Часть 1. Структура сталей
Теоретическая часть
|
Рис. 3 Диаграмма состояния Fe-C (Fe-Fe3C) |
таблица 5
Фаза |
Название |
Условное обозн. |
Крист. решетка |
Твердость НВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Трёхфазные превращения в системе Fe-Fe3C:
Стали -
Классификация сталей
Таблица 6
а) по структуре стали подразделяют на:
Марка стали |
Доэвтектоидная |
Эвтектоидная |
Заэвтектоидная |
% С |
|
|
|
Структура при tкомн |
|
|
|
Схематичная структура |
|
|
|
Структура (фото) |
|
|
|
б) по применению стали подразделяют на:
Практическая часть
Задание 9. Используя диаграмму состояния «железо-углерод» (рис. 3), записать процесс формирования структуры сталей с содержанием углерода: 0,01; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,2%.
Часть 2. Структура чугунов
Теоретическая часть
Чугуны –
Классификация белых чугунов
Таблица 7
по структуре белые чугуны подразделяют на:
Марка чугуна |
Доэвтектический |
Эвтектектический |
Заэвтектический |
% С |
|
|
|
Структура при tкомн |
|
|
|
Структура (фото) |
|
|
|
серые, ковкие и высокопрочные чугуны.
Структура серых, ковких и высокопрочных чугунов |
|||
|
|
||
чугун серый на феррито-перлитной основе |
чугун ковкий на ферритной основе |
||
Формы графитных включений: |
|||
|
|
|
|
пластинчатая |
шаровидная |
хлопьевидная |
|
Практическая часть
Задание 10. Используя диаграмму состояния «железо-углерод» (рис. 3), записать процесс формирования структуры чугунов с содержанием углерода: 2,5; 4,3; 5,5%.
Лабораторная работа № 9
«Термическая обработка углеродистых сталей»
Цель работы:
Теоретическая и практическая части
Отжиг -
Задание 11. По экспериментальным данным таблицы 8 построить график зависимости механических свойств от температуры отжига для исследуемых сталей. По графикам определить температуру начала рекристаллизации и оптимальную температуру отжига.
Таблица 8
Марка стали |
Мех. свойства |
Механические свойства после отжига при температурах, С |
||||||
исх. |
200 |
400 |
500 |
550 |
600 |
800 |
||
Сталь 45 |
σв, МПа |
|
|
|
|
|
|
|
, % |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод:
Закалка -
Задание 12. По экспериментальным данным таблицы 9 построить график зависимости твердости от температуры нагрева под закалку исследуемых сталей. Определить и обосновать оптимальную температуру закалки и указать структуру для каждой исследуемой стали.
Таблица 9
Марка стали |
Твердость (HB) после закалки с температур,С |
|||
700 |
750 |
850 |
900 |
|
Сталь 45 |
|
|
|
|
У12 |
|
|
|
|
Вывод:
Задание 13. По экспериментальным данным таблицы 10 построить две графические зависимости:
1. зависимость твердости НВ от температуры нагрева для двух сталей (после закалки в воде). Определить по графикам оптимальные температуры нагрева под закалку для каждой стали;
2. зависимость твердости НВ от скорости охлаждения сталей после нагрева до оптимальных температур.
Объяснить оптимальные условия закалки двух сталей, указать структуру в закаленном состоянии.
Таблица 10
Марка стали |
Твердость (НВ) в исходном состоянии |
Температура нагрева образцов, С |
Твердость (НВ) после охлаждения |
||
в воде (600С/сек) |
в масле (150С/сек) |
на воздухе (30С/сек) |
|||
Сталь 45 |
|
700 |
|
|
|
750 |
|
|
|
||
850 |
|
|
|
||
900 |
|
|
|
||
У12 |
|
700 |
|
|
|
750 |
|
|
|
||
850 |
|
|
|
||
900 |
|
|
|
||
Вывод:
Отпуск –
Задание 14. По экспериментальным данным таблицы 11 построить график зависимости механических свойств от температуры нагрева при отпуске для исследуемых сталей. Дать объяснение характеру полученной зависимости. Определить оптимальную температуру отпуска и указать структуру сталей, отпущенных при оптимальной температуре.
