4.2. Методика выполнения работы

Работу по определению величины зерна аустенита выполняют на образцах диаметром 10-15мм, высотой около 15мм, изготовленных из различных марок сталей. Все образцы клеймят порядковыми номерами. Клейма ставят на цилиндрической поверхности образцов.

Размер зерна аустенита выявляется согласно ГОСТ 5639-65 методами окисления, сетки феррита и цементации (рис.4.3). Дополнительные методические указания даны ниже при описании указанных методов выявления зерна. Определение размеров зерна производится путем сравнения со стандартной десятибалльной шкалой.

Для выполнения работы группа студентов разбивается на подгруппы по 2-3человека. Каждая подгруппа получает несколько образцов одной из марок стали, лабораторную электропечь, необходимые приборы и выполняет работу в объеме указанном преподавателем.

65

10. Превращения при отпуске

ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ

Ц е л ь р а б о р ы: изучение процессов, происходящих при отпуске, влияние температуры и длительности отпуска на микроструктуру и твердость закаленной стали.

10.1 Превращения в закаленной стали при нагреве (отпуске)

В большинстве случаев закалка не является окончательной операцией термической обработки, т.к. закаленная сталь при высокой твердости обладает повышенной склонностью к хрупкому разрушению и находится в напряженном состоянии. Заключительной операцией термической обработки является отпуск. Он служит для придания стали необходимых структуры и свойств, а также для снижения внутренних напряжений.

Отпуском называется нагрев закаленной стали до температур ниже Ас₁ и выдержка при температуре нагрева. Охлаждение производится обычно на воздухе.

Структура закаленной стали, состоящая из мартенсита и остаточного аустенита, неравновесная. При нагреве (отпуске) протекают процессы, приближающие сталь к равновесному, устойчивому состоянию. Принято выделять четыре температурных интервала и соответствующие им четыре превращения при отпуске. Это деление условно, но в некоторой мере отражает последовательность фазовых и структурных изменений, происходящих в закаленной стали при нагреве.

Первое превращение при отпуске относят к интервалу температур до 300 ^оС. При этих температурах протекает 1-я стадия распада мартенсита. На этой стадии происходит выделение значительной части углерода из пересыщенного α-твердого раствора путем двухфазного распада последнего с образованием метастабильного промежуточного карбида. Двухфазный характер распада состоит в том, что в стали одновременно существуют два твердых раствора углерода в α-железе: не испытавший распада твердый раствор с исходной концентрацией углерода и твердый раствор, обедненный углеродом вследствие выделения частиц карбидной фазы.

В области температур первого превращения образуется карбид Fe_xC_, который по своей природе отличается от стабильного карбида железа-цементита типом кристаллической решетки, химическим составом. В отличие от цементита промежуточную карбидную фазу обозначают ε-карбид. ε-карбид выделяется в виде очень дисперсных частиц пластинчатой формы, когерентных (сопряженных) с решеткой твердого раствора.

64

1. Почему снижается прокаливаемость заэвтектоидных сталй при закалке от обычниых температур (Ас₁ + 30 ^оС)?

2. Каково влияние легирующих элементов на прокаливаемость и чем оно объясняется?

3. Зависит ли прокаливаемость от температуры нагрева под закалку и длительности выдержки?

4. Чем объясняется различие механических свойств по сечению закаленного и высокоотпущенного изделия, если закалка была несквозной?

5. Почему при различных видах нагружения изделий требуется различная прокаливаемость стали?

6. Какое значение имеет выбор стали с надлежащей прокаливаемостью и почему?

7. Что такое критический диаметр и от чего он зависит?

8. Что называется идеальным критическим диаметром и для чего введено это понятие?

9. Объясните сущность метода торцевой закалки.

10. Какое практическое значение имеют данные, полученные при торцевой закалке?

11. Прокаливаемость стали, определенная методом торцевой закалки, составляет 18 мм. Найдите критический диаметр при закалке в воде и в масле.

25

а – сетка окислов

б – сетка феррита

в – сетка цементита

Рисунок 4.3 – Размер зерна аустенита, выявленный различными методами:

а – окисления;

б – сетки феррита;

в – цементации

26