- •Содержание
- •Лабораторная работа №1 Макроскопический метод исследования металлов и сплавов
- •Реактивы для травления
- •Макроанализ по виду излома.
- •Макроанализ при помощи макрошлифов.
- •Строение слитка.
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа №2 Измерение твердости металлов
- •Краткие сведения из теории
- •Определение твердости по Бринеллю
- •Соотношение диаметров шарика и нагрузки при испытании металлов по методу Бринелля
- •Твердость по Бринеллю
- •Практика определения твердости по Бринеллю
- •Определение твердости по Роквеллу
- •Пределы измерения твердости
- •Практика определения твердости по Роквеллу
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы.
- •Различными методами
- •Лабораторная работа №3 Механические испытания металлов
- •Основные понятия.
- •Испытание на растяжение
- •Стандартные размеры образцов
- •Определение характеристик прочности
- •Определение характеристик пластичности
- •2. Определение ударной вязкости
- •2. Определение предела выносливости
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 Влияние холодной пластической деформации на структуру и свойства стали
- •Пластическая деформация и рекристаллизация
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №5 Диаграммы состояния железо - углеродистых сплавов
- •Компоненты и фазы в системе железо – углерод
- •Диаграммы состояния железо-углеродистых сплавов
- •Кристаллизация сплавов Fe-Fe3c
- •Порядок выполнения работы
- •Пояснения к выполнению работы
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Лабораторная работа №6 Изучение структуры и свойств углеродистых сталей в равновесном состоянии
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №7 Изучение структуры и свойств чугунов
- •Белые чугуны
- •Серые чугуны
- •Ковкие чугуны
- •Высокопрочные чугуны
- •Механические свойства чугунов
- •Легированные чугуны
- •Марки и свойства легированных чугунов (гост 7769-82)
- •Марки антифрикционных чугунов, их свойства и назначение (гост 1585-85)
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №8 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
- •Нормализация стали
- •Закалка стали
- •Отпуск стали
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №9 Инструментальные стали
- •Основные понятия
- •Углеродистые инструментальные стали
- •Легированные инструментальные стали
- •Быстрорежущие стали
- •Штамповые стали
- •Стали для штампов холодного деформирования
- •Стали для штампов горячего деформирования
- •Твердые сплавы
- •Состав и твердость твердых сплавов
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №10 Медные и антифрикционные сплавы
- •Основные свойства меди
- •Общая характеристика и классификация медных сплавов
- •Химический состав и механические свойства деформируемых латуней после отжига (гост 15527-70)
- •Механические свойства и область применения литейных латуней (гост 17711-93)
- •Химический состав и механические свойства оловянных бронз
- •Химический состав и назначение алюминиевых бронз
- •Антифрикционные сплавы.
- •Химический состав и назначение баббитов
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
Отпуск стали
Отпуском называется вид термической обработки, состоящий из нагрева закаленной на мартенсит стали до температуры ниже линии PSK (АС1), выдержке при этой температуре и последующего охлаждения.
Нагрев стали при отпуске облегчает переход из метастабильного состояния пересыщенного -твердого раствора в более устойчивое. При
Рис. 43. Структурные превращения в доэвтектоидной стали при
закалке:
а – полная закалка, б – неполная закалка
отпуске с повышением температуры в закаленной стали происходит выделение углерода из мартенсита, что сопровождается уменьшением кристаллической решетки, образованием и коагуляцией (укрупнением) частичек цементита.
С повышением температуры отпуска предел прочности и твердость понижаются, а пластичность и ударная вязкость растут.
В соответствии с техническими требованиями, предъявляемыми к изделиям на практике, применяют следующие виды отпуска: низкий, средний и высокий.
Низкий отпуск характеризуется невысокими температурами нагрева (150–250С) и применяется для изделий, где требуется высокая твердость (HRC 56–64) и износостойкость. Низкий отпуск незначительно уменьшает твердость закаленной стали и увеличивает вязкость, снимая внутренние напряжения в изделиях. Свойства стали после отпуска зависят не только от температуры нагрева, но и от продолжительности выдержки. Низкий отпуск применяют для режущего инструмента, зубил, валков, калибров, шаблонов, изделий из цементуемых сталей.
