- •270101 – Механическое оборудование и технологические комплексы предприятий строительных материалов, изделий и конструкций
- •Определение твердости по Бринеллю
- •Практика определения твердости по Бринеллю
- •Определение твердости по Роквеллу
- •Практика определения твердости по Роквеллу
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа №2 Влияние холодной пластической деформации на структуру и свойства стали
- •Пластическая деформация и рекристаллизация
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №3 Диаграммы состояния железо-углеродистых сплавов Компоненты и фазы в системе железо – углерод
- •Диаграммы состояния железо-углеродистых сплавов
- •Кристаллизация сплавов Fe-Fe3c
- •Вопросы для повторения раздела
- •Лабораторная работа №4 Изучение структуры и свойств углеродистых сталей в равновесном состоянии
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №5 Изучение структуры и свойств чугунов
- •Белые чугуны
- •Серые чугуны
- •Ковкие чугуны
- •Высокопрочные чугуны
- •Легированные чугуны
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №6 Термическая обработка углеродистых сталей
- •Основные понятия
- •Влияние скорости охлаждения на структуру и свойства стали
- •Перлитное превращение
- •Промежуточное (бейнитное) превращение
- •Мартенситное превращение аустенита
- •Виды термической обработки
- •Отжиг стали
- •Рекрист.
- •Нормализация стали
- •Закалка стали
- •Отпуск стали
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные тесты
- •Ответы на тест
- •Библиографический список
- •270101 – Механическое оборудование и технологические комплексы предприятий строительных материалов, изделий и конструкций
- •308012, Г. Белгород, ул. Костюкова, 46
Рекрист.
Рис. 25. Оптимальные температуры нагрева при различных видах отжига
Нагрев этих сталей выше линии Aсm (аустенитное состояние) нецелесообразен, так как растворенный в аустените цементит при последующем охлаждении будет выделяться по границам зерен перлита в виде сетки, что резко снижает пластичность и делает сталь хрупкой.
Диффузионный отжиг (гомогенизация) применяется для выравнивания химической неоднородности по объекту кристалла в крупных отливках. Он проводится при температуре 1050–1150С и при более длительных выдержках (10–18 ч).
Рекристаллизационный отжиг применяется при снятии наклепа и внутренних напряжений в стали после холодной обработки давлением (прокатка, штамповка, вытяжка и др.). Для углеродистых сталей этот вид отжига проводится при температуре 650–690С. В результате чего твердость понижается, а пластичность растет.
Нормализация стали
Нормализацией стали называется вид термической обработки, состоящий в нагреве стали на 30–50С выше линии GSE (Аcз и Аcm), выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на спокойном воздухе.
Цель нормализации – измельчение зерна, улучшение механических свойств, подготовка структуры для окончательной обработки (закалки и отпуска).
По сравнению с отжигом, скорость охлаждения при нормализации значительно выше, поэтому распад аустенита идет при больших переохлаждениях, что приводит к образованию мелкозернистых продуктов распада – феррита и перлита, и, следовательно, повышению твердости.
Нормализация, как вид термической обработки, применяется главным образом для низкоуглеродистых строительных сталей. Нормализацией устраняется цементитная сетка в заэвтектоидных сталях при подготовке их к закалке.
Закалка стали
Закалкой называется вид термической обработки, состоящий в нагреве стали до температуры выше линии АС3 (доэвтектоидной стали) или АС1 (заэвтектоидной стали) на 30–50С, выдержке при данной температуре и последующем быстром охлаждении в воде или масле (рис. 26).
Цель закалки – повышение твердости, прочности и износостойкости стали за счет получения структуры мартенсита, имеющего характерное игольчатое строение.
Для превращения аустенита в мартенсит скорость охлаждения должна быть больше критической скорости закалки Vкр.
Критической скоростью закалки называется наименьшая скорость охлаждения, при которой весь аустенит переохлаждается до мартенситного превращения. Если скорость охлаждения будет меньше Vкр, аустенит распадается на феррито-цементитную смесь (тростит, сорбит, перлит, см. рис. 22).
Рис. 26. Оптимальные температуры нагрева под закалку углеродистых сталей
Требуемая скорость охлаждения обеспечивается подбором охлаждающей среды. В производственной практике для закалки применяют воду, минеральные масла, водные растворы солей, щелочи. Основным преимуществом масел по сравнению с водой является медленное охлаждение в мартенситной области (ниже 300С), вследствие чего закалка в масле дает меньшую деформацию, напряжения и склонность к образованию закалочных трещин.
Различают полную и неполную закалку стали. При полной закалке сталь нагревается на 30–50°С выше критической точки АС3. Доэвтектоидные стали обязательно подвергают полной закалке, т.е. нагревают до полного перехода феррито-перлитной структуры в аустенитную. При последующем охлаждении со скоростью выше критической сталь приобретает структуру мартенсита.
Недогрев доэвтектоидной стали до точки АС3 приводит к сохранению в структуре закаленной стали наряду с мартенситом некоторого количества феррита и, следовательно, к заниженным механическим свойствам после закалки. Такую закалку называют неполной, и для доэвтектоидной стали она является пороком (рис. 27, б).
При неполной закалке заэвтектоидной стали (нагрев выше точки АС1, но ниже точки Асm) оставшийся нерастворенным цементит повышает твердость стали после закалки, так как является упрочняющей фазой. Если заэвтектоидную сталь нагреть выше линии Асm, то в ее структуре будет крупноигольчатый мартенсит с повышенным количеством остаточного аустенита (рис. 28, б). Таким образом, если для доэвтектоидных сталей неполная закалка является дефектом, то для заэвтектоидных – основным видом закалки.
Рис. 27. Структурные превращения в доэвтектоидной стали при
закалке:
а – полная закалка, б – неполная закалка
Рис. 28. Структурные превращения в заэвтектоидной стали при
закалке:
а – неполная закалка, б – полная закалка