2.2 Экспериментальная часть

В работе изучается влияние типа охлаждающей среды и массы изделия на скорость охлаждения, а также изменение скорости при охлаждении с печью.

14

Охлаждение образцов от температуры 900 ⁰С осуществляют в воде, масле, на воздухе и с печью.

В работе используют стальные образцы различной величины и массы, с зачеканенными вовнутрь термопарами, а также массивную термопару, выполненную из проволоки диам. 3-4 мм.

Для регистрации температуры образцов при охлаждении их в воде и масле, для массивной термопары – и на воздухе, используют магнитоэлектрический осциллограф, а для охлаждения образцов на воздухе и с печью – милливольтметр. Считывание показаний милливольтметра осуществляется при охлаждении на воздухе – через 20 с, при охлаждении с печью – через 60 с. Результаты регистрации показаний милливольтметра и расшифровки осцилограммы заносят в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 – Результаты определения скорости охлаждения

№ опыта	Тип нагрева, размеры образца, его масса	Временные интервалы замера, с	Температура, оС		Vохл	Приме-чание
			экспери-менталь-ная	расчет-ная

По результатам опыта строятся графические зависимости в координатах время-температура.

Средние скорости охлаждения определяют в интервалах 750-900 ^оС, 700-800 ^оС, 600-750 ^оС, 500-600 ^оС и во всем температурном диапазоне.

На основании полученных значений скоростей охлаждения осуществляют их сравнительную характеристику.

Экспериментальные результаты сравниваются с расчетными для конкретных условий охлаждения. Расчет осуществляется согласно программы ПЭВМ.

2.3. Содержание отчета

1. Название работы. Цель работы.

2. Краткие теоретические сведения о способах регламентации скорости охлаждения.

3. Методика выполнения работы.

4. Результаты работы в форме таблиц и графиков.

5. Выводы.

75

назначают выше Ас₃ соответственно исходному содержанию углерода в стали (обычно 920-950 ^оС). При таком нагреве растворяется также цементитная сетка в поверхностном слое.

Охлаждение производится в масле или на воздухе (нормализация), поскольку первая закалка еще не формирует окончательных свойств изделия. Важно, чтобы охлаждение было достаточно быстрым во избежание выде-ления вторичного цементита в виде сетки. Для высоко-углеродистой поверхности температура первой закалки соответствует перегреву стали. Вторая закалка преследует цель устранить перегрев в поверхностном слое и придать ему высокую твердость, поэтому температура нагрева берется выше Ас₁, как для заэвтектоидной стали (760-780 ^оС).

Двойная закалка обеспе-чивает наивысшее качество металла, поэтому применяется для особо ответственных изделий.

Рисунок 11.3 – Режимы терми-

ческой обработки цементован-

ных изделий

Этот вид закалки используется сравнительно редко вследствие всей сложности и трудоемкости. Кроме этого, двойной нагрев приводит к повышенному короблению изделий, усиливается опасность обезуглероживания.

Одинарная закалка (рис. 11.3, б) производится от температуры 840-870 ^оС, находящейся между температурами Ас₁ и Ас₃. Она обеспечивает достаточно хорошее качество изделий и широко применяется в термических цехах.

Если детали изготовлены из хромоникелевых сталей 20ХН3А, 18Х2Н4ВА и других, то даже при медленном охлаждении после цементации в них сохраняется большое количество остаточного аустенита. Для его разложения рекомендуется перед закалкой проводить высокий отпуск при температуре 600-650 ^оС.

74

При медленном охлаждении от температуры цементации происходит распад аустенита с образованием структур, соответствующих содержанию углерода на данном расстоянии от поверхности. Поэтому в микроструктуре цементованного слоя различают 3 зоны, показанные на рис. 11.2,а:

1 – заэвтектоидная зона – с содержанием углерода более 0,8-0,9 %, имеет структуру перлита и вторичного цементита (светлая сетка);

2 – эвтектоидная зона со структурой одного перлита, содержание углерода около 0,8%;

3 – доэвтектоидная зона, содержащая углерода менее 0,7-0,8%. Ее структура состоит из перлита и феррита, причем количество феррита непрерывно возрастает по мере приближения к сердцевине и плавно переходит в структуру сердцевины 4 с исходным низким содержанием углерода.

Так как четко разграничить доэвтектоидную зону и сердцевину по микроструктуре затруднительно, обычно определяют не полную глубину цементованного слоя, а так называемую техническую глубину (рис. 11.2,в).

За техническую глубину цементованного слоя принимают сумму толщин заэвтектоидной, эвтектоидной и половины доэвтектоидной зоны (50% перлита и 50% феррита).