Lab2

ИШПР

(наименование отделения / школы)

Нефтегазовое дело

(направление / специальность)

Вариант:

5

(номер вашего варианта)

Дисциплина:

Материаловедение и технология конструкционных материалов

(наименование дисциплины)

Студент:

О-2Б11

Бочкарев В.Д.

14.05.24

(номер группы)

(фамилия, инициалы)

(дата сдачи)

Руководитель:

Ст. преподаватель

Багинский А.Г.

(должность,

уч. степень, звание)

(фамилия, инициалы)

Цель работы

1) Изучить теоретические основы выбора температуры закалки для углеродистых сталей.

2) Изучить влияние среды охлаждения (скорости охлаждения) на твердость стали при закалке.

3) Установить влияние содержания углерода в стали на результаты закалки.

Задача любого процесса термической обработки заключается в том, чтобы нагревом до определенной температуры, выдержкой и последующим охлаждением с определенной скоростью вызвать желаемое изменение структуры сплава и, соответственно, изменение свойств. Следовательно, основными факторами воздействия при термической обработке являются температура нагрева, время выдержки в нагретом состоянии и скорость последующего охлаждения.

Практическая цель закалки конструкционных и инструментальных сталей заключается в

Повышение твердости и прочности, а вместе с этим понижение пластичности образцов

Основные этапы процесса закалки:

Нагрев до температур, при которых осуществляется изменение структурного состояния металла;

Выдержка при заданной температуре;

Охлаждение со скоростью, обеспечивающей формирование заданной кристаллической структуры.

Температура нагрева сталей при закалке обеспечивает процесс:

перевода всей исходной структуры или определенной ее части в аустенит, который является исходной фазой для получения конечной структуры закаленной стали.

Выдержка стали в нагретом состоянии необходима для:

выравнивания температуры по сечению детали и для полного установления необходимого фазового состояния

Какие стали необходимо закаливать из однофазного состояния и почему?

Доэвтектоидные и эвтектоидную сталь, поскольку в случае, если структура останется в двухфазном состоянии при нагреве, при охлаждении останется мягкий феррит, что значительно понизит прочность и твердость

Какие стали необходимо закаливать из двухфазного состояния и почему?

Заэвтектоидные стали, поскольку в структуре присутствует твердый цементит, который только повысит твердость закаленного образца, в противном случае, если закаливать из однофазного состояния, останется много остаточного аустенита

Критической скоростью охлаждения при закалке называется -

Скорость охлаждения, при которой углерод не успевает выделяться из твердого раствора

Мартенсит закалки это -

Пересыщенный твердый раствор углерода в тетрагональной решетке -железа

Основные причины высокой прочности и твёрдости мартенсита

Искажение кристаллической решетки -железа, вызванное внедренными атомами углерода

Основным фактором, определяющим степень упрочнения стали при закалке является -

высокая плотность дислокаций и присутствие углерода в твердом растворе.

№ п/п

Марка стали

Содержание C, %

Исходная твердость

Диаметр образца, мм

Режим закалки

Результат закалки

Температура нагрева, °С

Время нагрева, мин

Среда охлаждения, V_охл

№ образца

Твердость образца

Структура образца

1

20

0,2

HB161 (HRC4)

15

920

13

Вода V_охл>V_кр

1

38

Мартенсит

2

37

Мартенсит

3

37,5

Мартенсит

2

45

0,45

HB170 (HRC6)

20

850

18

1

55

Мартенсит

2

56

Мартенсит

3

55,5

Мартенсит

3

У12

1,2

HB207 (HRC18)

20

760

25

1

65

Мартенсит

2

64

Мартенсит

3

66

Мартенсит

Масло V_охл<V_кр

4

33

Сорбит

Воздух V_охл<V_кр

5

26

П+Ц₂

Рис. 1. График зависимости твердости стали У12 от скорости охлаждения (скорость охлаждения: в воде – 600 С/с, в масле – 150 С/с, на воздухе – 30 С/с)

Рис. 2. График зависимости твердости сталей У12, 20, 45 от содержания углерода

Изучены теоретические основы выбора температуры закалки для углеродистой стали, отмечено, что доэвтектоидные и эвтектоидную сталь закаливают из однофазного состояния с большей температурой, а заэвтектоидную из двухфазного состояния с меньше температурой, связано это с строением сплава с разной концентрацией углерода в составе и прямо вытекает из диаграммы состояния Fe-C, изучены влияния скорости охлаждения на твердость стали после закалки, материал тем тверже, чем выше скорость охлаждения после нагрева, связано это с тем, что при высоких скоростях охлаждения углерод из кристалла выделиться не успевает и встраивается в альфа-решетку железа, изучены влияние концентрации углерода на результаты закалки, отмечено, что при низком содержании углерода твердость увеличивается незначительно, в следствие неперенасыщения раствора при превращении. Концентрации заэвтектоидных сплавов получаются хорошо закаленными, в следствие достаточного содержания углерода в составе.