Режимы термической обработки стали 40хнма:

Отжиг при t = 840-880⁰С, охлаждение вместе с печью.

Нормализация при 860-880⁰С и высокий отпуск (660-720⁰).

Закалка с 840-860⁰ в масле, отпуск на требуемую твердость.

Цианирование при 840-860⁰ с последующей закалкой в масле и отпуском при 200-350⁰С.

Азотирование при 500-525⁰, диссоциация аммиака не выше 30%.

Поверхностная закалка токами высокой частоты (ТВЧ).

Методика выполнения и оформления работы.

1. Изучение влияния легирующих элементов на режимы термической обработки стали.

- Получить образцы из стали 30 и 30ХГСА, 40 и 40ХНМА.

- Провести закалку легированной и углеродистой сталей с охлаждением в масле, подобрав режимы ТО по данному руководству.

- Определить твердость закаленных образцов по Роквеллу, перевести значение твердости в твердость по Бринеллю, результаты записать в протокол № 1 бланка (приложение 4).

- Сформулировать и записать выводы о влиянии легирующих элементов на критическую скорость закалки.

2. Сравнение свойств образцов термически обработанной стали 30ХГСА по режимам: закалка с отпуском и изотермическая закалка.

- По материалам данного руководства установить режим и провести термическую обработку (закалка + отпуск) двух образцов стали 30ХГСА.

- По материалам данного руководства установить режим и провести термическую обработку (изотермическая закалка) двух образцов стали 30ХГСА.

- Определить твердость закаленных образцов по Роквеллу, перевести значение твердости в твердость по Бринеллю, результаты записать в таблицу 2 бланка (приложение 4).

- Определить среднее значение ударной вязкости КСU на маятниковом копре, используя формулу:

КСU= А/S₀, где А – работа разрушения, Дж/м², S₀ – площадь поперечного сечения образца в плоскости разрушения, м². Результаты записать в таблицу 2 бланка (приложение 4).

- Сформулировать и записать выводы о влиянии вида термической обработки на механические свойства стали.

3. Изучение влияния температуры отпуска на теплостойкость сталей.

- Получить закаленные на мартенсит образцы стали 40, 40ХНМА, 30, 30ХГСА и для сравнения обладающую высокой теплостойкостью высоколегированную инструментальную быстрорежущую сталь Р18.

- Замерить твердость после закалки и провести отпуск образцов при температуре 200°, 400°, 600°. Результаты записать в протокол №3 отчёта (приложение 4).

- Замерить и определить твердость по Бринеллю после отпуска, результаты записать в протокол №3 отчёта (приложение 4). Построить график зависимости твердость - температура отпуска.

- Сформулировать и записать вывод о влиянии температуры нагрева на твёрдость закалённых сталей.

Для выполнения работы необходимо знать следующие разделы программы:

1. Влияние легирующих элементов на феррит, изотермический распад аустенита, прокаливаемость, теплостойкость.

2. Маркировка легированных сталей.

3. Превращение при закалке и отпуске сталей.

Маркировка легированных сталей

Марка легированной стали состоит из сочетания букв и цифр, обозначающих ее химический состав. Легирующие элементы обозначаются буквами: Х (хром), Н (никель), Г(марганец), С (кремний), М (молибден), В (вольфрам), Т (титан), Ф (ванадий), Ю (алюминий), Д (медь), Б (ниобий), Р (бор), К (кобальт). Буквы пишутся после цифры, указывающей содержание углерода в сотых долях процента в конструкционных сталях и в десятых долях процента в инструментальных сталях. Если после буквы нет цифры, то содержание легирующего элемента стали до 1 – 1,5%. Исключение сделано для молибдена и ванадия, содержание которых в большинстве сталей 0,2 – 0,3%. Если легирующего элемента больше 1,5%, то цифра после буквы указывает его содержание в процентах. Например, марка 15Х обозначает сталь, имеющую в среднем 0,15% углерода и 1,0 – 1,5% хрома, сталь 35Г2 – 0,35% углерода и 2% марганца.

Отличие в обозначении качественных сталей от высококачественных заключается в том, что в конце марки высококачественной стали приписывается буква А (в стали ограничено содержание серы S < 0,03% и фосфора P < 0,03%, а также соблюдены все условия металлургического производства стали). Например, стали 40ХНМ – качественная, а 40ХНМА – высококачественная. Буква А в середине марочного обозначения указывает на наличие азота, специально введенного в сталь. Особо высококачественная сталь в конце марки обозначается буквой Ш (например, 30ХГС-Ш). У сталей, применяемых для изготовления отливок, в конце марки стоит буква Л (35Л, 30ХГСЛ).

