![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Термическая обработка углеродистой стали
Цель работы: изучить технологию термической обработки углеродистой стали, определить влияние скорости охлаждения на твердость стали после термической обработки.
Теоретические сведения
Термической обработкой стали называется технологический процесс, заключающийся в нагреве стали до определенной температуры, выдержке и последующем охлаждении с заданной скоростью. При термической обработке необходимые свойства стали получают, изменяя ее структуру без изменения химического состава. При нагреве и охлаждении при определенных температурах в стали наблюдаются фазовые превращения. Такие температуры называются критическими точками. Их принято обозначать буквой А. Критическая точка А1 лежит на линии PSK (727 °С) диаграммы «железо – углерод» и соответствует превращению перлита в аустенит (рису-
Рисунок 13.1 – Обозначение критических точек стали
При термической обработке стали различают четыре основных превращения: 1. При нагреве выше АС1 перлит (ферритно-цементитная смесь) превращается в аустенит. Выше АС3 сталь находится в однофазном аустенитном состоянии. При этом чем выше температура нагрева, тем крупнее получается зерно аустенита. 2. При охлаждении ниже АС1 аустенит превращается в перлит. Превращение наблюдается как в изотермических условиях, так и при непрерывном охлаждении. Следует отметить, что чем выше скорость охлаждения, чем ниже температурный интервал распада аустенита, тем дисперснее получается смесь феррита и цементита. Продукты распада аустенита (перлит, сорбит, троостит) имеют пластинчатое строение. Твердость их зависит от степени дисперсности (рису-
Рисунок 13.2 – Влияние скорости охлаждения аустенита на характер образующихся продуктов
3. При охлаждении со скоростью выше критической (vк) аустенит превращается в мартенсит – пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе. Мартенсит имеет игольчатую структуру и тетрагональную объемно-центрированную решетку. Твердость мартенсита лежит в пределах 55…65 HRC (см. рисунок 13.2).
4. При нагреве ниже АС1 мартенсит превращается в перлитные структуры. Основными факторами термической обработки являются температура и время, поэтому режим любой термической обработки можно представить в виде графика в координатах «температура – время» (рисунок 13.3). Этап АВ характеризует скорость нагрева сплава, этап ВС – выдержку при данной температуре, v1, v2, v3 – скорость охлаждения. Изменяя скорость охлаждения сплава, нагретого до определенной температуры, можно получить разные структуры и свойства, т.е. произвести различную термообработку. Стали подвергаются следующим основным видам термической обработки: отжигу, нормализации, закалке, отпуску. Отжиг. Это процесс нагрева стали до заданной температуры, выдержки и медленного охлаждения (с печью). Он относится к предварительной термической обработке. Отжигом достигаются следующие цели: 1) снятие внутренних напряжений; 2) получение минимальной твердости; 3) исправление структуры кованой, литой и перегретой стали; 4) устранение дендритной ликвации (химической неоднородности) в пределах каждого зерна.
Рисунок 13.3 – График термической обработки
Различают отжиг I и II рода. Проведение отжига I рода не связано с фазовыми превращениями. В зависимости от температуры нагрева различают следующие виды отжига: Диффузионный отжиг (гомогенизация). Он применяется с целью устранения в легированной стали дендритной ликвации. При таком отжиге с целью интенсификации диффузионных процессов сталь нагревается до 1000 – 1100 оС и подвергается длительной выдержке (18 – 24 ч). Рекристаллизационный отжиг, который производится с целью устранения наклепа металла после холодной пластической деформации. Температура нагрева при этом виде отжига выбирается на 150 – 250 оС выше температуры рекристаллизации (Тр) обрабатываемого сплава. Рекристаллизационный отжиг углеродистой стали осуществляется при температуре 600 – 700 оС. Низкий отжиг. Температура нагрева – ниже нижней критической точки на 100 – 50 оС:
Тн = АС1 – (100 … 50) оС. Нагрев не сопровождается фазовыми превращениями, поэтому структура таким отжигом не исправляется. Применяется для снятия внутренних напряжений. Отжиг II рода связан с фазовой перекристаллизацией и может быть неполным и полным. Неполный отжиг проводится при температуре выше АС1:
Тн = АС1 + (30…50) оС.
Нагрев сопровождается частичной фазовой перекристаллизацией и приводит к исправлению перлитной составляющей, феррит (цементит) не претерпевает изменения. Для доэвтектоидных сталей неполный отжиг применяется редко, в заэвтектоидных – приводит к образованию зернистого перлита. Доэвтектоидная сталь: Заэвтектоидная сталь: Полный отжиг. Температура нагрева – выше АС3:
Тн = АС3 + (30…50) оС.
