Питання для самоконтролю

1. Які метали гартуються, а які ні ?

2. Чому при гартуванні доевтектоїдні сталі нагрівають вище лінії точок А₃, а заевтектоїдні - А₁ ?

3. Чим пояснити те, що після гартування твердість металу значно збільшується ?

4. Які структури називають мартенсит, бейніт, тростит та сорбіт ? Як їх отримати ?

5. При термічній обробці використовують різні охолоджувальні середовища (вода, мінеральні масла і т.д.). Чим обумовлений вибір у конкретних випадках ?

6. Чи впливає швидкість нагріву, час витримки та швидкість охолодження на якість термічної обробки при відпалах, гартуванні та відпуску ?

7. Які зустрічаються дефекти при термічній обробці? Чим вони обумовлені ?

Література

1. Алаи С.И. Технология конструкционных материалов. -М.: Просвещение, 1980. - 303 С.

2. Кнорозов Б.В. Технология металлов. - М.: Металлургия, 1978-645 С.

3. Самохоцкий А.И. Лабораторные работы по металловедению термической обработке металлов. - М.: Машиностроение, 1981. - 175 С.

4. Рудик Д.Ф. Технологія металів та інших конструкційних матеріалів. - К.: Вища школа, 1975. -156 С.

Завдання до роботи

1. Вивчіть правила техніки безпеки при термообробці металів.

2. Проведіть гартування та відпуск виданих викладачем зразків сталі.

3. Складіть звіт по роботі:

а) замалюйте стальну частину діаграми та вкажіть зони нагріву всіх видів термічної обробки.

б) заповніть звітну таблицю.

135

Додаток для самостійної роботи

Нагрів сталей для термічної обробки

Передача тепла тілу, як відомо здійснюється трьома способами: випромінюванням (в муфельних печах), конвекцією (разом з випромінюванням - в полум’яних печах) і за рахунок теплопередачі (при нагріві в розплавлених солях, свинцю і в рідинах, де частково має місце і конвекція).

Випромінюванням тіло нагрівається як від стінок печі, так і від полум’я, причому полум’я випромінюванням передає значно більше тепла, ніж теплопередачею. В процесі нагріву треба звертати увагу на дві сторони: досягнення поверхнею тіла температури печі або близької до неї і вирівнювання температури в середині тіла. Остання залежить від теплопровідності, теплоємкості і густини тіла, тобто від його температуропровідності, від його товщини і способу нагрівання (з однієї, двох чи з усіх сторін). Якщо температура поверхні тіла залишається постійною, то час необхідний для вирівнювання його середини змінюється пропорційно квадрату його товщини.

Для практики термічної обробки важливо не те з якою швидкістю можна нагріти тіло, а те з якою швидкістю його треба нагрівати. При відповіді на це питання беруть до уваги продуктивність виробництва, конструкцію печей, вартість палива, з однієї сторони, і якість результатів термообробки (величина внутрішніх напруг, короблення, поява тріщин, розвиток процесів перекристалізації), з іншої сторони.

При нагріванні тіла враховують, що теплопровідність сталі залежить від температури. Підвищення температури приводить до зниження теплопровідності. Так, теплопровідність м’якої вуглецевої сталі (0,1% С) при 100 °С дорівнює 45,8, а при 900 °С – 28,8, те ж для високовуглецевої сталі (1,0 % С) відповідно 37,8 і 28,8.

К

136

рім того різні сталі в певних інтервалах температур мають підвищену твердість і міцність і понижену в’язкість. Так, м’яка вуглецева сталь має мінімальне відносне видовження при 150 °С, мінімальний опір удару при 480 °С і найбільшу твердість при 300 °С. При нагріві сталі в цих інтервалах температур розвиваються внутрішні напруги, які можуть створити місцеві пластичні деформації і навіть тріщини.

До появи значних внутрішніх напруг може привести також нерівномірний підвід тепла з різних сторін деталі. Тому при інших рівних умовах зразки сталі можуть нагріватись з тим більшою швидкістю чим рівномірніше до неї підводиться тепло з усіх сторін. Близькі до рівномірних створюються умови при нагріванні тіл в індукційних печах.

При нагріві до високих температур поверхня сталі зазнає значного впливу. Перш за все поверхня сталі окислюється, що спричинює утворення окалини. Наявність окалини на поверхні виробу приводить до нерівномірного гартування його частин. Крім того вона дуже заважає подальшій механічній обробці деталей – зношує ріжучий інструмент.

Нагрівання спричиняє також зниження вмісту вуглецю в поверхні стального виробу, що дуже впливає на поверхневу твердість, а значить й зносостійкість. З іншого боку поверхня металу насичується киснево-сірчаними неметалічними включеннями, що знижує міцність деталі чи виробу.

Дослідження показують, що гази і водяна пара, які є продуктами горіння палива (С0₂, Н₂О) окислюють залізо значно більше ніж чистий кисень, а значить і повітря. Чим вища температура нагріву, тим швидше протікає окислення заліза.

Степінь зниження вуглецю на поверхні та глибина його вигорання збільшується з підвищенням температури нагріву сталі. Чим більше вуглецю у сталі, тим в більшій мірі і глибше він вигорає. Відновлювальні газові середовища, які не утворюють або слабо утворюють окалину, дають найбільше зниження вуглецю.

Нейтральними технічними газами до поверхневого зниження вуглецю в сталі є хімічно чистий азот і суміші з воднем окису вуглецю або метану. Тому нагрівання сталі з утворенням окалини в окислювальних пічних газах більш приємлимо, ніж нагрівання в нейтральних газах, які запобігають утворенню окалини, але зменшують кількість вуглецю в її поверхні.

П

137

ри нагріванні механічно оброблених стальних виробів з високовуглецевих сталей в соляних ваннах, які не містять