Исключения:

• все инструментальные легированные, а также стали и сплавы с особыми физическими свойствами, нержавеющие и жаропрочные всегда высококачественные (или особовысококачественные), поэтому в марках этих сплавов буква А не указывается;

• шарикоподшипниковые хромистые стали обозначаются в начале марки буквами ШХ, содержание хрома в этих сталях указывается в десятых долях процента, а содержание углерода, одинаковое при разном содержании хрома не указывается (например, сталь ШХ15 содержит в среднем 1% углерода и 1,5% хрома;

• быстрорежущие стали для упрощения маркировки обозначаются буквой Р (режущие быстро), следующая за ней цифра указывает содержание вольфрама – главного легирующего элемента этих сталей в процентах. Другие элементы обозначаются как и в остальных сталях, если они присутствуют в количестве более 1% (в быстрорежущих сталях количество хрома в среднем 4%);

• электротехнические стали обозначаются четырьмя цифрами, первые три цифры в обозначении марки означают тип стали, четвертая – порядковый номер стали; нестандартные легированные стали, выплавляемые заводом “Электросталь” маркируют сочетанием букв ЭИ (электросталь исследовательская) или (П – пробная) и порядковым номером, например, ЭП53, ЭП54 ЭИ-415 и т.д. После промышленного освоения условное обозначение заменяют на марку, отражающую примерный состав стали.

Однако в ряде случаев для сокращения числа знаков в обоз­начении несколько отступают от точного соблюдения системы ГОСТов (особенно это относится к сложнолегированным ста­лям). Например, в инструментальных сталях, имеющих углеро­да больше 1%, цифры, обозначающие его содержание, полно­стью опускают. Так, инструментальная сталь с 1,45 – 1,70% С; 11,0 – 12,5%Cr и 0,5 – 0,8% Мо обозначается Х12М.

Несмотря на то, что для всех сталей невозможно применить в полном объеме систему маркировки ГОСТов, она все же наиболее удобна, наглядна и значительно превосходит в этом отношении принятую в других странах (США, Англии, Японии и др.) систему маркировки стали.

Таблица 2

Марки и составы цементуемых сталей, % (ГОСТ 4532 – 71)

№ пп	Марка стали	Химический состав, %
		C	Cr	Ni	Mn
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15	10 20 15Х 20Х 15ХР 20ХН 20ХГР 20ХНР 18ХГТ 30ХГТ 18ХНМФА 12ХН3 12Х2Н4 20Х2Н4 18Х2Н4В	0,07 – 0,13 0,17 – 0,24 0,12 – 0,18 0,17 – 0,23 0,12 – 0,18 0,17 – 0,23 0,18 – 0,24 0,16 – 0,23 0,17 – 0,23 0,24 – 0,32 0,16 – 0,21 0,09 – 0,16 0,09 – 0,16 0,16 – 0,22 0,14 – 0,20	– – 0,8 – 1,0 0,7 – 1,0 0,7 – 1,0 0,45 – 0,75 0,7 – 1,1 0,7 – 1,1 1,0 – 1,3 1,0 – 1,3 0,6 – 0,9 0,6 – 0,9 1,25 – 1,65 1,22 – 1,65 1,35 – 1,65	– – – – – 1,0 – 1,4 – 0,8 – 1,1 – 0,6 – 0,9 – 2,75 – 3,15 3,25 – 3,65 3,25 – 3,65 4,0 – 4,4	– – – – – – 0,7 – 1,0 – 0,8 – 1,1 – 0,8 – 1,1 – – – –

Таблица 3

Марки и химический состав сталей, подвергаемых азотированию.

Стали	Марка	Содержание, %
		C	Cr	Ni	W	др.
Конструкц. (машиностр.)	38ХМЮА 30Х2НВФА 18Х2Н4ВА 40ХНМА	0,35 – 0,42 0,27 – 0,34 0,14 – 0,21 0,36 – 0,44	1,35 – 1,65 1,6 – 2,0 1,35 – 1,65 0,6 – 0,9	≤0,25 1,4 – 1,8 4,0 – 4,4 1,25 – 1,75	- 1,2 – 1,6 0,8 – 1,2 0,8 – 1,2	AL 0,7 – 1,1 Mo 0,15 – 0,25 V 15 – 0,30 - Mo 0,15 – 0,25
Нержав., кислоупорн., жаростойк.	20Х13 12Х18Н9Т 4Х14Н14В2М	0,16 – 0,24 ≤ 0,12 0,4 – 0,5	12 – 14 17 – 20 13 – 15	≤ 0,5 8 – 11 13 – 15	- - 2,0 – 2,5	- Ti до 0,8 Mo 0,25 – 0,40
Инструм.	Х12Ф 4ХВ2С	1,45 – 1,7 0,35 – 0,45	11,0 – 12,5 1,0 – 1,3	≤0,35 ≤0,25	- 2,0 – 2,5	V 0,2 – 0,4 -

Отчёт по лабораторной работе №_

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ 40

Протокол № 1