Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

Кафедра теоретических основ материаловедения

Коробко в.Н, Гринёва с.И., Петров с.И., Татарникова л.Н., Крыжановская ю.В.

Закалка углеродистых сталей

Методические указания

К лабораторной работе

Санкт-Петербург

2010

УДК 621.914(031)

Коробко В.Н. Закалка углеродистых сталей [Текст]: методические указания к лабораторной работе /В.Н. Коробко, С.И. Гринёва, С.И. Петров, Л.Н. Татарникова, Ю.В. Крыжановская – СПб., СПбГТИ(ТУ), 2010 – 22 с.

В методических указаниях рассмотрены фазовые превращения, протекающие при закалке углеродистых сталей, их влияние на свойства закалённой стали. Описано влияние вида охладителя и способа закалки на свойства закалённых изделий.

Указания предназначены для студентов 2 курса, изучающих дисциплину «Материаловедение. Технология конструкционных материалов», и соответствуют рабочей программе.

Ил. 11, библиогр. 3 назв.

Рецензент:

В.Г.Корсаков, д-р хим. наук, проф. кафедры ХТМИЭТ

СПбГТИ(ТУ).

Утверждено на заседании учебно-методической комиссии общеинженерного отделения 27.09.2010 г.

Рекомендовано к изданию РИСо СПбГТИ(ТУ)

Введение

Человек использует термическую обработку с древнейших времён. В переходный период от каменного века к бронзовому появились первые металлические изделия, которые были получены ковкой с помощью каменного молота вначале самородных золота и меди, а затем и меди, выплавленной из руды. Применяя холодную ковку, первобытный человек столкнулся с явлением наклёпа, которое затрудняло изготовление изделий с тонкими лезвиями и острыми наконечниками. Для восстановления пластичности кузнец должен был нагревать холоднокованную медь, таким образом в V-ом тысячелетии до н.э. появилась первая операция термообработки – рекристаллизационный отжиг.

Закалка появилась значительно позже отжига с появлением в конце II-го тысячелетия до н.э. металлургического производства железа. Первоначально железо получали сыродутным способом непосредственно из железной руды и из-за низкого содержания углерода изделия из такого железа нельзя было упрочнить закалкой. В связи с этим в ранний период применения железа закалку проводили одновременно с цементацией. Кузнец нагревал железную заготовку для горячей ковки в древесноугольном горне, т.е. проводил науглероживание, а затем охлаждая ей в воде, сталкивался со значительным повышением твёрдости и прочности выкованных изделий. Это стало величайшим достижением в истории человечества.¹

В средние века применяли самые разнообразные технологические операции: закалку в жидкости, закалку в воздушной струе, местную закалку лезвий, низкий, средний и высокий отпуск, защиту стали от обезуглероживания при нагреве, цементацию, рекристаллизационный отжиг и др. Не зная сущности внутренних превращений в металле, средневековые мастера приписывали улучшение механических свойств при термообработке проявлению сверхъестественных сил. Развитие термообработки как науки стало возможным только с середины XIX-го века и выдающаяся роль в этом процессе принадлежит русскому учёному-металлургу Дмитрию Константиновичу Чернову (1839 – 1921 гг.), который начал свою работу на Обуховском сталелитейном заводе в 1866 году. Здесь он открыл внутренние структурные превращения в стали и связал с ним тепловой режим ковки и технологии термообработки.

В настоящее время все виды термообработки делятся на три группы – рисунок 1. Закалка углеродистых сталей относится к закалке с полиморфным превращением.

Рисунок 1 – Схема классификации основных видов термообработки металлов и сплавов