Материаловедение 7 лаба

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное АВТОНОМНОЕ образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Озерский технологический институт – филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (ОТИ НИЯУ МИФИ)

Кафедра ТМ и МАХП

Лабораторная работа 7

«Термическая обработка углеродистой стали»

по курсу

«Материаловедение»

Преподаватель					Ю.Е.Липина
Выполнили студенты группы	1ТМ-33Д				Д.А. Шишкин С.К. Хорешко А.А. Савельев
	(индекс группы)		(дата, подпись)		(Ф.И.О.)

2026

Цель работы: изучение влияния скорости охлаждения аустенита на конечную структуру и твердость углеродистой стали.

Приборы, материалы и инструмент: 4 образца из; Электрическая печь; ванна охлаждения с водой; ванна охлаждения с маслом; твердомер; микроскоп; вытяжной шкаф; набор реактивов.

Ход работы:

1. Определим время нагрева и выдержки образцов, исходя из их габаритных размеров.

d= 18,0 мм;

;

;

.

t_нагр= 1 мин/мм*18,3 мм= 18,3 мин

t_прог= 0,25* t_нагр= 4,575 мин

t= t_нагр + t_прог = 22,875 мин

2. Поместим образцы в печь, нагреем их и выдержим при температуре 850º C в течение рассчитанного времени. Охладим образцы в воде, в масле, на воздухе и в печи.

3. Зачистим образцы наждачной бумагой различной зернистости с одной стороны до состояния микрошлифа, с другой до состояния, необходимого для исследования образца на твёрдость.

4. Исследуем образцы на твёрдость и их микроструктуру. Сделаем зарисовки структур.

Охлаждающая среда	HRB	HRC
Вода		(54; 76; 64,5) 64,8
Масло		(99; 98; 101) 99,3
Воздух	(64; 62; 64,5) 63,5
Печь	(58;56;55) 56,3

Масло Печь

Воздух Вода

Контрольные вопросы:

1. Понятие степени переохлаждения.

Степень переохлаждения – величина, равная разности между равновесной и фактической температурами кристаллизации.

2. Диаграмма изотермического распада аустенита и кривые охлаждения.

3. Превращения аустенита в углеродистых сталях в зависимости от скорости охлаждения.

4. Мартенсит, его строение и свойства.

Мартенсит – микроструктура пластинчатого вида, наблюдаемая в закалённых металлических сплавах. Основная структурная составляющая закалённой стали; представляет собой упорядоченный пересыщенный твёрдый раствор углерода в α-железе такой же концентрации, как у исходного аустенита.

Кристаллическая структура мартенсита тетрагональная, элементарная ячейка имеет форму прямоугольного параллелепипеда, атомы железа расположены в вершинах и центре ячейки, атомы углерода в объёме ячеек. Структура неравновесная, и в ней есть большие внутренние напряжения, что в значительной степени определяет высокую твёрдость и прочность сталей с мартенситной структурой.

5. Структуры: перлит, сорбит, троостит, особенности строения и свойства.

Перлит – грубая смесь феррита и карбида. Образуется при малых степенях переохлаждения при температуре 650-700°С. При медленном охлаждении перлит присутствует во всех сплавах с концентрацией углерода от 0,02 до 6,67%. Под микроскопом перлит может выглядеть либо как пластины, либо как зерна.

Сорбит – одна из структурных составляющих сталей и чугунов; представляет собой высокодисперсную разновидность перлита. Твёрдость, прочность и ударная вязкость сорбита выше, чем перлита. По степени дисперсности и твердости занимает промежуточное положение между перлитом и трооститом. Образуется в результате распада аустенита при температурах 600-650 °С при охлаждении и из мартенсита при отпуске.

Троостит – структурная составляющая железоуглеродистых сплавов. Является высокодисперсным перлитом. Образуется в результате распада аустенита при температуре 500-600 °С. Превращение аустенита в троостит происходит диффузионным путём.

6. Критические скорости закалки.

Критическая скорость закалки – минимальная скорость охлаждения стали из высокотемпературного состояния, необходимая для подавления диффузионного распада аустенита при температуре его минимальной устойчивости с образованием феррито-цементитной смеси.

Нижняя критическая скорость закалки V_нкз – минимальная скорость охлаждения, в результате которой получаются первые порции мартенсита.

Верхняя критическая скорость закалки V_вкз – минимальная скорость охлаждения, необходимая для полного переохлаждения аустенита до мартенситного превращения.

7. Влияние скорости охлаждения на структуру и свойства стали.

Скорость охлаждения напрямую влияет на дисперсность стали и повышает её прочность и твердость.