Таблица 11
Марка стали |
Мех. свойства после закалки |
Механические свойства после отпуска при температуре,С |
|||||
100 |
200 |
400 |
500 |
600 |
|||
Сталь 45 |
σв, МПа |
|
|
|
|
|
|
, % |
|
|
|
|
|
|
|
У12 |
σв, МПа |
|
|
|
|
|
|
, % |
|
|
|
|
|
|
|
Вывод:
Задание 15. По экспериментальным данным таблицы 12 построить график зависимости твердости от температуры нагрева при отпуске для исследуемых сталей. Дать объяснение характеру полученной зависимости. Определить оптимальную температуру отпуска и указать структуру сталей, отпущенных при оптимальной температуре.
Таблица 12
Марка стали |
Оптимальный режим закалки |
Твердость (HRC) после закалки |
Твердость (HRC) после отпуска при температуре, С |
|||
100 |
200 |
400 |
600 |
|||
Сталь 45 |
|
|
|
|
|
|
У12 |
|
|
|
|
|
|
Вывод:
Лабораторная работа №10
«Изучение структуры термически обработанных
углеродистых сталей»
Цель работы:
Теоретическая часть
Практическая часть
Задание 16. По полученным микрошлифам термически обработанных сталей под микроскопом изучить микроструктуру. Зарисовать структуру стали с указанием структурных составляющих, класса и режимов термической обработки. Данные занести в таблицу 13.
Таблицу 13
Класс стали |
Структура стали |
Режим термической обработки |
Структура (схема) |
Структура (фото) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лабораторная работа №11
«Кинетика роста зерна аустенита»
Цель работы:
Теоретическая часть
Практическая часть
Задание 17. По экспериментальным данным вычислить среднюю площадь зерна. Данные занести в таблицу 14. По полученным данным построить график зависимости средней площади зерна от температуры нагрева. Установить наследственную склонность к росту зерен аустенита сталей 20 и 30ХГСА и объяснить полученные данные.
Таблица 14
Марка стали |
Средняя площадь зерна (мкм2) при температуре, С |
|||
900 |
950 |
1000 |
1100 |
|
Сталь 20 |
|
|
|
|
30ХГСА |
|
|
|
|
|
a – средняя площадь зерна аустенита, мкм2; F – площадь, на которой проводится расчет, мм2; m – увеличение микроскопа N – число зёрен |
,
где
Вывод:
Лабораторная работа №12
«Изотермическая обработка стали»
Цель работы:
Теоретическая часть
Практическая часть
Задание 18. По экспериментальным данным таблицы 15 для стали 38ХА построить график зависимости твердости от времени изотермической выдержки для каждой температуры. По графику определить величину инкубационного периода, время начала и окончания распада аустенита при каждой температуре.
Таблица 15
№ обр. |
Условия предварит. нагрева |
Условия изотермической выдержки |
Твердость HRC |
Условия предварит. нагрева |
Условия изотермической выдержки |
Твердость HRC |
||
t С |
в |
t С |
в |
|||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||
3 |
|
|
|
|
||||
4 |
|
|
|
|
||||
5 |
|
|
|
|
||||
6 |
|
|
|
|
||||
7 |
|
|
|
|
||||
8 |
|
|
|
|
||||
9 |
|
|
|
|
||||
10 |
|
|
|
|
||||
11 |
|
|
|
|
||||
Вывод:
Задание 19. Определить по диаграмме (рис. 4) микроструктуру образцов из стали 38ХА после изотермической обработки по режимам, приведенным в таблице 16. Схематично зарисовать ее, с указанием структурных составляющих. Объяснить влияние хрома на кинетику изотермического превращения.
Таблица 16
Температура предварительного нагрева, С |
Условия изотермической выдержки |
Охлаждающая среда |
|
t, С |
в, сек |
||
850 |
650 |
2 сек., 20 сек., 200 сек. |
вода |
550 |
1 сек., 50 сек., 1800 сек. (30 мин.) |
||
400 |
2 сек., 20 сек., 400 сек. (6мин. 40сек.) |
||
|
||
Рис. 4. Диаграмма изотермического превращения аустенита стали 38ХА |
||
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Вывод:
Лабораторная работа №13
«классификация Легированных сталей»
Цель работы:
Теоретическая часть
Маркировка сталей
А - азот N К – кобальт Co T - титан Ti Б – ниобий Nb В – вольфрам W Х – хром Cr |
Г – марганец Mn Д – медь Cu Е – селен Se Ю – алюминий Al М – молибден Mo Ц – цирконий Zr |
Н – никель Ni П – фосфор P Р – бор B С – кремний Si Ф – ванадий V |
«А» - в начале марки – сталь автоматная повышенной обрабатываемости А35Г2
«А» - в середине марки – сталь, легированная азотом 16Г2АФ
«А» - в конце марки – сталь высококачественная 30ХГСА