Скачиваний:
20
Добавлен:
25.05.2014
Размер:
116.74 Кб
Скачать

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Филиал государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный авиационный технический университет» в г. Стерлитамаке

Кафедра ОТиМ

ОТПУСК ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ

отчет

по лабораторной работе №12

Группа: МХС – 204д

Студент: Преподаватель: Хужахметов З.И.

Стерлитамак, 2005

лабораторнАЯ работА №12

ОТПУСК ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ

  1. Цель работы:

  • Определить влияние температуры отпуска после закалки на твердость стали У8.

2. Ход работы.

  1. Измерили твердость образцов в исходном состоянии.

  2. Назначали режим закалки (температуру нагрева, время нагрева и выдержки, условия охлаждения).

  3. Провели закалку, для чего поместили все образцы в печь, нагрели до температуры закалки и дали выдержку. После окончания выдержки образцы по одному захватили щипцами за боковую поверхность образца и быстро перенесли в закалочный бак с водой, охладили при интенсивном помешивании воды образцом. (Около неподвижного образца образуется паровая рубашка, резко замедляющая охлаждение). При этом скорость охлаждения будет не менее 300С, что обеспечивает получение структуры мартенсита с твердостью не ниже 60 HRC при содержании углерода 0,8%.

  4. Проверили результаты закалки путем измерения твердости образцов.

  5. Отпустили закаленные образцы, по одному образцу для низкого(при 180С), среднего(при 400С) и высокого(при 650С) отпуска в соответствующих печах в течение 30 мин.( с момента выравнивания температуры в печи).

  6. Измерили твердость отпущенных образцов.

  7. Результаты работы представили в виде таблицы и графика – зависимости твердости HRС стали от температуры отпуска. В таблицу записали среднее значение твердости.

Экспериментальные данные

Твердость после закалки(HRC)

Температура отпуска,С

Твердость после отпуска(HRC)

Структура стали после отпуска

  1. 64

180

58

Мартенсит отпуска

  1. 64

400

49

Троостит отпуска

  1. 64

650

25

Сорбит отпуска

3. КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Отпуском называется способ термической обработки, заключающийся в нагревании закаленной на мартенсит стали до температуры ниже А1, выдержке при температуре нагрева и последующем охлаждении. Отпуск является заключительной операцией окончательной термообработки.

При нагреве закаленной стали, будут протекать процессы, в результате которых должны быть устранены причины повышения свободной энергии стали.

К ним относятся:

а) Распад перенасыщенного твердого раствора мартенсита на ферритно-цементитную смесь, равновесную при температуре ниже А1;

б) распад остаточного аустенита;

в) уменьшение плотности дефектов за счет развития процессов возврата и рекристаллизации;

г) снижение уровня закалочных макронапряжений.

Основной процесс при отпуске - распад мартенсита с выделением карбидов. Уже при комнатной температуре вблизи дислокаций образуется скопления углерода вследствие упругого взаимодействия атомов с дислокациями.

При температурах от 80-100 до 150-180С из этих скоплении формируются мельчайшие когерентные выделения метастабильного Е-карбида (Fe2,4C),имеющего гексагональную кристаллическую решетку. Распад мартенсита на этой стадии развивается не за счет роста карбидных частиц, а в результате вы­деления новых частиц карбида в участках мартенсита с исходной концентрацией углерода.

С повышением температуры этот процесс ускоряется., и при 180 - 200°С во всем объеме мартенсита имеется множество карбидных образований, когерент­ных исходному раствору. Такая структура называется отпущенным мартенситом, а отпуск, обеспечивающий ее получение, называется низким.

При температуре выше 180-200°С скорость диффузии углерода в мартен­сите увеличивается и становится возможным рост карбидных образований за счет притока атомов углерода из окружающих их областей мартенсита и даль­нейшее освобождение последнего от углерода. При отпуске в интервале 200-300°С одновременно с распадом мартенсита происходит распад остаточного ау­стенита, который вначале превращается в отпущенный мартенсит, а затем про­исходит процесс распада этого мартенсита по предыдущей схеме. При темпера­турах выше 300°С Е-карбид (Fe2,4C) превращается в цементит (Fe3C), имеющий сложную ромбическую кристаллическую решетку, являющуюся стабильней неко­герентной фазой. Особенностью образовавшихся таким образом цементитных частиц является их округлая форма.

При нагреве помимо распада мартенсита и остаточного аустенита происходит частичное устранение дефектов закалочных вакансий и частично дислока­ций за счет процесса возврата. Полное освобождение α - раствора от избытка растворенного углерода за­вершается при отпуске в интервале 300 - 400°С, в результате чего возникает структура феррита и мельчайшего цементита, называемая трооститом отпуска. Отпуск при 300 - 400°С называется средним.

После отпуска в интервале температур 500 - 600°С формируется структура ферритно-цементитной смеси, именуемая сорбитом отпуска. В сорбите отпуска цементитные частицы имеют округлую форму, в отличие от пластинчатой у сор­бита, полученного при непрерывном охлаждении из области аустенита. Отпуск, при котором получается эта структура, называется высоким.

При повышении температуры выше 600°С развиваются процессы рекри­сталлизации, приводящие к существенному устранению дислокаций и росту зе­рен феррита.

Вывод: В данной лабораторной работе мы убедились, что отпуск является заключительной операцией термической обработки. При отпуске формируются окончательная структура и свойства изделия. Уменьшаются или устраняются внутренние за­калочные напряжения, повышаются вязкость и пластичность.

При низком отпуске(150 - 200°С) несколько снижаются внут­ренние напряжения. Твердость остается высокой (58...62 HRC). Структура стали после низкого отпуска состоит из мартенсита от­пуска. Этот вид отпуска применяется в основном для режущих и измерительных инструментов, для изделий, подвергаемых поверх­ностной закалке, цементации, нитроцементации.

Средний отпуск проводят при 350... 500 °С после закалки пружин и рессор. Структура троостита отпуска обеспечивает высокий предел упругости, твердость 40...50 HRC. Охлаждение после отпуска при 400...450 °С реко­мендуется проводить в воде, что приводит к образованию в по­верхностном слое остаточных напряжений сжатия, которые уве­личивают предел выносливости деталей.

Высокий отпуск проводят при 550... 650°С. После отпуска структура состоит из сорбита отпуска (с зернистым строением Fe3C), имеющего высокий комплекс ме­ханических свойств (максимальную вязкость). Высокий отпуск применяется для нагруженных конструкционных деталей. Закал­ка с высоким отпуском называется улучшением.

4

Соседние файлы в папке Лабораторные работы по материаловедению 3 семестр