerojatnost od 2622 tako velike F-vrijednosti Odstupanje od modela nastaje zbog šuma S obzirom da odstupanje od modela nije značajno model je prihvaćen i dalje analiziran Tablica 4 prikazuje vrijednosti izmjerenih sadržaja ugljika i sadržaja ugljika dobivenih analizom matematičkog modela pomoću dijagnostičkih alata programa Design Expert 6

ANOVA for Response Surface Quadratic Model

Analysis of variance table [Partial sum of squares]

Suma Mean F

Source Squares DF Square Value Prob gt F

Model 0157509 9 0017501 5882097 00053 significant

A 718E-05 1 718E-05 0024142 08796

B 0012113 1 0012113 4071119 00713

C 0133574 1 0133574 4489422 lt 00001

A2 0002948 1 0002948 0990729 03430

B2 000246 1 000246 0826705 03846

C2 0003971 1 0003971 1334702 02748

AB 0000231 1 0000231 0077681 07861

AC 0003003 1 0003003 1009351 03387

BC 0000666 1 0000666 0223885 06463

Residual 0029753 10 0002975

Lack of Fit 0019227 5 0003845 1826622 02622 not significant

Pure Error 0010526 5 0002105

Cor Total 0187262 19

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

164

Tablica 4 Stvarne i predviđene vrijednosti sadržaja ugljika [6]

Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C) Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C)

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

1 0115 0173571 12 0141 0186284

2 0116 0128658 13 009 0060045

3 0111 0121508 13 009 0060045

4 0123 0098095 14 0374 0392695

5 0318 0350866 15 0226 0273322

6 0386 0383453 16 0309 0273322

7 0267 0262303 17 023 0273322

8 0367 031639 18 0241 0273322

9 0283 0229013 19 0301 0273322

10 0194 0236727 20 0331 0273322

Matematički model s stvarnim faktorima dan je izrazom

C= -124866 + 366843∙10-3t - 422621∙10-4 - 014250h - 254255∙10-6∙t2 - 309216∙10-6 ∙2 -

018444h2 + 110256∙10-6∙t∙ + 861111∙10-4 t h - 467949∙10-4h (5)

gdje je

- C sadržaj ugljika - t(degC) temperatura peći - (min) vrijeme držanja uzorka u peći - h(mm) udaljenost od površine uzorka

Na slici 8 i 9 prikazani su konturni dijagram i 3D prikaz ovisnosti razugljičenja o temperaturi i vremenu držanja uzorka u peći na udaljenosti 05mm od površine

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

165

Slika 7 Konturni dijagram - linije konstantnog sadržaja ugljika [6]

Slika 8 3D prikaz matematičkog modela ovisnosti sadržaja ugljika o temperaturi i trajanju žarenja [6]

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

166

Iz slike je uočljivo da je razugljičenje najveće pri višim i nižim temperaturama dok je za neke srednje temperature najmanje Ovo je povoljno sa aspekta kaljenja jer upravo ove srednje temperature odgovaraju optimalnim temperaturama austenitizacije u svrhu kaljenja ovog čelika Ovu pojavu lako možemo objasniti činjenicom da je intersticijska difuzija (razugljičenje površine odvija se upravo ovim modelom difuzije) ovisna o praznim mjestima u rešetki a ova su upravo najveća kod nižih tempereratura (koje odgovaraju maksimalnim temperaturama BCC rešetke) te kod visokih temperature kada parametri FCC rešetke znatno porastu ZAKLJUČAK Iz dobivenih rezultata uočljivo je da je dominantni faktor koji utječe na difuziju u promatranim intervalima ima vrijeme trajanja žarenja Razugljičenje je minimalno za temperaturu u sredini promatranog temperaturnog intervala Navedeni minimum se pojavljuje približno pri 830 degC za ispitivani čelik U svrhu dobivanja pouzdanijih rezultata trebalo bi proširiti opseg ispitivanja te prvenstveno analizirati utjecaj nastalog oksidnog sloja na površini čelika na intenzitet razugljičenja Dobiveni rezultati su preliminarni i temelj su za daljnja istraživanja

LITERATURA

[1] D Callister Materials Science and Engineering World Color USAVersailles 2009 [2] EGTotten Steel Heat Treatment Taylor amp Francis Group 2006 [3] Stat Ease Inc DESIGN ndash EXPERT v6010 Minneapolis MN 55413 [4] R Deželić Metali 2 Sveučilište u Splitu FESB SPLIT 1987 [5] J Stanić Metod inžinjerskih mjerenja MAŠINSKI FAKULTET Beograd 1986 [6] M Podrug Razugljičenje površine pri toplinskoj obradi ugljičnih čelika u komornim

pećima Završni rad Sveučilište u Splitu ndash SOSS Split 2012

Page 8: SURFACE DECARBURIZATION OF 42CrMo4 STEEL IN CHAMBER ...bib.irb.hr/datoteka/664213.MATRIB_2013___Surface_decarburization_of_42... · Pokusi su provedeni na niskolegiranom čeliku za

