Лабораторная работа № 3 Вариант 1 термическая обработка углеродистой стали 45.

1. Цель работы

Изучение влияния режима термической обработки на структуру, а следовательно, на ^{механические свойства конструкционной углеродистой стали 45.}

Получение практических навыков проведения термической обработки (закалки, нормализации, отпуска) конструкционной углеродистой стали.

2. Основные теоретические сведения

Целью любого процесса термической обработки является получение заданных свойств у изделий. Желаемое изменение свойств металла достигается путем изменения структуры при нагреве до определенной температуры и последующим охлаждением с определенной скоростью.

2.1. Основные виды термической обработки

Термической обработкой называют технологический процесс, состоящий из нагрева и охлаждения металлов с целью изменения их структуры, а следовательно и свойств.

Термической обработке могут подвергаться слитки, отливки, полуфабрикаты (заготовки), сварные соединения, готовые изделия(детали, инструменты).

Основные виды термической обработки:

1. отжиг: термическая обработка, в результате которой металлы приобретают структуру, близкую к равновесной, т.е. – отжиг. Он вызывает разупрочнение металлов, сопровождающееся повышением пластичности и снятием остаточных напряжений. Температура нагрева при отжиге зависит от состава сплава и разновидности отжига. Скорость охлаждения при отжиге не велика, примерно 30-200 градусов в час.

2. закалка: термическая обработка, в результате которой в сплавах образуется неравновесная структура. Образование неравновесной структуры возможно только в том случае, когда в сплаве имеются превращения в твердом состоянии: переменная растворимость, полиморфные превращения, распад высокотемпературных твердых растворов.

Для получения неравновесного состава сплав нагревают до температуры выше фазового превращения, затем быстро охлаждают ( со скоростью выше критической), чтобы не допустить образования равновесных структур.

3. Отпуск и старение: термическая обработка, в результате которой в предварительно закаленных сплавах происходят фазовые превращения, приближающие их структуру к равновесной. Сочетание закалки с отпуском практически всегда приводит к более высокому уровню механических свойств, по сравнению с отоженным состоянием. При закалке получаются неравновесные структуры , при отпуске или старении протекают диффузионные процессы приближающие структуру сплава к равновесной. Температуру и выдержку выбирают в зависимости от состава сплава и требуемых свойств.

Термин отпуск - используется применительно к сплавам, испытывающим при закалке полиморфное превращение, например распад высокотемпературного твердого раствора, эвтектоидное превращение. После закалки такие сплавы приобретают высокую твердость, при почти нулевой пластичности. В результате отпуска структура становится более равновесной, что сопровождается повышением пластичности, но твердость при этом несколько снижается.

Термин старение - используется применительно к сплавам, испытывающим при закалке переменную растворимость (алюминиевые сплавы, Титановые сплавы, никелевые сплавы).

Возможность и необходимость вида термической обработки может быть определена по диаграммам фазового равновесия. В связи с этим можно выделить следующие основные группы сплавов:

1. сплавы, не имеющие фазовых превращений в твердом состоянии;

2. с плавы с переменной растворимостью компонентов в твердом состоянии;

3. сплавы с эвтектоидным превращением.

Технологический процесс термообработки состоит из 3-х основных этапов: нагрев, изотермическая выдержка и охлаждение.