5. Расчетные формулы для оценки вклада в упрочнение различных механизмов

Таблица 1

Механизм упрочнения	Структура	Компоненты механизма упрочнения	Расчетная формула
Сопротивление решетки движе­нию дислокаций	Феррит + карбиды	Напряжение трения решетки
Твердорастворный	Феррит + карбиды	Легирование феррита
	Мартенсит отпуска	Легирование мартенсита
Дислокационный	Феррит + карбиды	Дислокации в феррите ( = 107-109 см–2)
	Мартенсит отпуска	Дислокации в мартенсите ( = 1010-1012 см–2)
Дисперсионный	Феррит + карбиды	Перлитная составляющая
	Мартенсит отпуска	Дисперсные карбонит­риды в феррите и мартенсите
Зернограничный	Феррит + карбиды	Размер зерен и субзерен феррита
	Мартенсит отпуска	Размер мартенситных пакетов и субзерен в мартенсите

Примечание. G – модуль сдвига железа (G = 84000 МПа); К_i – коэффициент упрочнения i-м легирующим элементом; С_i – концентрация i-го элемента; M₀ = 2,75; b – вектор Бюргерса (b = 0,2510^–7 см);  – расстояние между частицами, см;  = 0,5;  – плотность дислокаций, см^–2; П – % перлитной составляющей, %; К_у – коэффициент упрочнения, K_у = 0,6 МПам^½ ; d – размер зерна, м; К_с = 0,1510^-3 МПам; l – размеры субзерен, м. Размеры зерен: мелкие – 216 мкм, крупные – 1860 мкм. Размеры пакетов мартенсита: 2  6 мкм . -карбиды Cr = 1 мкм; -карбиды VC, Ti = = 0,2 мкм; _VN = 0,1 мкм; _{V(C, N)} = 0,35 мкм; _AlN = 0,7 мкм; 1 мкм = 10^–3 мм.  = 2 мкм 0,1 мкм.

Порядок выполнения работы

1. Расшифровать заданные марки стали с учетом постоянных примесей.

2. Определить класс этих сталей по назначению.

3. Назначить термическую обработку.

4. Схематично изобразить структуру сталей после термообработки. Подчеркнуть по схеме структуры различия в размерах зерен, в количестве дисперсных частиц и в других особенностях структуры.

5. Для расчета значения коэффициентов упрочнения различными легирующими элементами использовать таблицу 2.

Таблица 2

Леги­рующий элемент	C+N	P	Si	Ti	Al	Mn	Cr	Ni	Mo	W	V	Cu
Кi , МПа / %	4670	690	85	3	3	35	30	30	10	12	3	39

Содержание углерода, растворенного в феррите, равно 0,006%, а азота – 0,004%, т.е. (С+N) = 0,01%. Содержание углерода в мартенсите отпуска по литературным данным примерно равно 0,2%. Содержание фосфора в стали равно 0,02  0,03 %. В качестве постоянных примесей в стали находятся Mn = 0,6% и Si = 0,3%.

6. При расчете плотность дислокаций ρ следует выбирать исходя от вида термообработки.

При нормализации: ρ = 10⁷- 10⁸ см^-2.

При закалке и высоком отпуске: ρ = 10⁸- 10⁹ см^-2.

При закалке и среднем отпуске: ρ = 10⁹- 10¹⁰см^-2.

При закалке и низком отпуске: ρ = 10¹⁰- 10¹¹ см^-2.

7. При расчете, и выбирать параметры указанные в примечании.

При выборе параметров для заданной пары сталей нельзя использовать одинаковые значения параметров.