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

163

Tablica 3 Rezultati analize varijance [6]

F-vrijednost modela od 588 ukazuje na značajnost modela jer vjerojatnost da se pojavi tako velika vrijednost odstupanja od modela uslijed šuma iznosi samo 053 Vrijednost Probgt F manja od 005 za pojedine članove predloženog matematičkog modela govori u prilog značajnosti njihovog utjecaja U ovom modelu je značajna vrijednost faktor A (temperatura) F - vrijednost veličine odstupanja od modela od 183 znači da ova veličina nije značajna u odnosu na čistu grešku Postoji vjerojatnost od 2622 tako velike F-vrijednosti Odstupanje od modela nastaje zbog šuma S obzirom da odstupanje od modela nije značajno model je prihvaćen i dalje analiziran Tablica 4 prikazuje vrijednosti izmjerenih sadržaja ugljika i sadržaja ugljika dobivenih analizom matematičkog modela pomoću dijagnostičkih alata programa Design Expert 6

ANOVA for Response Surface Quadratic Model

Analysis of variance table [Partial sum of squares]

Suma Mean F

Source Squares DF Square Value Prob gt F

Model 0157509 9 0017501 5882097 00053 significant

A 718E-05 1 718E-05 0024142 08796

B 0012113 1 0012113 4071119 00713

C 0133574 1 0133574 4489422 lt 00001

A2 0002948 1 0002948 0990729 03430

B2 000246 1 000246 0826705 03846

C2 0003971 1 0003971 1334702 02748

AB 0000231 1 0000231 0077681 07861

AC 0003003 1 0003003 1009351 03387

BC 0000666 1 0000666 0223885 06463

Residual 0029753 10 0002975

Lack of Fit 0019227 5 0003845 1826622 02622 not significant

Pure Error 0010526 5 0002105

Cor Total 0187262 19

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

164

Tablica 4 Stvarne i predviđene vrijednosti sadržaja ugljika [6]

Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C) Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C)

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

1 0115 0173571 12 0141 0186284

2 0116 0128658 13 009 0060045

3 0111 0121508 13 009 0060045

4 0123 0098095 14 0374 0392695

5 0318 0350866 15 0226 0273322

6 0386 0383453 16 0309 0273322

7 0267 0262303 17 023 0273322

8 0367 031639 18 0241 0273322

9 0283 0229013 19 0301 0273322

10 0194 0236727 20 0331 0273322

Matematički model s stvarnim faktorima dan je izrazom

C= -124866 + 366843∙10-3t - 422621∙10-4 - 014250h - 254255∙10-6∙t2 - 309216∙10-6 ∙2 -

018444h2 + 110256∙10-6∙t∙ + 861111∙10-4 t h - 467949∙10-4h (5)

gdje je

- C sadržaj ugljika - t(degC) temperatura peći - (min) vrijeme držanja uzorka u peći - h(mm) udaljenost od površine uzorka

Na slici 8 i 9 prikazani su konturni dijagram i 3D prikaz ovisnosti razugljičenja o temperaturi i vremenu držanja uzorka u peći na udaljenosti 05mm od površine

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

165

Slika 7 Konturni dijagram - linije konstantnog sadržaja ugljika [6]

Slika 8 3D prikaz matematičkog modela ovisnosti sadržaja ugljika o temperaturi i trajanju žarenja [6]

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

166

Iz slike je uočljivo da je razugljičenje najveće pri višim i nižim temperaturama dok je za neke srednje temperature najmanje Ovo je povoljno sa aspekta kaljenja jer upravo ove srednje temperature odgovaraju optimalnim temperaturama austenitizacije u svrhu kaljenja ovog čelika Ovu pojavu lako možemo objasniti činjenicom da je intersticijska difuzija (razugljičenje površine odvija se upravo ovim modelom difuzije) ovisna o praznim mjestima u rešetki a ova su upravo najveća kod nižih tempereratura (koje odgovaraju maksimalnim temperaturama BCC rešetke) te kod visokih temperature kada parametri FCC rešetke znatno porastu ZAKLJUČAK Iz dobivenih rezultata uočljivo je da je dominantni faktor koji utječe na difuziju u promatranim intervalima ima vrijeme trajanja žarenja Razugljičenje je minimalno za temperaturu u sredini promatranog temperaturnog intervala Navedeni minimum se pojavljuje približno pri 830 degC za ispitivani čelik U svrhu dobivanja pouzdanijih rezultata trebalo bi proširiti opseg ispitivanja te prvenstveno analizirati utjecaj nastalog oksidnog sloja na površini čelika na intenzitet razugljičenja Dobiveni rezultati su preliminarni i temelj su za daljnja istraživanja

