Виды термической обработки

Отжигом называют вид термической обработки, состоящий в нагреве  стали до определенной температуры, выдержке и медленном охлаждении.

Различают несколько видов отжига, различающихся по технологии выполнения и цели.

Для измельчения зерна перегретой стали, снижения твердости применяют полный отжиг. Полный отжиг проводится для доэвтектоидных и эвтектоидных сталей. Температура нагрева на 30-50°С  выше А₃, т.е. структуру полностью переводят в аустенитное состояние. После выдержки сталь медленно охлаждают в печи. Структура стали после полного отжига получается феррито-перлитная, т.е. такая, как по диаграмме железо-цементит.

Неполный отжиг проводят для инструментальных заэвтектоидных сталей в том случае, если в структуре нет цементита по границам зерен (сетка цементита). Температура нагрева на 30-50°С   выше А₁  (750-780°С). Неполный отжиг проводят с целью получения зернистой формы перлита вместо пластинчатой.

Если есть сетка цементита, то перед неполным отжигом для ее устранения применяют нормализацию, что будет рассмотрено ниже.

Нормализация заключается в нагреве стали на 30-50⁰ выше критических температур А₃ и А_сm (см. рис.3.1) с последующим охлаждением на воздухе. Цель нормализации доэвтектоидных сталей – измельчить зерно. Цель нормализации заэвтектоидных инструментальных сталей - устранить цементитную сетку по границам перлитных зерен и тем самым предотвратить повышенную хрупкость стали при последующей закалке.

Закалка - вид термической обработки, состоящий в нагреве стали до определенных температур (доэвтектоидных на 30-50°С выше А₃, заэвтектоидных на 30-50°С выше А₁), выдержке и быстром охлаждении, со скоростью больше критической.

Цель закалки - повысить твердость, прочность, износоустойчивость.

Скорость охлаждения при закалке обычно задают охлаждающей средой (вода, масло, специальные среды). Критическая скорость закалки сильно зависит от содержания углерода и легирующих элементов.

Отпуск - вид термической обработки, состоящий в нагреве закаленной стали до температур ниже А₁, выдержке и охлаждении. Отпуску подвергают все закаленные стали с целью уменьшения внутренних напряжений, повышения ударной вязкости и пластичности при некотором снижении твердости и прочности.

2. Порядок выполнения работы

1. Прочитайте теоретическую часть.

2. Выберите свой вариант.

3. Нарисуйте нижнюю левую часть диаграммы «железо-цементит».

4. Проведите на диаграмме ординату, соответствующую заданной марке стали.

5. Отметьте на ординате температуры нагрева для заданной термической обработки или заданной структуры стали.

6. Опишите фазовые превращения, происходящие в процессе термической обработки.

7. Охарактеризуйте свойства стали после термической обработки.

8. Оформите отчет.

3. Варианты задания для практической работы

Варианты задания для практической работы приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Варианты задания

Вариант	Сплав	Вид термической обработки	Структура стали
1	сталь 40	нормализация	определить
2	сталь У8	определить	троостит+мартенсит
3	сталь 45	неполный отжиг	определить
4	сталь 45	полная и неполная закалка	определить
5	сталь У10	определить	переохлажденный аустенит
6	сталь У12	полная и неполная закалка	определить
7	сталь 20	нормализация	определить
8	сталь У8	определить	сорбит
9	сталь 40	определить	мелкое зерно
10	сталь 20Х	закалка	определить
11	определить	закалка	мартенсит+цементит
12	сталь У8	определить	троостит
13	0,8%С	закалка	определить
14	сталь 40	полный отжиг	определить
15	определить	отпуск	феррит+перлит
16	сталь У8	определить	верхний бейнит
17	1%С	закалка	определить
18	0,4%С	отжиг	определить
19	сталь У8	определить	переохлажденный аустенит
20	0,6%С	отпуск	определить
21	1,4%С	закалка	определить
22	определить	отпуск	цементит+мартенсит отпуска
23	сталь У8	определить	зернистый перлит
24	У8	определить	пластинчатый перлит
25	определить	закалка	мартенсит

4. Оформление отчета

Отчет должен содержать:

- наименование работы;

- цель работы;

- нижнюю левую часть диаграммы «железо-цементит» с соответствующей маркой стали;

- описание фазовых превращений, происходящих в процессе заданной термической обработки; структуры и свойств стали после термической обработки.

5. Контрольные вопросы

1. Почему стремятся, чтобы зерно аустенита при нагреве не успело вырасти?

2. Что называют отжигом?

3. Какие виды отжига бывают?

4. Для чего применяют нормализацию стали?

5. В чем состоит цель закалки стали?

6. Для чего проводят отпуск стали?

Практическая работа № 5

Классификация и маркировка сталей

Цель работы – формирование навыков определения вида, класса, примерного химического состава и области применения сталей по предложенным маркам.

Задачи:

- определить качество сталей;

- определить химический состав сталей;

- определить назначение стали.

Материально-техническое оснащение:

- комплект учебно-методической литературы;

- справочные данные.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Основные классификационные признаки сталей

К числу современных классификационных признаков сталей относятся следующие:

1. качество;

2. химический состав;

3. назначение;

4. металлургические особенности производства.

1. Качество стали определяется в первую очередь содержанием вредных примесей – серы и фосфора – и характеризуется по четырем категориям (см. табл. 5.1).

Категория «обыкновенного качества» включает только углеродистые (по химическому составу) стали. Все остальные категории качества могут относиться к любым по степени легирования сталям.

Таблица 5.1 - Категории качества стали

Наименование категории	Содержание вредных примесей (не более), мас. %		Способ обозначения в марке
	серы	фосфора
Обыкновенного качества	0,050	0,040	Символ Ст
Качественная	0,035	0,035	Без символа Ст
Высококачественная	0,025	0,025	Символ А в конце марки
Особовысококачественная	0,015	0,015	Символ Ш в конце марки

2. По химическому составу стали условно разделяют на углеродистые (нелегированные) и легированные.

Углеродистые стали не содержат специально введенных легирующих элементов. Содержащиеся в углеродистых сталях элементы, кроме углерода, относятся к числу так называемых постоянных примесей. Их концентрация должна находиться в пределах, определяемых соответствующими государственными стандартами (ГОСТами).

Легирующие элементы, иногда называемые легирующими добавками или присадками, специально вводятся в сталь для получения требуемой структуры и свойств.

3. По назначению стали подразделяют на конструкционные и инструментальные.

Конструкционными считают стали, применяемые для изготовления деталей машин, механизмов, конструкций и сооружений. Они должны обладать необходимой прочностью и пластичностью, а также, если требуется, комплексом специальных свойств (коррозионной стойкостью, определенными магнитными свойствами и т. д.). Как правило, конструкционные стали являются низко- и среднеуглеродистыми.

Инструментальными называют стали, применяемые для изготовления режущего, измерительного и штампового инструмента. Они должны обладать высокой твердостью, износостойкостью, прочностью и рядом других специфических свойств, например, теплостойкостью. Необходимым условием получения высокой твердости является повышенное содержание углерода, поэтому инструментальные стали, за редким исключением, являются высокоуглеродистыми.