Гоапоу «Липецкий металлургический колледж»

Рассмотрено цикловой комиссией металлургических дисциплин	Контрольная работа №2	Утверждаю Заместитель директора по учебной работе
	по МДК 03.04 Термическая обработка металлов и сплавов Вариант №2
«____» __________ 2015г.	специальность 150412 Обработка металлов давлением
Председатель _________________		«____» ________2015г.

1. Для каких полупродуктов металлургического производства применяют диффузионный отжиг? Какие цели достигаются в результате проведения этого отжига и чем его можно заменить, если полупродукт в дальнейшем поступает на горячую обработку давлением?

Диффузионный отжиг – это термическая обработка, при которой главным процессом является устранение последствий дендритной ликвации.

Слитки из углеродистых сталей обычно не подвергают диффузионному отжигу, так как в них при нагреве под горячую обработку давлением из-за быстрой диффузии углерода в аустените дендритная ликвация успевает исчезнуть. Диффузионному отжигу подвергают слитки легированной стали с целью уменьшения дендритной или внутрикристаллитной ликвации, которая повышает склонность стали, обрабатываемой давлением, к хрупкому излому, к анизотропии свойств и возникновению таких дефектов, как шиферность (слоистый излом) и флокены (тонкие; внутренние трещины, наблюдаемые в изломе в виде белых овальных пятен).

Дендритная ликвация понижает пластичность и вязкость легированной стали. Поэтому слитки и крупные отливки нередко подвергают гомогенизирующему или диффузионному отжигу. Нагрев при диффузионном отжиге должен быть до высоких температур 1100-1200°С, так как только в этом случае более полно; протекают диффузионные процессы, необходимые для выравнивания в отдельных объемах состава стали. Диффузия наиболее интенсивно протекает в начале выдержки, заметно снижаясь с течением времени. Поэтому во избежание образования большого количества окалины, уменьшения расхода топлива и увеличения производительности печей выдержка должна быть минимальной, обычно 15-20 ч. После выдержки садку охлаждают до 800-820°С в печи, а далее на воздухе.

Во многих случаях для уменьшения дендритной ликвации не проводят специального диффузионного отжига, а выполняют более высокий и длительный нагрев для горячей деформации. В результате диффузионного отжига получается крупное зерно. Этот недостаток устраняется при последующей обработке слитка давлением или в процессе последующей термической обработке.

2. Назначьте режим неполного отжига для стали марки У10. Опишите структуру и свойства стали после данного вида ТО.

Диаграмма состояния железо-цементит представлена на рисунке 1. При комнатной температуре сталь У10 имеет структуру цементита и перлита. До температуры Аc1 сохраняется исходная структура. При температуре Аc1 происходит превращение перлита в аустенит с содержанием углерода 0,8%. При нагреве выше точки Ас1 происходит растворение цементита в аустените (в соответствии с линией SE). Увеличение температуры выше точки Асm вызывает рост зерна аустенита.

Критические точки для стали У10: Аc1 = 730°С; Аcm = 800°С.

Для закалки заэвтектоидные стали нагревают на 50-70°С выше точки Ас1. Таким образом, температура нагрева под закалку составляет 780-800°С. При этих температурах в стали наряду с аустенитом имеется цементит. Поэтому после закалки в структуре заэвтектоидных сталей будет мартенсит с цементитом и небольшое количество остаточного аустенита. Охлаждающая среда при закалке – индустриальное масло. Твердость поверхности после закалки 62-64 HRC. Для снятия напряжений и стабилизации структуры после закалки изделия подвергают низкому отпуску.

3. Опишите требования, которые предъявляются к охлаждающим средам при закалке?

Закалочные среды. Для охлаждения изделий при закалке с различной скоростью применяют следующие закалочные среды: воду, масло (минеральное), эмульсии, расплавленные соли. Эти жидкости обеспечивают различную скорость охлаждения. Эффективность закалки зависит от скорости охлаждения в двух интервалах температур: в интервале 600°-400° С, в интервале 300-200° С.

Таким образом, целесообразно применение той закалочной среды, которая при температуре 600° С охлаждает быстро, а при температуре 300° С - медленно.

Охлаждающая способность воды в первом интервале температур резко изменяется в зависимости от ее температуры и почти не изменяется во втором интервале, оставаясь высокой. Масло по сравнению с водой обладает меньшей охлаждающей способностью как в первом интервале температур, так и во втором.

Ни подогретая вода, ни водные эмульсии, не могут заменить масла, так как не создают замедлительного охлаждения во втором интервале температур. Для закалки высокоуглеродистых сталей применяется главным образом масло. При нагреве масла от 20° до 200° С его закаливающая способность не изменяется.