Нагрев приводит к полной фазовой перекристаллизации и, следовательно, исправлению структуры:
Полный отжиг применяют для доэвтектоидных сталей. С помощью полного отжига достигаются 1 – 3-я цели. Нагрев на 30 – 50 оС выше критических точек приводит к образованию мелкого зерна аустенита. Последующее охлаждение обеспечит образование мелкозернистой структуры с хорошими механическими свойствами. Перегрев приводит к образованию крупного зерна и впоследствии – видманштеттовой структуры (рисунок 13.4).
Рисунок 13.4 – Схема изменения зерна перлита в зависимости от температуры нагрева аустенитного зерна Нормализация. Это нагрев стали выше верхней критической точки (АС3или АСm), выдержка до полного образования аустенита и последующее охлаждение на спокойном воздухе (кривая охлаждения v2 на рисунке 13.3). От полного отжига нормализация отличается ускоренным охлаждением. В этом случае распад аустенита происходит в более низком температурном интервале, поэтому зерно получается мельче, чем после отжига. Твердость нормализованной стали выше твердости отожженной стали. Закалка. Это термическая обработка, состоящая в нагреве стали выше критической точки АС3 или АС1, выдержке до полного образования аустенита и последующем быстром охлаждении со скоростью выше критической. Цель закалки – получить мартенситную структуру, обладающую высокой твердостью. Доэвтектоидные стали подвергаются полной закалке:
Тн = АС3 + (30…50) оС.
Заэвтектоидные стали подвергаются неполной закалке:
Тн = АС1 + (30…50) оС.
Скорость охлаждения выбирается в соответствии с диаграммой изотермического превращения аустенита так, чтобы весь аустенит переохладился до мартенситной точки Мн. Для этого скорость охлаждения должна быть выше критической (v4 > vк на рисунке 13.2). Чем устойчивее аустенит в стали, тем меньше значение vк, тем с меньшими скоростями можно охлаждать сталь при закалке. В качестве охлаждающих сред обычно применяют воду, масло или растворы солей. Закаленная сталь со структурой мартенсита обладает высокой твердостью, хрупкостью и пониженной вязкостью. Поэтому после закалки сталь всегда подвергают отпуску. Отпуск. Нагрев закаленной стали до температуры ниже АС1 ивыдержка с последующим охлаждением на воздухе называется отпуском. Его цель – снять напряжения, возникшие при закалке; получить структуру с заданным комплексом механических свойств.
Применяются три вида отпуска. Низкий отпуск проводят при температуре 150 – 200 °С с получением структуры мартенсит отпуска (58 – 60 HRC). Применяется в основном для инструментальных сталей. Средний отпуск проводят при температуре 350 - 450 °С на структуру троостит отпуска. Применяется для пружинных сталей. Высокий отпуск – при температуре 550 - 650 °С на структуру сорбит отпуска. Применяют для конструкционных сталей, так как зернистая структура сорбита отпуска обладает хорошим комплексом механических свойств (прочность, пластичность, вязкость). Закалка с последующим высоким отпуском называется улучшением стали. Закалка в сочетании с отпуском является окончательным видом термической обработки изделий.
Материалы и принадлежности
· Образцы углеродистой стали в отожженном состоянии – 3 шт. (сталь 40, 45 или У10, У12). · Лабораторные печи для термической обработки. · Приспособления для загрузки (выгрузки) образцов в печь. · Закалочный бак с холодной водой. · Наждак. · Твердомер ТК (Роквелл) с шариком и алмазным наконечником. · Микроскопы, × 200…300. · Коллекция микрошлифов.
Порядок проведения работы
13.3.1 Получить образцы для работы и ознакомиться с маркой стали, химическим составом, критическими точками (таблица А.4). Измерить и записать размеры образцов и их твердость на приборе Роквелла по шкале В (HRB). Посмотреть и зарисовать микроструктуру исходного образца (отожженного). 13.3.2 Подсчитать время нагрева (τн) и время выдержки (τв) образцов в печи. Время нагрева подсчитывается из расчёта 1 мин. на 1 мм минимального сечения образца, а время выдержки τв = 0,5 τн. Общее время нахождения образца в печи τ = τн + τв. Загрузить образцы (два) в нагретую печь, выдержать τ минут. Один образец охладить на воздухе, второй – в воде. Термическую обработку третьего образца (отжиг) предварительно выполняет лаборант. Термически обработанные образцы зачистить на наждаке до металлического блеска. 13.3.3 Измерить твёрдость термически обработанных образцов на приборе Роквелла: отожженный и нормализованный образцы – по шкале В (HRB), закаленный – по шкале С (HRC). Изучить микроструктуру термически обработанных образцов, зарисовать. 13.3.4 Оформить отчёт.
Оформление отчета
Исходное состояние образцов
Марка стали … Химический состав … Критические точки АС1 = …
АС3 = … Структурная группа … Форма и размеры образцов … Исходное состояние – отожженное. Микроструктура (×240) в исходном состоянии:
Зарисовать, указать структурные составляющие.
|
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-26; просмотров: 998; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.128.255.24 (0.039 с.) |