Маркировка графитных чугунов

Маркировка чугунов осуществляется следующим образом: буквы указывают вид чугуна СЧ - серый чугун, ВЧ - высокопрочный чугун, КЧ - ковкий чугун. Цифры для серого чугуна означают предел прочности при растяжении цифры - предел прочности (кгс/мм²), а вторые - относительное удлинение при растяжении (%).

Лабораторная работа № 5. Термическая обработка углеродистых сталей.

Цель работы: научиться самостоятельно, производить закалку и отпуск сталей, установить влияние режима закалки и отпуска на твердость сталей.

Оборудование: Муфельные печи для нагрева под закалку образцов, сушильные шкафы для отпуска образцов, бачок с водой и маслом для закалки образцов, прибор Роквелла для замера твердости образцов, металлографический микроскоп, шлифовальный станок для приготовления микрошлифов.

Объект исследования: образцы из сталей У7, У8, У9, Ст.45 и др.

Целью термической обработки является получение заданных свойств сплава путем изменения его структуры без изменения формы и состава. Основными факторами воздействия при термообработке являются температура и время. Поэтому любой режим термической обработки можно представить графически в координатах "Температура - время" (Рис.1). Режим термической обработки характеризуется следующими параметрами:

1. Максимальной температурой, до которой нагревается сплав при термической обработке.

2. Временем выдержки при температуре нагрева.

3. Скоростью нагрева и охлаждения.

Основой для изучения термической обработки является диаграмма состояния системы железо-углерод. Верхней температурой границей при термической обработке является линия солидуса на диаграмме. Температуры, при которых происходят фазовые изменения в сплавах в процессе нагрева или охлаждения, называются КРИТИЧЕСКИМИ ТОЧКАМИ и обозначаются буквой "А".

"А₁" - соответствует температуре 727С и располагается по линии PSK на диаграмме.

"А3" - соответствует для чистого железа температуре 911С, а для сталей располагается по линии GSE на диаграмме.

Исходя из обозначения критических температур на диаграмме "железо-углерод", можно дать определение всем видам термической обработки.

ОТЖИГ - фазовая перекристаллизация, заключающаяся в нагреве сталей выше А3(А₁) с последующим медленным охлаждением вместе с печью. Медленное охлаждение необходимо для обеспечения полного распада аустенита на феррито-цементитную смесь. В отоженном состоянии в зависимости от содержания углерода в стали, микроструктура может состоять из:

феррита и перлита;

перлита;

перлита и цементита;

Целью отжига вляется приближение сплава к равновесному, устойчивому состоянию, что практически выражается в снижении твердости. В оттоженном состоянии стали хорошо поддаются резанию. В зависимости от режима различают отжиг НЕПОЛНЫЙ, ПОЛНЫЙ, ДИФФУЗИОННЫЙ и др.

ЗАКАЛКА - термическая операция, состоящая в нагреве стали выше критической температуры А3(А₁) с последующим быстрым охлаждением. Скорость охлаждения должна быть равна или больше критической, обеспечивающей превращение переохлажденного аустенита в мартенсит. МАРТЕНСИТ является пересыщенным твердым раствором углерода в альфа-железе.

Кубическая решетка альфа-железа искажается при внедрении в нее атомов углерода, приобретает форму тетрагональной. Чем больше углерода растворено в альфа-железе, тем больше будет ее тетреагональность, тем выше твердость мартенсита.

Следовательно, целью закалки является получение предельной твердости стали. Микроструктура стали после закалки - мартенсит с участками остаточного аустенита, карбиды (при высоком содержании углерода).

В зависимости от режима различают следующие способы закалки: ПОЛНАЯ, НЕПОЛНАЯ, В ОДНОМ ОХЛАДИТЕЛЕ, С ПОДСТУЖИВАНИЕМ, ПРЕРЫВИСТАЯ, ИЗОТЕРМИЧЕСКАЯ и др. В качестве охлаждающей среды при закалке углеродистых сталей применяется вода и водные растворы солей, охлаждающие со скоростью большей критической.

Сталь, закаленная на мартенсит, находится в сильно напряженном состоянии и обладает высокой твердостью и хрупкостью, что делает ее пригодной для практического применения. Чтобы снять напряжение и получить оптимальный комплекс механических свойств, Сталь надо отпустить.

ОТПУСК - это нагрев закаленной стали ниже температуры фазового превращения с последующей выдержкой и охлаждением. В результате отпуска напряженный мартенсит закалка превращается в ОТПУЩЕНННЫЙ МАРТЕНСИТ за счет уменьшения тетреагональности решетки.

Отпуск является конечной термической операцией и вторичной после закалки. Различают три типа отпуска:

Низкий - нагрев до 150-200 С

Средний - нагрев до 300-400 С

Высокий - нагрев до 500-700 С

Более полное снятие внутренних напряжений и повышение пластических свойств обеспечивает высокотемпературный отпуск. Низкотемпературный отпуск сохраняет высокую твердость закаленной стали, пластичность ее остается низко

Таблица 1.

Результаты измерения твердости образцов

Образец	Марка	Твер. в исх. состоянии		Т С закалка	Время выдержки	Охлаждающая среда	Твердость после за­калки	Микроструктура после закалки	ТС отпуска	Твердость после отп.	Микроструктура после отпуска
		НВ	НRC

35