Критические точки стали 45 цель работы

Опытное определение значений критических точек A_Ci и А_Сз для стали 45 методом пробных закалок.

1. Теоретическая часть

   1. Критические точки на диаграмме железо-углерод

Фазовые превращения в сплавах железа начинаются и заканчиваются при строго определенных температурах. Термическая, химико-термическая обработка деталей машин, инструментов, металлоконструкций связана с этими температурами.

Температуры, при которых происходят фазовые превращения в сплавах,

называются критическими.

Критические точки обозначают буквой А (от французского arreter - остановка).

При очень медленных скоростях нагрева и охлаждения линии диаграммы соответствуют критическим точкам: PSK - Ai; GS - А₃; SE - А_т (рис. 1).

В реальных условиях термической обработки значения критических точек смещаются при нагреве в сторону более высоких температур (к обозначению добавляется буква «с» - choffaqe - нагрев), при охлаждении - в сторону более низких температур (к обозначению добавляется буква «г» - refroidiss - охлаждение).

Это связано с отставанием фазовых превращений (основанных на диффузионных процессах) от изменения температуры.

1.2 Фазовые превращения

В данной работе критические точки A_Ci и А_Сз определяются методом пробных закалок, заключающимся в следующем.

Серия образцов стали 45 нагревается до различных температур, лежащих в интервале 700...900 °С, с последующей закалкой в воде. При нагреве до температур, лежащих ниже линии PSK, на диаграмме “Fe-C” структурных изменений в стали не произойдет и последующее охлаждение в воде не повлияет на ее твердость.

При нагреве образца выше критической точки А_С] перлит превращается в аустенит, а феррит остается без структурных изменений. Этот процесс связан с перестройкой кристаллической структуры металла (a-Fe—►y-Fe) и перераспределением углерода по объему металла. Он определяется скоростью диффузии углерода в объеме металла. При быстром охлаждении нагретых образцов (в воде или масле) кристаллическая решетка перестраивается, а углерод, находящийся в аустените, весь остается в структуре a-Fe. Образуется пересыщенный твердый раствор углерода в a-Fe.

Пересыщенный твердый раствор углерода в a-Fe называется мартенситом.

Он обладает высокой твердостью и низкой пластичностью. Таким образом, при нагреве ферритно - перлитной структуры выше критической точки A_Ci получим структуру аустенит + феррит (А+Ф), а при быстром ее охлаждении (закалке) - мартенсит + феррит (М+Ф). В результате этого твердость по сравнению с исходной - возрастает.

С повышением температуры нагрева в интервале между точками Ао и А_Сз увеличивается количество аустенита, а количество феррита уменьшается, поэтому в закаленной стали растет количество мартенсита, что приводит к повышению ее твердости. При температуре, соответствующей критической точке Асз, происходит полная фазовая перекристаллизация сплава и при закалке образуется однофазная структура мартенсита.

Дальнейшее повышение температуры нагрева не приводит к изменению структуры аустенита и, следовательно, твердости после закалки.