2.1. Упрощенный вариант расчета прокаливаемости
На рис. 5 представлены полосы прокаливаемости, которые определяют расстояние от торца образца до полумартенситной зоны и мартенситной зоны.
а)
б)
в)
Рис.
5. Полосы прокаливаемости: а- стали 30Г2;
б- стали 40Г2; в- стали 50Г2.
Сталь 30г2
Из рис. 6 определяем для стали 30Г2 HRC50m = 36, HRC99,9М=47. Отложив для полумартенсита по оси ординат на рис. 5, а значения твердости HRC50m = 36, а для мартенсита по оси ординат на рис. 1 значения твердости HRC99,9m=47 по рис.1 проводим горизонтали до пересечения с кривыми HRC = f(h). Спроектировав полученные точки пересечения на ось расстояний, получим, что расстояние до полумартеиситной зоны = 30 мм, а расстояние до мартенсита =13 (рис. 1, 5).
Рис.6
Зависимость твердости полумартенситной
структуры HRC
(50%М+50%Т) от содержания углерода в стали.
Для определения D50 используем диаграмму на рис. 7. Отложим по оси абсцисс найденные расстояния и из полученных точек восстановим перпендикуляры до кривой «вода» и «масло».. Из полученных точек пересечения проведем горизонтали до пересечения с осью ординат и найдем, что при закалке в воде Dk = 110 мм, при закалке в масле Dk = 76 мм. (см. рис.7). В ответственных деталях, работающих на разрыв и ударный изгиб, необходимо, чтобы по всему сечению при закалке образовалась мартенситная структура. В этом случае структуры, образующиеся при распаде мартенсита в процессе отпуска, имеют высокий комплекс механических свойств. Чтобы определить критические диаметры, для стали с содержанием 95 % M(D95) и 99,9 % M(D99,9) можно воспользоваться графиком на рис. 8.
Рис. 7. Диаграмма для
определения критического диаметра D50
стали ускоренным методом
Рис.
8 График для определения D95
и
D99,9
по значению D50.
Из рис. 8 видно, что по значению D50, т. е. критического диаметра с 50 % мартенсита и 50 % троостита, можно определить D95 и D99,9.
Критический диаметр в воде D95=75, D99,9=48, в масле D95=55, D99,9=30.
Сталь 40Г2. Из рис. 6 определяем для стали 40Г2 HRC50m=40, HRC99,9М=57. Отложив по оси ординат на рис. 5 значения твердости HRC50m = 40, а для мартенсита по оси ординат на рис. 1 значения твердости HRC99,9m= 57, проводим горизонтали до пересечения с кривыми HRC = f(h). Спроектировав полученные точки пересечения на ось расстояний, получим, что расстояние дополумартеиситной зоны = 32 мм, а расстояние до мартенситной зоны =15 мм. (см. рис. 5).
Для определения D50 используем диаграмму на рис. 7 в воде Dk = 115 мм, в масле Dk = 78 (см. рис.7). Чтобы определить критические диаметры, для стали с содержанием 95 % M(D95) и 99,9 % M(D99,9) можно воспользоваться графиком на рис. 8. Из графика мы узнаем D95=77, D99,9=50 для воды, и для масла D95=59, D99,9=33.
Сталь50г2
Из рис. 6 определяем для стали 50Г2 HRC50m = 56, HRC99,9М=44. Отложив по оси ординат на рис. 5 значения твердости HRC50m = 56, а для мартенсита по оси ординат на рис. 1 значения твердости HRC99,9m=44, проводим горизонтали до пересечения с кривыми HRC = f(h). Спроектировав полученные точки пересечения на ось расстояний, получим, что расстояние дополумартеиситной зоны = 40 мм, а для мартенсита =27 мм. (см. рис. 5).
Для определения D50 используем диаграмму на рис. 7 в воде Dk = 122 мм, в масле Dk =82 (см. рис.7). Чтобы определить критические диаметры, для стали с содержанием 95 % M(D95) и 99,9 % M(D99,9) можно воспользоваться графиком на рис. 8. Из графика мы узнаем D95=80, D99,9=53 для воды, и для масла D95=65, D99,9=40.
В таблице 10 наглядно показаны критические диаметры для D50, D95, D99.5 в охладителях масле.
Таблица 10
Критический диаметр сталей марок 30Г2, 40Г2, 50Г2
Критический диаметр |
Вид охладителя |
Марка стали |
||
30Г2 |
40Г2 |
50Г2 |
||
D50 |
Вода |
110 |
115 |
122 |
Масло |
76 |
78 |
82 |
|
D95 |
Вода |
75 |
77 |
80 |
Масло |
55 |
59 |
65 |
|
D99,9 |
Вода |
48 |
50 |
53 |
Масло |
30 |
33 |
40 |
|