Время нагрева деталей под закалку в различных средах.

Нагревательное устройство	Температура Т ºС	Время нагрева, с/мм диаметра или толщины деталей с сечением
		круглым	квадратным	прямоугольным
Электрическая печь Пламенная печь То же Соляная ванка То же Индуктор То же	800 800 1300 800 1300 800 1300	40…50 35…40 15…17 12…15 7…8 2…3 1…2	50…60 45…50 17…19 16…18 8…10 3…4 2…3	60…75 55…60 19…22 18…22 10…12 4…6 3…4

Охлаждающие среды выбирают в зависимости от химического состава, т.е. теплопроводности стали. При завалке стали возника­ют большие внутренние напряжение, которые складываются из тер­мических и структурных (фазовых) напряжений. Чем больше ско­рость охлаждения и меньше теплопроводность стала, тем больше термические напряжения. Чем больше углерода в стали, тем боль­ше фазовые напряжения.

В качестве охлаждающих сред при закалке применяют: воду; водные растворы солей, кислот, щелочей; минеральные масла; рас­плавы солей. Самая высокая скорость охлаждения – в чистой воде, самая низкая - в расплавах содей.

Закаленные доэвтектоидные и эвтектоидные стали при V_охл > 180...200 ºС имеют структуру мартенсита и аустенита остаточного, заэвтектоидные – мартенсита, цементи­та вторичного и аустенита остаточного. Обычно в углеро­дистых сталях остается очень мало аустенита, и он исчеза­ет при следующие термических обработках.

2.4. Отпуск стали

Отпуск стали – это такая термическая операция, при которой закаленную сталь нагревают до определенной температуры (всегда ниже Ас₁), а затем охлаждают.

Основное назначение отпуска - снять внутренние напряжения м повысить вязкость стали. При отпуске закаленной стали силь­но напряженный мартенсит в зависимости от температуры нагрева либо распадается на цементитоферритную смесь, либо остается, но выделяет какую-то часть углерода в, виде карбидов. Структура становится более равновесной, внутренние напряжения уменьшают­ся. Твердость и прочность стали несколько понижаются, а плас­тичность повышается. Чем выше температура отпуска, тем пол­нее идет распад мартенсита.

Различают три вида отпуска:

-высокий (нагрев до 500...650 ºС)

-средний (нагрев до 350...450 ºС)

-низкий (нагрев до I00...200 ºС)

В соответствии с этим получают три вида структур.

Высокий отпуск приводит к образованию сорбита, обладаю­щего высокой прочностью и пластичностью. Такой метод термичес­кой обработки ещё называют улучшением.

Средний отпуск приводит к образованию троостита, облада­ющего достаточной прочностью и пластичностью, но более высокой твердостью, чем сорбит.

Низкий отпуск приводит к образованию мартенсита отпуска, отличающегося от мартенсита закалки пониженными внутренними на­пряжениями, несколько пониженной твердостью и повышенной пластич­ностью.

Остаточный аустенит исчезает и превращается в соответствия , с видом отпуска в сорбит, троостит или мартенсит отпуска.

3. Объекты исследования, оборудование, инструменты, материалы

3.1 Твердомеры Бринеля и Роквелла.

3.2. Набор образцов доэвтектоидных и заэвтеитоидных ста­лей.

3.3. Таблицы перевода твердости.

3.4. Печи для нагрева образцов.

3.5. Закалочные среды.

3.6.Щипцы, пинцеты, наждачный круг.

4. Задание на работу

4.1. Исследовать процесс закалки стали.

4.2. Исследовать процесс отпуска стали.

5. Порядок выполнения работы

5.1. Закалка стали

5.1.1. Определить температуру закалки образцов стали по диа­грамме железо-углерод (рисунок).

5.1.2. Определить время нагрева образцов при закалке по табл.1.

5.1.3. Определить твердость HRB отожженных стальных образ­цов перед закалкой и твердость её в единицы НВ по таблицам. Нор­мы твердости некоторых углеродистых сталей в отожженном состоянии приведены в таблице 2.

Таблица 2

Нормы твердости некоторых углеродистых сталей в отожженном состоянии.

Марка стали	40	45	50	У9	У10	У12
Твердость НВ (не более)	197	207	217	192	197	207

5.1.4. Поместить образцы в печь и нагреть по требуемому режиму.

5.1.5. Завалить (охладить) образцы в охлаждающей среде.

5.1.6. Подготовить образцы к замеру твердости: снять ока­лину на наждачном круге.

5.1.7. Замерить твердость HRC закаленных образцов и пе­ревести её в единицы НВ.

5.1.6. Параметры режима закалки, результаты испытаний и описание предполагаемой структуры стали после завалки занести в таблицу 3.

Таблица 3

Протокол процесса закалки стали

Марка стали	Диаметр или толщина образца, мм	Твердость в исходном состоянии		Температура закалки, ºС	Время нагрева при закалке, с	Твердость после закалки		Поредплогаемя твердость поле закалки

5.2. Отпуск стали.

5.2.2. Замеры твердости закаленных образцов использовать из таблицы 3. .

5.2.3. Провести отпуск образцов стали по заданному режиму.

5.2.4. Охладить образцы стали после отпуска на воздухе.

5.2.5. Подготовить образцы для замера твердости: снять окалину.

5.2.6. Замерить твердость HRC образцов отпущенной стали.

5.2.7. Параметры режима отпуска, результаты испытаний и описание предполагаемой структуры стали после отпуска занести в таблицу 4.

Таблица 4.