Влияние термообработки на механические свойства.
В результате термической обработки существенно изменяются свойства стали. Наибольшее значение имеют механические свойства. Большинство стальных изделий машиностроения подвергается нормализации или закалке с высоким и средним отпуском (tотп > 400 C). В отожженном, нормализованном или отпущенном состоянии сталь состоит из пластинчатого феррита и включений карбидов. Феррит обладает низкой прочностью и высокой пластичностью, цементит при нулевых значениях пластичности имеет твердость около 800 НВ. При малом числе твердых включений пластическая деформация развивается беспрепятственно. Если после ТО частицы цементита измельчаются, тогда они начинают препятствовать движению дислокаций и сталь упрочняется. На твердость мартенсита оказывает влияние дисперсность его игольчатой структуры и содержание углерода. Рис. 44.
Рис. 44. Твердость стали в зависимости от содержания углерода и температуры закалки: 1 - нагрев выше Ас3, 2 - нагрев только выше Ас1, 3 - микротвердость
мартенсита.
Для получения высокого комплекса механических свойств следует стремится к тому, чтобы после закалки получалась мелкоигольчатая мартенситная структура, что достигается лишь при исходной мелкозернистой структуре. На свойства стали оказывает больше влияние содержание углерода (смотри выше) и температура отпуска. С ростом последней уменьшается твердость и прочность, но возрастают показатели пластичности и ударной вязкости.
Лекция № 10 Прокаливаемость стали. Виды и назначение отпуска. Превращения при нагреве закаленной стали. Прокаливаемость стали.
Под закаливаемостью понимают максимальное значение твердости, которую может приобрести данная сталь. Под прокаливаемостью подразумевают глубину проникновения закаленной зоны. Несквозная прокаливаемость связана с тем, что деталь быстрее охлаждается с поверхности, чем с сердцевины. Рис. 45.
Рис. 45. а Рис. 45. б
Рис. 45. Схемы, показывающие различную скорость охлаждения по сечению и в связи с этим несквозную прокаливаемость.
Распределение скорости охлаждения показано на Рис. 45 а. С уменьшением критической скорости закалки увеличивается и глубина закаленного слоя, и если Vk будет меньше скорости охлаждения в центре, то сечение закалится на сквозь. Если сечение велико и скорость на поверхности меньше Vk, то сталь не закалится даже на поверхности. Для практической оценки прокаливаемости используют величину - критический диаметр, т.е. максимальный диаметр (размер) образца, который прокаливается насквозь в данном охладителе. Чем лучше свойства охладителя тем больше Dкр. (Смотри лаб. раб. №8). Чтобы не ставить прокаливаемость в зависимости от способа охлаждения применяют идеальный критический диаметр. Для его определения используют метод торцевой закалки. Цилиндрический стальной образец, нагретый под закалку, охлаждается с торца струей воды.
Рис. 46. Кривая прокаливаемости стали.
Измерив твердость по длине, строят зависимость твердости от расстояния от закаленного торца. В ГОСТах приведены кривые прокаливаемости на базе из 100 и более плавок одной марки стали, указываются верхний и нижний пределы. Рис. 46. За границу между закаленной и незакаленной зонами понимают полумартенситный слой (50% мартенсита + .50% троостита). Прокаливаемость учитывают при выборе марки стали (Смотри лаб. раб. № 11).