Методическое пособие 200
.pdfВ качестве закалочных сред наиболее широко используют холодную воду, 10 % водный раствор NaOH или NaCl и масла. Так как нет такой закаливающей среды, которая давала бы быстрое охлаждение в интервале температур наименьшей устойчивости аустенита (650–400 оС) и медленное охлаждение выше и главным образом ниже этого интервала, то применяют различные способы закалки, обеспечивающие необходимый режим охлаждения.
Для уменьшения скорости охлаждения в мартенситном интервале применяют закалку в двух средах. Вначале деталь погружают в воду и после короткой выдержки в воде переносят в масло.
Оптимальный режим нагрева стали под закалку в зависимости от содержания углерода показан на рис.8.
0С
1000
900
800
700
Рис. 8. Оптимальные температуры нагрева стали под закалку
29
Отпуском называется технологический процесс, заключающийся в нагреве закаленной стали до температуры ниже линии PSK(A1), выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе с целью получения более равновесной структуры.
В закаленной стали, находящейся в неустойчивом состоянии, при нагреве идут процессы, приводящие ее в более устойчивое состояние: снижаются внутренние напряжения и происходит выделение углерода из пересыщенного твердого раствора с образованием смеси феррита и цементита зернистого типа. Чем выше температура отпуска, тем полнее происхо-
дит выделение углерода из мартенсита, и далее развивается процесс коагуляции - укрупнение частиц цементита.
В зависимости от дисперсности образующейся при отпуске феррито-цементитной смеси, сталь получает различные механические свойства. Чем выше температура отпуска, тем больше пластичность и тем меньше твердость стали.
Различают три вида отпуска: низкий, средний и высокий, проводимые соответственно при температурах 100 – 250 0С, 250
– 400 0С, 400 – 680 0С. При этом получаются структуры отпущенного мартенсита, троостита и сорбита. Эти структуры: имеют названия, аналогичные получающимся при распаде переохлажденного аустенита, но отличаются от них формой частиц феррита и цементита. Это различие приводит к тому, что при одинаковой твердости структуры отпуска имеют более высокие характеристики пластичности по сравнению с одноименными продуктами распада переохлажденного аустенита.
Как следует из вышеизложенного, одной из наиболее важных характеристик, по которой можно судить о структурных изменениях, происходящих в стали при термической обработке, является твердость.
30
Задание
Изучить влияние термической обработки на структуру и твердость углеродистых сталей 45, У8 и У12.
Сталь 45. Нагреть три образца до 900 оС, выдержать 30 минут и провести охлаждение. Один образец охладить вместе с печью, второй образец охладить на воздухе, третий образец охладить в воде. Измерить твердость по Роквеллу.
Сталь У8. Нагреть три образца до 800 оС и выдержать их 30 минут. Один образец охладить вместе с печью, второй закалить в воде, третий образец – через воду в масло (выдержка в воде – 3 секунды). Измерить твердость по Роквеллу.
Сталь У12. Нагреть один образец до 760 оС, выдержать 30 минут и закалить в воде (неполная закалка). Другой образец нагреть до 900 оС, выдержать 30 минут и закалить в воде. Измерить твердость по Роквеллу.
Контрольные вопросы
1.Что такое отжиг, закалка, нормализация и отпуск?
2.Какие структуры получаются при охлаждении аустенита с различными скоростями? В чем сходство и различие?
3.С какой температуры закаливают доэвтектоидную
сталь?
4.С какой температуры закаливают заэвтектоидную
сталь?
5.Что такое мартенсит в углеродистой стали?
6.Каковы причины изменения твердости мартенсита при изменении в нем содержания углерода?
7.Какие бывают виды отпуска? Какие структуры получаются в результате отпуска?
8.В чем сходство и различие между структурами отпуска
иструктурами, полученными при распаде переохлажденного аустенита?
31
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Лахтин, Ю.М. Материаловедение [Текст]/ Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. - М.: Металлургия, 1990.
2.Гуляев, А.П. Металловедение [Текст]/ А.П. Гуляев. М.:
-Металлургия, 1992.
3.Арзамасов, Б.Н. Материаловедение [Текст]/ Б.Н. Арзамасов. - М.: Машиностроение, 2003.
4.Геллер, Ю.А. Материаловедение (Лаб. работы, методы анализа, задачи) [Текст]/ Ю.А. Геллер, А.Г. Рахштадт. - М.: Металлургия, 1985.
5.Травин, О.В. Материаловедение [Текст]/ О.В. Травин, Н.Т. Травина. М.: - Металлургия, 1991.
6.Лахтин, Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов [Текст]/ Ю.М. Лахтин. - М.: Металлургия, 1993.
СОДЕРЖАНИЕ
Лабораторная работа №1. Макроскопический анализ ме-
таллических материалов |
1 |
Лабораторная работа №2. Исследование структуры |
ме- |
таллов и сплавов с помощью светового микроскопа (микроана-
лиз) |
7 |
Лабораторная работа №3. Определение механических |
|
свойств металлов |
15 |
Лабораторная работа №4. Влияние термической обработ- |
|
ки на структуру и свойства металлов |
23 |
Библиографический список |
32 |
32
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
квыполнению лабораторных работ по курсу «Физические основы материаловедения» для студентов направления 16.03.01 «Техническая физика»
(профиль «Физическая электроника») очной формы обучения
Составители: Жиляков Дмитрий Геннадьевич Горожанкина Ольга Владимировна Юрьева Валентина Александровна
В авторской редакции
Компьютерный набор О.В. Горожанкиной
Подписано к изданию 29.09 2016. Уч.-изд. л. 2,0
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
394026 Воронеж, Московский просп., 14