LITERATURA

[1] D Callister Materials Science and Engineering World Color USAVersailles 2009 [2] EGTotten Steel Heat Treatment Taylor amp Francis Group 2006 [3] Stat Ease Inc DESIGN ndash EXPERT v6010 Minneapolis MN 55413 [4] R Deželić Metali 2 Sveučilište u Splitu FESB SPLIT 1987 [5] J Stanić Metod inžinjerskih mjerenja MAŠINSKI FAKULTET Beograd 1986 [6] M Podrug Razugljičenje površine pri toplinskoj obradi ugljičnih čelika u komornim

pećima Završni rad Sveučilište u Splitu ndash SOSS Split 2012

Page 9: SURFACE DECARBURIZATION OF 42CrMo4 STEEL IN CHAMBER ...bib.irb.hr/datoteka/664213.MATRIB_2013___Surface_decarburization_of_42... · Pokusi su provedeni na niskolegiranom čeliku za

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

164

Tablica 4 Stvarne i predviđene vrijednosti sadržaja ugljika [6]

Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C) Redni

broj

uzorka

Sadržaj ugljika (C)

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

Stvarna

vrijednost

Predviđena

vrijednost

1 0115 0173571 12 0141 0186284

2 0116 0128658 13 009 0060045

3 0111 0121508 13 009 0060045

4 0123 0098095 14 0374 0392695

5 0318 0350866 15 0226 0273322

6 0386 0383453 16 0309 0273322

7 0267 0262303 17 023 0273322

8 0367 031639 18 0241 0273322

9 0283 0229013 19 0301 0273322

10 0194 0236727 20 0331 0273322

Matematički model s stvarnim faktorima dan je izrazom

C= -124866 + 366843∙10-3t - 422621∙10-4 - 014250h - 254255∙10-6∙t2 - 309216∙10-6 ∙2 -

018444h2 + 110256∙10-6∙t∙ + 861111∙10-4 t h - 467949∙10-4h (5)

gdje je

- C sadržaj ugljika - t(degC) temperatura peći - (min) vrijeme držanja uzorka u peći - h(mm) udaljenost od površine uzorka

Na slici 8 i 9 prikazani su konturni dijagram i 3D prikaz ovisnosti razugljičenja o temperaturi i vremenu držanja uzorka u peći na udaljenosti 05mm od površine

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

165

Slika 7 Konturni dijagram - linije konstantnog sadržaja ugljika [6]

Slika 8 3D prikaz matematičkog modela ovisnosti sadržaja ugljika o temperaturi i trajanju žarenja [6]

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

166

Iz slike je uočljivo da je razugljičenje najveće pri višim i nižim temperaturama dok je za neke srednje temperature najmanje Ovo je povoljno sa aspekta kaljenja jer upravo ove srednje temperature odgovaraju optimalnim temperaturama austenitizacije u svrhu kaljenja ovog čelika Ovu pojavu lako možemo objasniti činjenicom da je intersticijska difuzija (razugljičenje površine odvija se upravo ovim modelom difuzije) ovisna o praznim mjestima u rešetki a ova su upravo najveća kod nižih tempereratura (koje odgovaraju maksimalnim temperaturama BCC rešetke) te kod visokih temperature kada parametri FCC rešetke znatno porastu ZAKLJUČAK Iz dobivenih rezultata uočljivo je da je dominantni faktor koji utječe na difuziju u promatranim intervalima ima vrijeme trajanja žarenja Razugljičenje je minimalno za temperaturu u sredini promatranog temperaturnog intervala Navedeni minimum se pojavljuje približno pri 830 degC za ispitivani čelik U svrhu dobivanja pouzdanijih rezultata trebalo bi proširiti opseg ispitivanja te prvenstveno analizirati utjecaj nastalog oksidnog sloja na površini čelika na intenzitet razugljičenja Dobiveni rezultati su preliminarni i temelj su za daljnja istraživanja

LITERATURA

[1] D Callister Materials Science and Engineering World Color USAVersailles 2009 [2] EGTotten Steel Heat Treatment Taylor amp Francis Group 2006 [3] Stat Ease Inc DESIGN ndash EXPERT v6010 Minneapolis MN 55413 [4] R Deželić Metali 2 Sveučilište u Splitu FESB SPLIT 1987 [5] J Stanić Metod inžinjerskih mjerenja MAŠINSKI FAKULTET Beograd 1986 [6] M Podrug Razugljičenje površine pri toplinskoj obradi ugljičnih čelika u komornim

pećima Završni rad Sveučilište u Splitu ndash SOSS Split 2012

Page 10: SURFACE DECARBURIZATION OF 42CrMo4 STEEL IN CHAMBER ...bib.irb.hr/datoteka/664213.MATRIB_2013___Surface_decarburization_of_42... · Pokusi su provedeni na niskolegiranom čeliku za