Структура сталей после низкого отпуска – отпущенный мартенсит.
Средний отпуск характеризуется нагревом закаленной стали до температуры 300–400°С и обеспечивает относительно высокую твердость HRС 40–54 и максимальный предел упругости при достаточной прочности. Этот вид отпуска применяется для пружин, рессор, штампов, ударного инструмента и т.д. Структура изделий после среднего отпуска – тростит отпуска.
Рис. 44. Структурные превращения в заэвтектоидной стали при
закалке:
а – неполная закалка, б – полная закалка
Высокий отпуск осуществляется нагревом закаленной стали до
500–600°С и применяется для изделий из конструкционных сталей, подвергаемых воздействию высоких динамических, знакопеременных или статических напряжений. Структура стали после высокого отпуска сорбит отпуска.
Порядок выполнения работы
Работа выполняется бригадным методом. Каждый студент бригады получает задание на проведение одного из видов термической обработки. Пользуясь диаграммой состояния Fe-Fe3C и справочной литературой, самостоятельно определяет режим заданного вида термообработки, практически осуществляет термообработку и измеряет твердость.
По полученным значениям твердости образцов (по Бринеллю) после различных видов термообработки строятся графики:
а) зависимости твердости стали от скорости охлаждения,
б) зависимости твердости закаленной стали от температуры отпуска.
При выполнении работы необходимо:
Замерить твердость образцов в исходном состоянии на приборе Роквелла по шкале В.
Нарисовать стальной участок диаграммы Fe-Fe3C и указать на ней температурные интервалы нагрева под отжиг, нормализацию, закалку и отпуск.
Для заданного вида термической обработки выбрать и обосновать максимальную температуру нагрева и продолжительность выдержки и скорость охлаждения. Скорость охлаждения в различных закалочных средах можно принять:
Vп – вместе с печью 1 град/С, lg Vп = 0
Vвз – на воздухе 7,5 град/С, lg Vвз = 0,876
Vм – в масле 70 град/С, lg Vм = 1,845
Vв – в воде 1000 град/С, lg Vв = 3,0
Нагреть образцы по разработанной технологии и провести термообработку.
Замерить твердость термообработанных образцов на приборе Роквелла (твердость отожженных и нормализованных образцов измерить шариком по шкале В, твердость закаленных и отпущенных образцов алмазным конусом по шкале С).
Полученные результаты занести в табл. 11
Закаленные образцы подвергнуть отпуску при температуре 200, 400 и 600°С. Время выдержки при соответствующей температуре определяют из расчета 2–3 мин на 1 мм толщины образца. После выдержки образцы охлаждаются на воздухе или в воде.
Замерить твердость образцов после отпуска на приборе Роквелла по шкале С.
Таблица 11
Вид термообра ботки |
Температу-ра нагрева, °С |
Vохл., °С
lg Vохл. |
Твердость HRC→HB |
Микро- структура |
|
Отжиг |
|
1 0 |
|
|
П + Ф |
Нормализация |
|
7,5 0,87 |
|
|
П + Ф |
Закалка в масле |
|
70 1,84 |
|
|
М + Т |
Закалка в воде |
|
1000 3,0 |
|
|
М + Аост |
Полученные результаты занести в табл.12 и проанализировать влияние температуры отпуска на твердость стали.
На металлографических микроскопах изучить микроструктуру после каждого вида термообработки, зарисовать ее в отчет и занести в табл. 11,12.
По результатам всей группы построить графики влияния скорости охлаждения и температуры отпуска на твердость термообработанной стали.
Написать отчет по работе в соответствии с вышеуказанными пунктами задания.
Таблица12
Вид термообработки |
Температура нагрева, °С |
Твердость HRC→HB |
Микроструктура |
|
Низкий отпуск |
200 |
|
|
Мотп. |
Средний отпуск |
400 |
|
|
Тотп. |
Высокий отпуск |
600 |
|
|
Сотп. |