лабы / материалкалаб4

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра физической химии

отчет

по лабораторной работе №4

по дисциплине «Материаловедение»

ТЕМА: МИКРОСТРУКТУРЫ СТАЛЕЙ ПОСЛЕ ТЕРМИЧЕСКРЙ ОБРАБОТКИ

Студенты гр. 358		.
		.
Преподаватель		Карпов О. Н.

Санкт-Петербург

2025

Основные теоретические положения

Закалка - нагрев стали до температуры выше критической (обычно на 30–50°C), выдержка и быстрое охлаждение в жидкости (вода, масло) для получения неравновесных структур (мартенсит). Область применения - инструментальные и конструкционные стали (ножи, пружины, подшипники).

Режимы проведения:

1.Температура: 750–950°C.

2.Охлаждение: в воде или масле.

Отпуск - нагрев закалённой стали до температуры ​150–650°C для снижения хрупкости и внутренних напряжений. Область применения: Детали, требующие сочетания прочности и пластичности (валы, шестерни).

Режимы провдения:

1.Низкий отпуск (150–200°C) — для сохранения твёрдости (инструменты).

2.Средний отпуск (350–500°C) — для пружин.

3.Высокий отпуск (550–650°C) — улучшение ударной вязкости.

Нормализация - нагрев до A3+(40–50°C), выдержка и охлаждение на воздухе для получения мелкозернистой структуры (сорбит, перлит). Область применения: Предварительная обработка перед закалкой или улучшение механических свойств.

Режимы проведения:

1.Температура: 800–950°C.

2.Охлаждение: воздух.

Критическая скорость закалки - минимальная скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит без образования промежуточных структур.

Таблица 1 – охлаждающие среды, применяемые в технологии ТО

Среда	Скорость охлаждения	Применение
Вода	Очень высокая	Углеродистые стали
Масло	Умеренная	Легированные стали
Воздух	Низкая	Нормализация, отжиг
Солярные растворы	Высокая	Сложные сплавы

Микроструктуры и их особенности:

Мартенсит:

1.Морфология - игольчатая или пластинчатая структура.

2.Размеры: иглы длиной 1–10 мкм.

Троостит:

1.Морфология - мелкодисперсная смесь феррита и цементита.

2.Размеры: частицы цементита < 0.1 мкм.

Сорбит:

1.Морфология - более крупные частицы цементита в феррите.

2.Размеры: 0.1–0.5 мкм.

Цель работы

Ознакомление с микроструктурой конструкционной стали до и после термической обработки.

Приборы и материалы

Металлографический микроскоп, коллекция микрошлифов конструкционной стали после термической обработки.

Обработка экспериментальных данных

Таблица 2 – влияние термической обработки на микроструктуру стали 45

Микрофото образец №1 ТО-Полная закалка	Сталь 45 – исходный образец	Микрофото образец №3 ТО-Полная закалка
Химический состав: углерод: 0.42–0.50%, кремний: 0.17–0.37%, марганец: 0.50–0.80%, хром: 0.25%, никель: до 0.25%, медь: до 0.25%, сера: до 0.040%, фосфор: до 0.035%. Температуры критических точек:		Структурные составляющие 1.Феррит 2.Перлит
Образец №5 ТО-Закалка в масле		Микрофото образец №7 ТО-Средний отпуск

Анализ микроструктуры образцов:

Таблица 3 – анализ микроструктуры образца №1

Образец №1
Термическая обработка: Полная закалка
Нагрев:
Охлаждение в холодной воде
	Структурные составляющие: 1.Мартенсит
	Структурные превращения:

Таблица 4 – анализ микроструктуры образца №3

Образец №3
Термическая обработка: Полная закалка
Нагрев: 840
Охлаждение в горячей воде
	Структурные составляющие: 1.Мартенсит 2.Троостит
	Структурные превращения:

Таблица 5 – анализ микроструктуры образца №5

Образец №5
Термическая обработка: Закалка в масле
Нагрев:
Охлаждение в масле
	Структурные составляющие: 1.Перлит
	Структурные превращения:

Таблица 6 – анализ микроструктуры образца №7

Образец №7
Термическая обработка: Средний отпуск
Нагрев:
Охлаждение на воздухе
	Структурные составляющие: 1.Троостит
	Структурные превращения:

Выводы

В ходе проведения данной лабораторной работы было произведено ознакомление с микроструктурой конструкционный стали до и после термической обработки.

Также благодаря металлографическому микроскопу и коллекции микрошлифов конструкционной стали были проанализированы образцы №1,3,5 и 7, виды их термической обработки, температуры нагрева и виды охлаждений. Были указаны структурные составляющие и структурные превращения для каждого из образцов.

Возможность применения оптической микроструктуры заключается в использовании для визуализации микроструктур, позволяет идентифицировать структурные составляющие. Недостатки для исследуемых материалов заключаются в необходимости дополнительной подготовки (шлифовка, полировка и т. д.). Таким образом, можно прийти к заключению, что применение оптической микроскопии для изучения микроструктур – хорошая возможность анализа микроструктур, но требует дополнения в виде детального изучения и точного определения состава.