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

165

Slika 7 Konturni dijagram - linije konstantnog sadržaja ugljika [6]

Slika 8 3D prikaz matematičkog modela ovisnosti sadržaja ugljika o temperaturi i trajanju žarenja [6]

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

166

Iz slike je uočljivo da je razugljičenje najveće pri višim i nižim temperaturama dok je za neke srednje temperature najmanje Ovo je povoljno sa aspekta kaljenja jer upravo ove srednje temperature odgovaraju optimalnim temperaturama austenitizacije u svrhu kaljenja ovog čelika Ovu pojavu lako možemo objasniti činjenicom da je intersticijska difuzija (razugljičenje površine odvija se upravo ovim modelom difuzije) ovisna o praznim mjestima u rešetki a ova su upravo najveća kod nižih tempereratura (koje odgovaraju maksimalnim temperaturama BCC rešetke) te kod visokih temperature kada parametri FCC rešetke znatno porastu ZAKLJUČAK Iz dobivenih rezultata uočljivo je da je dominantni faktor koji utječe na difuziju u promatranim intervalima ima vrijeme trajanja žarenja Razugljičenje je minimalno za temperaturu u sredini promatranog temperaturnog intervala Navedeni minimum se pojavljuje približno pri 830 degC za ispitivani čelik U svrhu dobivanja pouzdanijih rezultata trebalo bi proširiti opseg ispitivanja te prvenstveno analizirati utjecaj nastalog oksidnog sloja na površini čelika na intenzitet razugljičenja Dobiveni rezultati su preliminarni i temelj su za daljnja istraživanja

LITERATURA

[1] D Callister Materials Science and Engineering World Color USAVersailles 2009 [2] EGTotten Steel Heat Treatment Taylor amp Francis Group 2006 [3] Stat Ease Inc DESIGN ndash EXPERT v6010 Minneapolis MN 55413 [4] R Deželić Metali 2 Sveučilište u Splitu FESB SPLIT 1987 [5] J Stanić Metod inžinjerskih mjerenja MAŠINSKI FAKULTET Beograd 1986 [6] M Podrug Razugljičenje površine pri toplinskoj obradi ugljičnih čelika u komornim

pećima Završni rad Sveučilište u Splitu ndash SOSS Split 2012

Page 11: SURFACE DECARBURIZATION OF 42CrMo4 STEEL IN CHAMBER ...bib.irb.hr/datoteka/664213.MATRIB_2013___Surface_decarburization_of_42... · Pokusi su provedeni na niskolegiranom čeliku za

MATRIB 2013 International Conference on Materials Tribology Recycling

Vela Luka 27- 29 June 2013

166

Iz slike je uočljivo da je razugljičenje najveće pri višim i nižim temperaturama dok je za neke srednje temperature najmanje Ovo je povoljno sa aspekta kaljenja jer upravo ove srednje temperature odgovaraju optimalnim temperaturama austenitizacije u svrhu kaljenja ovog čelika Ovu pojavu lako možemo objasniti činjenicom da je intersticijska difuzija (razugljičenje površine odvija se upravo ovim modelom difuzije) ovisna o praznim mjestima u rešetki a ova su upravo najveća kod nižih tempereratura (koje odgovaraju maksimalnim temperaturama BCC rešetke) te kod visokih temperature kada parametri FCC rešetke znatno porastu ZAKLJUČAK Iz dobivenih rezultata uočljivo je da je dominantni faktor koji utječe na difuziju u promatranim intervalima ima vrijeme trajanja žarenja Razugljičenje je minimalno za temperaturu u sredini promatranog temperaturnog intervala Navedeni minimum se pojavljuje približno pri 830 degC za ispitivani čelik U svrhu dobivanja pouzdanijih rezultata trebalo bi proširiti opseg ispitivanja te prvenstveno analizirati utjecaj nastalog oksidnog sloja na površini čelika na intenzitet razugljičenja Dobiveni rezultati su preliminarni i temelj su za daljnja istraživanja

LITERATURA

[1] D Callister Materials Science and Engineering World Color USAVersailles 2009 [2] EGTotten Steel Heat Treatment Taylor amp Francis Group 2006 [3] Stat Ease Inc DESIGN ndash EXPERT v6010 Minneapolis MN 55413 [4] R Deželić Metali 2 Sveučilište u Splitu FESB SPLIT 1987 [5] J Stanić Metod inžinjerskih mjerenja MAŠINSKI FAKULTET Beograd 1986 [6] M Podrug Razugljičenje površine pri toplinskoj obradi ugljičnih čelika u komornim

pećima Završni rad Sveučilište u Splitu ndash SOSS Split 2012