Короткі теоретичні відомості

Термічна обробка являє собою сукупність операцій нагрівання, витримки та охолодження, які проводяться у визначеній послідовності з метою зміни внутрішньої будови сплаву та отримання потрібних властивостей.

Розрізняють чотири основних види термічної обробки: гартування, відпуск, відпал 1 та 2 роду. Використовуючи підручники (1) с. 191, (2) с. 73 та лабораторні практикуми (3) с. 155, (4) с. 58, вивчіть їх.

Послідовність виконання роботи

1. Підготувати зразок для термічної обробки із заготовки, виданої викладачем.

2. За допомогою приладу ТК-2 визначити твердість зразка до термічної обробки.

3. В

   133

   изначити температуру гартування сталі (користуючись „стальною” частиною діаграми залізо-цементит). Для доевтектоїдних сталей необхідна температура гартування на 30-50 °С вище лінії А₃. Для високовуглецевих заевтектоїдних сталей (У9-У12) необхідна температура гартування на 30-50 °С вище лінії А _І.

4. Визначити час нагріву зразка з розрахунку 1,5 хв на 1 мм діаметра або товщини зразка.

5. Зразок помістити у піч, нагріту до температури гар-тування для сталі даної марки, витримати у печі необхідний час.

При нагріванні до температури гартування зразків з сталі 40-65 початкова ферито-перлітна структура перетвориться у структуру аустенітну, а у зразках з сталі У9-У12 при температурі гартування буде структура аустеніт та цементит, тобто частина цементиту залишається нерозчиненою. Орієнтовну температуру нагріву зразка визначте, використавши кольори гартування.

Порівняйте орієнтовно встановлену температуру за кольором та показами приладів.

6. Витягніть з печі зразок і охолодіть у воді (маслі,) при неперервному енергійному русі у охолоджуваній рідині. При охолодженні у воді відбувається розпад аустеніту з утворенням мартенситу. При охолодженні у маслі утворюється змішана мартенситно-троститна структура.

7. Зразок очистити від окалини, а торці зачистити шліфувальною шкуркою, тобто підготувати до вимірювання твердості.

8. Визначити твердість загартованого зразка.

9. Користуючись діаграмою залізо-цементит визначити температуру відпуску зразка та встановити режим відпуску.

10. Помістити зразок у піч та нагріти до встановленої температури. Витримати необхідний час, витягти зразок з печі та охолодити на повітрі. При відпуску використовуйте залежність між кольором мінливості та температурою.

У результаті відпуску проходить перетворення мартенситу, зниження внутрішніх напруг та крихкості.

11. Зачистіть торці зразка шліфувальним папером та визначте твердість.

1

134

2. Режим термообробки та результати занесіть до звітної таблиці.

Наприклад, вироби з вуглецевої сталі діаметром біля 25 мм витримують півгодини, а якщо діаметр 100 мм – до півтори години. Особливо витримка впливає на цементит, чим більші зерна цементиту тим довша повинна бути витримка сталі.

При гартуванні сталі вирішальне значення має швидкість охолодження, особливо, що стосується масивних виробів та виробів складної форми.

При великій товщині виробу часто стає неможливим дотриматися необхідної швидкості охолодження. В результаті внутрішні зони не отримують мартенситну структуру. В таких випадках можна скористатись тим, що деякі домішки сприяють зниженню швидкості охолодження.

Наприклад, наявність в звичайній сталі декількох десятих відсотків марганцю значно знижує необхідну швидкість охолодження при гартуванні.

Швидкість охолодження при гартуванні забезпечує охолоджуюче середовище. Охолоджувач буде діяти тим ефективніше:

1. чим нижче його температура;

2. чим більше теплота його випаровування, теплопровідність та теплоємність;

3. чим менше його в’язкість;

4. чим більший об’єм охолоджувача;

5. чим більше відносна швидкість взаємного контактного переміщення рідини по виробу або навпаки.

Серйозним фактором, який затримує охолодження сталі при гартуванні є парова оболонка (сорочка), яка утворюється навколо зразка. Позбутися її частково чи повністю можна або переміщенням зразка в охолоджуючому середовищі, або застосуванням циркулюючого середовища. На практиці використовуються два вище названі способи. Всі охолоджувачі, по ефективності їх дій можна розділити на чотири групи:

1. д

   139

   уже діючі охолоджувачі – розчин в холодній воді 5% NaOH або 2% КFе (СN₆)3Н₂О, чи, наприклад, 15% повареної солі;

ціаністих солей, в поверхні виробу теж зменшується кількість вуглецю. Практика показує, що уникнути вигорання вуглецю можна, якщо у ванну добавити біля 2% порошкоподібного феросиліцію.

Температуру нагріву стальних виробів встановлюють за діаграмою залізо-цементит. Доевтектоїдні сталі при гартуванні нагрівають на 30-50 °С вище лінії А_3, а заевтектоїдні – на 30-50 °С вище лінії А₁. Більш точно температуру нагріву можна встановити за таблицею 10.1

Таблиця 10.1

С	Межі нагріву
	Для гартування	Відпал І і ІІ роду	Нормалізація	Для ковки
0,10 0,20 0,40 0,60 0,80 0,90 1,00 1,20 1,30 1,50	- 850-860 800-820 770-790 750-770 740-760 740-760 740-760 740-760 740-760	900-916 850-860 800-820 770-790 750-770 740-760 740-760 740-760 740-760 740-760	920-950 870-885 830-855 800-820 780-800 770-785 830-855 900-930 920-950 950-1000	1200 1150 1150 1100 1000 1000 950 950 950 950

Ч

138

ас витримки після прогріву сталі незначний (1-2 хвилини). Цього достатньо щоб завершились перетворення в ній. Однак на практиці в більшості випадків час витримки встановлюють з досвіду, дещо збільшуючи його, щоб бути впевненим в повному прогріві виробу по всій товщині. Чим більший за розмірами виріб, тим більше додають часу для прогріву.