Материаловедение. Раздел «термическая обработка стали» омск 2014
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Омский государственный университет путей сообщения
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ.
РАЗДЕЛ «ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ»
Утверждено редакционно-издательским советом университета
в качестве методических указаний к лабораторным работам
для студентов 1-го – 3-го курсов
Омск 2014
УДК 620.22 (075.8)
ББК 34.651я73
Р25
Материаловедение. Раздел «Термическая обработка стали»: Методические указания к лабораторным работам / А. А. Рауба, А. А. Ражковский, С. В. Петроченко, Т. Г. Бунькова; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2014. 35 с.
В методических указаниях представлены четыре лабораторные работы, в которых рассмотрены основные вопросы термической обработки стали, фазовые и структурные превращения в стали при ее нагреве и охлаждении.
Предназначены для студентов 1-го – 3-го курсов, изучающих дисциплины «Материаловедение», «Материаловедение и технология конструкционных материалов» и «Технология конструкционных материалов» очной и заочной форм обучения.
Библиогр.: 2 назв. Рис. 13. Табл. 1.
Рецензенты: доктор техн. наук, профессор А. П. Моргунов;
доктор техн. наук. профессор А. В. Бородин.
__________________________________
© Омский гос. университет
путей сообщения, 2014
Оглавление
Введение……………………………………………………………………... |
5 |
Лабораторная работа 1. Фазовые превращения в стали при нагреве |
6 |
1.1. Краткие теоретические сведения…………………………………... |
6 |
1.2. Порядок выполнения работы ……………………………………… |
9 |
1.3. Содержание отчета …………………………………………………. |
9 |
1.4. Вопросы для самоконтроля ………………………………………... |
10 |
Лабораторная работа 2. Фазовые и структурные превращения в стали при охлаждении……………………………………………………………... |
10 |
2.1. Краткие теоретические сведения ………………………………….. |
10 |
2.2. Порядок выполнения работы ……………………………………… |
18 |
2.3. Содержание отчета ……………………………….………………… |
18 |
2.4. Вопросы для самоконтроля ………………………………………... |
19 |
Лабораторная работа 3. Отжиг и нормализация стали………………… |
19 |
3.1. Краткие теоретические сведения…………………………………... |
20 |
3.2. Порядок выполнения работы………………………………………. |
25 |
3.3. Содержание отчета………………………………………………….. |
25 |
3.4. Вопросы для самоконтроля………………………………………… |
25 |
Лабораторная работа 4. Закалка и отпуск стали……………………….. |
26 |
4.1. Краткие теоретические сведения…………………………………... |
26 |
4.2. Порядок выполнения работы………………………………………. |
33 |
4.3. Содержание отчета………………………………………………….. |
33 |
4.4. Вопросы для самоконтроля………………………………………… |
34 |
Библиографический список……………………………………………….. |
34 |
ВВЕДЕНИЕ
Термической обработкой называется технологический процесс, включающий в себя нагрев стали до определенной температуры, выдержку при этой температуре и охлаждение с определенной скоростью. Применяется термическая обработка для получения материала с заданными свойствами путем изменения его фазового состава и перераспределения компонентов, размеров и формы кристаллических зерен, вида дефектов, их количества и распределения. К термической обработке относятся отжиг, закалка, отпуск, старение. Цель термической обработки стали – изменение ее структуры, обеспечивающее заданные свойства с сохранением формы и размеров детали.
Термическая обработка вызывает изменения в структуре материала в том случае, если в сплаве происходят превращения, вызванные полиморфизмом, диффузией компонентов или изменением растворимости одного компонента в другом. Часто эти процессы могут происходить одновременно и оказывать существенное влияние на структуру и свойства материалов.
Режим любой термической обработки сплава можно представить графически в координатах «температура – время». Причем в большинстве случаев решающая роль в получении заданной структуры и определенных свойств принадлежит скорости охлаждения.
Термическая обработка сплавов может быть предварительной или окончательной. Предварительной обработке подвергают в основном заготовки (поковки, отливки) для улучшения обрабатываемости резанием, снижения твердости, исправления дефектов структуры и т. д., окончательной обработке – в основном готовые детали для получения свойств, необходимых в эксплуатации. Термическая обработка может быть простой и состоять из одной операции, например, отжига или нормализации, и сложной, состоящей из нескольких операций, например, из отжига, закалки и отпуска.
Термической обработкой можно изменять свойства одного и того же сплава в широких пределах. Это позволяет за счет увеличения прочности и твердости без существенного снижения пластичности повысить допустимые напряжения в материалах, таким образом уменьшить размеры и массу деталей машин при сохранении или повышении их эксплуатационной надежности и долговечности.
В методических указаниях рассмотрены основные вопросы термической обработки стали, фазовые и структурные превращения в стали при ее нагреве и охлаждении.
Лабораторная работа 1
ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СТАЛИ ПРИ НАГРЕВЕ
Цель работы: изучить фазовые превращения в перлите при его перекристаллизации в аустенит и процесс роста зерна аустенита при нагреве. Получить практические навыки определения действительного размера зерна по эталонам ГОСТ 5639-82, выбора рациональной температуры нагрева углеродистой стали в зависимости от содержания в ней углерода и в проведении нормализации образцов из перегретого металла; оценить влияние размера зерна на свойства стали.