Ниже приведены способы закалки.

Закалка в одном охладителе - наиболее распространенный и простой способ, состоящий в том, что нагретое изделие погружается в закалочную среду до полного охлаждения.

Закалка в двух охладителях (прерывистая закалка). При этом способе изделие охлаждают сначала в более сильном охладителе, обычно в воде, а затем в менее сильном - в масле или на воздухе. Этот способ позволяет резко охлаждать закаливаемое изделие в интервале температур 600-400° С и медленно во втором интервале.

Сложность способа состоит в том, что трудно определить требуемое время выдержки детали в первом охладителе.

Охлаждение струей воды при закалке. Такой способ закалки обеспечивает более высокую твердость и наибольшую глубину закалки, так как при охлаждении не образуется паровая рубашка.

Ступенчатая закалка состоит в том, что нагретое изделие охлаждают сначала б расплавленной соли, а затем на воздухе.

3. Опишите назначение и виды отпуска стали.

Отпуском называется операция термической обработки, состоящая в нагреве закаленной стали до температуры ниже критической АC1, выдержке при этой температуре и последующем медленном или быстром охлаждении. Цель отпуска — устранить или уменьшить напряжения в стали, повысить вязкость и понизить твердость. Отпуск является заключительной операцией термической обработки, и правильное выполнение его в значительной степени определяет качество готовой закаленной детали. В зависимости от температуры нагрева различают низкий, средний и высокий отпуск.

Низкий отпуск достигается нагревом до температуры 150—250° С, выдержкой при этой температуре и последующим охлаждением на воздухе. При выдержке во время отпуска в указанном интервале температур мартенсит закалки превращается в мартенсит отпуска, при этом внутренние напряжения частично снимаются и остаточный аустенит превращается в мартенсит отпуска. В результате низкого отпуска сталь сохраняет высокую твердость, а иногда твердость повышается за счет распада остаточного аустенита; устраняется закалочная хрупкость. Такой отпуск применяют для режущего инструмента и изделий, которым необходима высокая твердость. Превращение мартенсита закалки в мартенсит отпуска способствует стабилизации размеров детали, что необходимо для измерительного инструмента, изготовляемого из инструментальной стали. Этому инструменту также дают низкий отпуск.

Средний отпуск производят при 300—500° С. Твердость стали заметно понижается, вязкость увеличивается. Средний отпуск применяют для пружин, рессор, а также инструмента, который должен иметь значительную прочность и упругость при средней твердости.

Высокий отпуск происходит при 500—600° С, его основное назначение — получить наибольшую вязкость при доста­точных пределах прочности и упругости стали. Применяют этот вид отпуска для деталей из конструкционных сталей, подвергающихся действию высоких напряжений, особенно при ударной нагрузке Для деталей различных машин и станков обычно применяют термическую обработку, состоящую в закалке споследующим высоким отпуском при температуре, обеспечивающей получение сорбита отпуска и хорошего сочетания прочностных и пластических свойств. Т акая термическая обработка называется «улучшением стали». Нагрев при отпуске можно производить в тех же печах, которые применяют для других видов термической обработки, но он требует более равномерной температуры и более точного контроля. УЛУЧШЕ́НИЕ СТА́ЛИ, двойная термическая обработка — закалка на мартенсит с последующим высоким отпуском для получения однородной дисперсной структуры сорбита, обеспечивающей хорошее сочетание прочности, пластичности, ударной вязкости и критической температуры перехода из вязкого в хрупкое состояние.

3. Опишите условия проведения (режим) высокотемпературной термомеханической обработки. Укажите, как изменятся свойства стали после данной обработки.

Сущность высокотемпературной термомеханической обработки заключается в нагреве стали до температуры аустенитного состояния (выше А3). При этой температуре осуществляют деформацию стали, что ведет к наклепу аустенита. Сталь с таким состоянием аустенита подвергают закалке.

Высокотемпературная термомеханическая обработка практически устраняет развитие отпускной хрупкости в опасном интервале температур, ослабляет необратимую отпускную хрупкость и резко повышает ударную вязкость при комнатной температуре. Понижается температурный порог хладоломкости. Высокотемпературная термомеханическая обработка повышает сопротивление хрупкому разрушению, уменьшает чувствительность к трещинообразованию при термической обработке.

Высокотемпературную термомеханическую обработку эффективно использовать для углеродистых, легированных, конструкционных, пружинных и инструментальных сталей. Последующий отпуск при температуре 100…200oС проводится для сохранения высоких значений прочности.

Преподаватель ___________________________ Слюсарь Нелли Юрьевна