Лабораторна робота №4 вплив швидкості охолодження на властивості сталей

МЕТА РОБОТИ:

Ознайомитися з методикою проведення гартування відпаленої вуглецевої сталі в різних охолоджуючих середовищах з визначенням її твердості.

ЗАВДАННЯ:

• призначити температуру нагріву сталі для гартування по діаграмі Fе - Fе₃С залежно від її хімічного складу;

• провести гартування зразків вуглецевої сталі в різних середовищах: олії та воді;

• встановити залежність твердості та міцності сталі від способу охолодження.

ОБЛАДНАННЯ:

• прилад Роквела;

• муфельні пічки з терморегуляторами;

• гартувальні баки з водою та олією;

• гартувальний інструмент;

• зразки вуглецевої сталі.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ

Гартування – це процес термічної обробки, який складається з нагріву сталі до визначеної температури, витримки і подальшого достатньо швидкого охолодження зі швидкістю V≥V_кр з ціллю одержання структури мартенсит (рисунок 10).

А - стійкий аустеніт, Ап - переохолоджений аустеніт,

Аост - залишковий аустеніт, М - мартенсит, Ф - ферит, Ц - цементит

Рисунок 10 - Діаграма ізотермічного розпаду переохолодженого аустеніту евтектоїдной сталі

Час нагріву зразка під гартування складається з часу нагріву зразків до визначеної температури і витримки при цій температурі на час, який необхідний для перетворення вихідної структури в аустеніт.

Тривалість нагріву складає 1,5-2 хв на кожний міліметр товщини зразка. Наприкінці нагріву зразок повинен мати рівномірне забарвлення, таке ж як колір стінок печі при заданій температурі.

Для визначення залежності твердості сталі від режимів термообробки використовують зразки із сталі 45 або сталі У8 діаметром ǿ15-20мм товщиною 6-8 мм. Перед початком роботи зразки клеймлять порядковим номером та маркою сталі. Після підготовки зразків проводять вимірювання твердості на приладі Роквелла.

Рисунок 11 – Оптимальний інтервал температур гартування вуглецевої сталі

Температура для гартування визначається:

– для доевтектоїдних сталей – температура нагріву на 30…50^oС вище критичної температури А₃

– для евтектоїдних сталей – температура нагріву на 30…50 ^oС вище критичної температури А₁

–для заевтектоїдних сталей - температура нагріву на 30…50 ^oС вище критичної температуры А₁

Температура в печі контролюється за допомогою термопари, яка під’єднана до гальванометра.

Нагріті зразки по черзі виймають з печі за допомогою кліщів та охолоджують в гартувальному баку – один зразок занурюють в бак з маслом, інші з водою. Після витримки в печах та охолодження проводять вимірювання твердості зразків на приборі Роквелла. По розрахунковим таблицям переводять одержану твердість в твердість по Бринелю та визначають міцність зразка по формулі:

Враховуючи твердість зразків, роблять припущення о їх мікроструктурі.

Результати досліджень занести у протоколи:

Протокол № 1- Властивості сталі до гартування

№ зраз-ка	Розмір зразка мм	Марка сталі	С, %	Критичні точки	Структура	Механічні властивості
						Твердість НRС (НВ)	σв, МПа

Протокол № 2 - Властивості сталі після гартування

№ зраз-ка	Марка сталі	С, %	Температура нагріву	Охолоджуюче середовище	Механічні властивості		Припущена структура
					НRС	σв, МПа

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1 В чому складається сутність термообробки сталі?

2 Сутність гартування сталі?

3 Як змінюються властивості сталі при гартуванні?

4 Як визначають температуру гартування сталі?

5 Яку роль має критична швидкість гартування?

6 Які дефекти можуть з’явитися при гартуванні?