termoobr

Методические указания предназначены для студентов очного и заочного отделений, по направлениям подготовки 110800 «Агроинженерия», 190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», 260100 «Продукты питания из растительного »,сырья190100 «Наземные транспортно-технологические комплексы». Методические указания соответствуют программе курса дисциплины«Материаловедение. Технология конструкционных материалов»

Рецензенты

Ответственный за выпуск

2

Введение

Цель данной работы научиться правильно разрабатывать технологию и

«Технология металлов» выдавшим задание или назначенным заведующим кафедрой.

1.Общие положения и рекомендации по выбору режима

термической обработки

Термической обработкой называют совокупность операций нагрева,

1.1.Отжиг стали

Отжиг применяется для получения равновесной структуры с целью снятия внутренних напряжений, снижения твёрдости, повышения пластичности и вязкости стали, улучшения её обрабатываемости резанием,

измельчения зерен для подготовки к последующей закалке.

3

Рассмотрим наиболее применяемые для этих целей полный, неполный и

повышению пластичности изделия и облегчает получение изделий холодной штамповкой, резанием. Такой отжиг применяется для доэвтектоидных сталей

(т.е. сталей, содержащих менее 0,8% углерода). Полный отжиг заключается в

Рисунок 1- Превращения, происходящие в стали при полном отжиге.

4

мелкими. Продолжительность отжига зависит от размера детали и может быть в пределах 2…20 часов (для небольших деталей обычно 1…4 часа). Для расчетов можно ориентировочно принять tотж » 3 времени закалки.

НЕПОЛНЫЙ ОТЖИГ. Широко применяют для заэвтектоидных сталей

(т.е. сталей, содержащих более 0,8% углерода). Эти стали нагревают до температуры выше точки АС1 на 30…50ºС, что вызывает практически полную перекристаллизацию и позволяет получить зернистую(сфероидальную)

форму перлита вместо пластинчатой.

Время

Рисунок 2- Превращения, происходящие в стали при неполном отжиге.

Такой отжиг называется сфероидизацией или отжигом на зернистый перлит. После неполного отжига эвтектоидные и заэвтектоидные стали обладают наилучшей обрабатываемостью резанием, т.е. возможно применение больших скоростей резания и достигается высокая чистота поверхности. Отжигу на зернистый перлит подвергаются также тонкие листы и прутки из низко-и среднеуглеродистой стали перед холодной штамповкой или волочением для повышения пластичности.

ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ОТЖИГ. В ОСНОВНОМ ПРИМЕНЯЮТ ДЛЯ ЛЕГИРОВАННЫХ ЦЕМЕНТУЕМЫХ СТАЛЕЙ(ЗАГОТОВОК,

НЕБОЛЬШИХ РАЗМЕРОВ). Он состоит из нагрева легированной стали, как

5

идля полного отжига( .е. АС3+30…50ºС), в сравнительно быстром

охлаждении до температуры ниже точки А (обычно 660…630ºС). При этой

1

структуры. Нагрев осуществляют в печах с контролируемой атмосферой.

1.2. Закалка стали

Качество закаленных изделий зависит от температуры нагрева, времени

выдержки изделий в печи и скорости охлаждения. Правильный выбор этих

сталей на 30…50ºС выше АС1 (т.е. tзак. = АС1 + 30…50ºС) (рисунок 3)

6

Рисунок 3 - Оптимальный интервал закалочных температур углеродистых сталей:

2. Общая продолжительность выдержки в печи(t ) определяется

зак.

суммарным временем: временем нагрева (tН) и временем выдержки (tВ):

tзак. = tН + tВ

Ориентировочно для изделий из углеродистых сталей время нагрева определяют из расчёта1 мин на 1мм сечения (например, для прутка диаметром 20мм tН=20мин.); для легированных сталей– 2 мин на 1 мм сечения. При нагреве в соляных ваннах время нагрева уменьшается в 2 раза.

Время выдержки (tВ) принимают равным 1/4 от времени нагрева – для углеродистых и 1/3 для легированных сталей (т.е. для нашего примера tзак. =

20+ (20 × 1/4) = 25мин.)

3.Скорость охлаждения при закалке.

Наиболее ответственной операцией при закалке является охлаждение,

которое должно осуществляться со скоростью больше критической(Vкр) для

получения структуры мартенсита в пределах заданного сечения изделия и не должно вызывать закалочных дефектов: трещин, деформаций, коробления и высоких растягивающих остаточных напряжений в поверхностных слоях.

Для каждой стали своя величина критической скорости, и зависит она от химического состава. Чем больше в стали углерода и легирующих элементов,

тем меньше значение Vкр и больше прокаливаемость стали. Так углеродистые стали закаливаются на мартенсит только в резких средах(вода, раствор

щелочи), а легированные в масле. Требуемая скорость охлаждения

обеспечивается подбором охлаждающей среды. Следует стремиться

охлаждать сталь с меньшей скоростью, но больше критической. Чтобы получить мартенсит с меньшими напряжениями и деформациями, также избежать трещин. Твёрдость стали после закалки в основном зависит от содержания углерода. Чем больше углерода в стали, тем выше твёрдость мартенсита (рисунок 4).

7

В результате прерывистой закалки(V2) через воду в масло, внутренние напряжения уменьшаются. Такой способ закалки часто применяют для

инструмента из углеродистой стали.

Ступенчатая закалка (V3), в результате выдержки при температуре выше

МН, приводит к снижению напряжений, коробления и деформаций и уменьшению опасности образования трещин. При выполнении закалки по этому способу сталь после нагрева до температуры закалки охлаждают в

качестве охлаждающей среды при ступенчатой и изотермической закалке чаще применяют расплавленные соли в интервале температур150…500ºС,

например 55% KNO3 и 45% NaNO2 (или NaNO3), а также расплавленные щелочи (20% NaOH и 80% КОН). Охлаждение в расплавах едких щелочей,

если предварительно детали нагревались в жидких солях(т.е. солях, не вызывающих окисления), позволяет получить чистую поверхность светло-

серого цвета. Закалку по этому способу называют светлой.

1.2.Отпуск стали

Отпуск является заключительной операцией термической обработки, её правильности проведения которой зависит качество детали. Рекомендуется

9

осуществлять его сразу после закалки. Выбор температуры отпуска

определяется окончательной твёрдостью детали (рисунок 6). С повышением температуры отпуска твёрдость и прочность понижаются, а пластичность и вязкость увеличиваются. В зависимости от технических требований,

предъявляемых к детали, применяются следующие виды отпуска.

ºС

Рисунок 6 - Зависимость твёрдости от температуры отпуска для

углеродистых сталей с различным содержанием углерода Низкий отпуск (150…200ºС) снижает внутренние напряжения.

Применяется для изделий, где требуется высокая твёрдость56…64 HRC и

износостойкость. Продолжительность отпуска зависит от размеров детали

(0,5…4 ч). Охлаждение после отпуска на воздухе. Применяется для инструмента, цементуемых деталей, работающих на износ(поверхность

шестерен после цементации, кулачки вала после высококачественной закалки и др.).Для выполнения данного задания(расчет режима на одну деталь) общее время пребывания детали в электропечи при отпускесоставляет примерно2

мин на 1 мм максимального сечения для углеродистых сталей и3 мин – для легированных сталей (но не менее30-40 мин для деталей небольшого сечения).

В структуре стали сохраняется мартенсит, но с несколько измененной

кристаллической решеткой, в результате чего немного уменьшается

10