Методические указания к лабораторной работе № 3 влияние легирующих элементов на структурообразование при закалке сталей

по дисциплине

Машиностроительные материалы

Направление подготовки: 150100 "Металлургия"

Специальность: 150105

«Металловедение и термическая обработка металлов»

Форма обучения очная

Тула –2011

Методические указания к лабораторным работам составлены доцентом Мельниченко Н.В. и обсуждены на заседании кафедры ФММ ЕН факультета

протокол № 1 от « 1 » сентября 2011 г.

Зав. кафедрой _______________Г.В. Маркова

Методические указания к лабораторным работам пересмотрены и утверждены на заседании кафедры ФММ ЕН факультета

протокол №__ от «__»______________20__ г.

Зав. кафедрой ___________________________

I. Цель и задачи работы

Оценить влияние состава стали на структуру, получаемую после закалки.

2. Общее положение (теоретические сведения)

Мартенсит (М) стали - это пересыщенный твердый раствор углерода в -железе. Превращение А → М сопровождается деформаций исходной структуры А путем сдвига или двойникования, что приводит к повышению плотности дефектов (дислокаций и двойников) и высокой твердости мартенсита. В структуре закаленной стали обнаруживается остаточный аустенит (А_ост), количество которого определяется составом стали и положением точек М_н и М_к. Температура начала мартенситного превращения не зависит от скорости охлаждения, но определяется составом сплава. Углерод и большинство легирующих элементов (ЛЭ) сдвигают точки начала и конца превращения к более низким температурам.

При нагреве под закалку карбиды TiC, NbC, ZrC, частично (Fe,V)₃C, в отличии большинства ЛЭ, не растворяются в аустените, даже когда их количество в стали мало. Они тормозят рост аустенитного зерна при нагреве и обеспечивают получение мелкоигольчатого мартенсита при закалке. Остальные карбидообразующие элементы при нагреве растворяются в аустените и при закалке образуют леги­рованный мартенсит.

Стали с мартенситной структурой имеют высокую твердость и малую пластичность. Твердость мартенсита зависит от содержания углерода в стали и мало изменяется от наличия других ЛЭ. Высокую твердость мартенсита объясняют мелкоблочным строением мартенситных кристаллов, границы которых сильно затрудняют перемещение дислокации.

Атомы углерода в решетке мартен­сита в виде атмосфер оказывают дополнительное сопротивление движению дислокаций и придают ему резкую температурную зависимость, что объясняет склон­ность стали к хладноломкости.

Легирование стали сопровождается повыше­нием однородности структуры мартенсита, благодаря чему по­вышается пластичность и возрастает сопротивление вязкому разрушению. Этим же определяется повышение сопротивления хрупкому разрушению легированных ста­лей в закаленном состоянии.