Термическая обработка (отпуск) закалённых образцов

Температура нагрева Т_н = 100, 200, 400 и 600 °С.

Время выдержки – 40 минут.

Охлаждающая среда – воздух.

 

Результаты эксперимента

10.4.3.1 Твёрдость и ударную вязкость отпущенных образцов занести в таблицу 10.2.

 

Таблица 10.2 – Твёрдость и ударная вязкость отпущенных

образцов

Тн, °С	Твёрдость по Роквеллу, HRC	Ударная вязкость
			ср.	А0, Дж	А1, Дж	KCU, МДж/м^2

10.4.3.2 Построить графики зависимости твердости и ударной вязкости от температуры отпуска (рисунок 10.1).

 

HRC KCU

 

 

 

 

 

Т_н Т_н

 

а б

Рисунок 10.1 – Графики зависимости твердости (а)

и ударной вязкости (б) от температуры отпуска

 

10.4.3.4 Микроструктура отпущенных образцов (...):

 

образец № 2 (3): Т_отп = 100 (200) °С

 

 

образец № 4: Т_отп = 400 °С

 

образец № 5: Т_отп = 600 °С

 

10.4.3.5 Анализ результатов и выводы.

Указать структуру и свойства закаленной стали, объяснить изменение твердости и вязкости при нагреве (отпуске) с точки зрения превращений, протекающих в закаленной стали. Сделать вывод о влиянии температуры отпуска на твердость и вязкость стали. Как будет называться отпуск при нагреве на 100, 200, 400 и 600 °С?

 

10.5 Контрольные вопросы

 

1. Структура и свойства закалённой стали.

2. Какие превращения протекают при нагреве закалённой стали?

3. Какой вид термической обработки называют отпуском?

4. Какие виды отпуска вы знаете?

5. Какие свойства и структуру имеет сталь низкоотпущенная, среднеотпущенная, высокоотпущенная?

6. Что такое мартенсит, мартенсит отпущенный, троостит отпуска, сорбит отпуска?

7. Назначение низкого отпуска, среднего, высокого.

 

Лабораторная работа № 11

Термическая обработка чугуна

Цель работы: изучить влияние отжига (обычного, изотермического) и закалки с последующим отпуском на структуру и свойства литейного чугуна.

 

Теоретические сведения

 

В машиностроении в большом количестве применяется литейный чугун различных марок, в том числе легированный хромом, никелем, марганцем и другими элементами.

Легирование позволяет значительно улучшить механические свойства и получить чугун с особыми свойствами (кислотоупорный, немагнитный). Высокую прочность достигают также модифицированием расплава магния с добавками, что дает возможность получить шаровидный графит.

Закалка и отпуск отливок из модифицированного чугуна позволяют получить механические свойства на чугуне, немного уступающие свойствам углеродистой стали. Закалке можно подвергать также серые перлитные чугуны с благоприятной формой графита.

Закалка – это нагрев до температуры аустенизации, выдержка и охлаждение в воде или масле. После закалки назначается отпуск для снятия напряжений и формирования заданной твердости.

Чаще других видов термической обработки для чугунных отливок применяют отжиг. Отжиг – это нагрев отливки до определенной температуры (часто выше критической), выдержка и охлаждение вместе с печью.

Применяя отжиг, можно:

- устранить внутренние напряжения в отливках с целью предохранения от коробления и растрескивания;

- устранить отбел (зона с цементитом под литейной коркой) с целью снижения твердости и улучшения обрабатываемости на режущих станках;

- изменить структуру металлической основы чугуна для понижения твердости и улучшения обрабатываемости;

- получить ковкий чугун путем полной или частичной графитизации и окисления углерода в белом чугуне.

С помощью термической обработки для получения ковкого чугуна можно изменять структуру металлической основы, количество и характер графитовых включений. При отжиге связанный углерод в цементите белого чугуна полностью графитизируется (ферритный ковкий чугун) или частично окисляется, частично графитизируется и остается в перлите (перлитный ковкий чугун) (рисунок 11.1).

 

 

а – отжиг на перлитную основу;

б – отжиг на ферритно-перлитную основу;

в – отжиг на ферритную основу.

 

Рисунок 11.1 – График термической обработки

для получения ковкого чугуна

В связи с тем, что отжиг обычный представляет собой очень длительный процесс, с целью экономии времени назначают иногда изотермический отжиг.

Изотермический отжиг заключается в нагреве до температуры
аустенизации, выдержке при этой температуре до полного завершения фазовых превращений и перенесении изделий в соляную ванну или печь с температурой на 120...180 °С ниже А_t, где осуществляется выдержка до полного распада аустенита. Этот вид отжига не только экономичен, но и дает более стабильные результаты, так как температуру контролировать легче, чем скорость охлаждения.

 

Материалы и принадлежности

 

· Коллекция образцов чугуна: серого перлитного и перлитного с отбелом.

· Твердомер ТК.

· Металлографические микроскопы.

· Печи лабораторные.

 

 

Порядок выполнения работы

 

11.3.1 Студенты получают образцы чугуна перлитного или модифицированного и образцы чугуна с отбелом.

Работу нужно выполнять в следующей последовательности:

- ознакомиться с исходным состоянием образцов, исследовать твердость НRВ и микроструктуру;

- образцы в количестве 5 шт. из перлитного (модифицированного) чугуна закалить с 860 – 880 °С с охлаждением в воде или масле;

- после закалки проверить твердость НRС;

- для изучения влияния отпуска нагреть по одному образцу до температуры 300, 400, 500, 600 и 650 °С в течение 45 мин., после охлаждения замерить твердость;

- по полученным данным построить график зависимости твердости от температуры отпуска.

13.3.2 Для проведения отжига студенты получают четыре образца чугуна с отбелом.

Обычный отжиг делают с нагревом до 850 и 950 °С. Выдержка при этих температурах – 50 мин. Охлаждение – с печью.

Для изотермического отжига образцы с этих температур переносят во вторую печь с температурой 650 – 680 °С и после выдержки в течение 30 мин. охлаждают на воздухе.

После всех вариантов термической обработки изучают микроструктуру и твердость НRВ чугуна.

 

Оформление отчета

 

Структурные элементы отчета

11.4.1.1 Отчет должен содержать следующие структурные эле-менты:

- исходные данные по образцам (марка чугуна, химсостав, твердость);

- параметры процессов;

- графики термической обработки;

- результаты исследований;

- анализ полученных результатов.

 

Исходные данные

Материал:

- чугун серый перлитный СЧ;

- чугун серый с отбелом.

Химический состав............