Особенности термической обработки легированных сталей

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 20Следующая ⇒

При термической обработке легированных сталей происходят в основном те же процессы, что и при термической обработке углеродистых сталей. Но легирующие элементы влияют на положение критических точек при нагреве, на изотермический распад аустенита, на критическую скорость закалки, на прокаливаемость, на температуру мартенситного превращения, на превращения при отпуске. Так, все легирующие элементы, за исключением кобальта, замедляют изотермический распад аустенита. Кривые изотермического распада при этом смещаются вправо, что способствует уменьшению критической скорости закалки (рис.11.2.).

В связи с уменьшением критической скорости закалки охлаждать легированную сталь можно значительно медленнее по сравнению с углеродистой сталью. Поэтому закалку легированных сталей производят в масле. Нагрев легированных сталей при закалке идет до более высоких температур, так как повышается температура точек А_С1 и А_С3.

Прокаливаемость легированных сталей непосредственно связана с устойчивостью аустенита и критической скоростью закалки. Чем больше устойчив аустенит и меньше критическая скорость закалки, тем больше прокаливаемость. При отпуске легированных сталей идут в основном те же процессы – распад мартенсита и остаточного аустенита.

Однако многие легирующие элементы (W, V, Ti, Cr, Mn и т.д.) замедляют распад этих фаз, смещая его в область более высоких температур, и требуют большего времени выдержки. За счет этого твердость отпущенных легированных сталей сохраняется до более высоких температур, чем у углеродистых.

Практическая часть

Порядок выполнения работы

1. Изучить особенности микроструктуры сталей различных классов на микроскопе МИМ-7 (по коллекции образцов).

2. Произвести термическую обработку сталей 40, 40Х, 40ХС.

2.1. Замерить исходную твердость образцов.

2.2. Выбрать температуры закалки сталей 40, 40Х, 40ХС.

2.3. Произвести нагрев и охлаждение образцов этих сталей в воде.

2.4. Замерить твердость образцов после закалки.

2.5. Провести отпуск образцов при температуре 200, 400 и 600 ^оС.

2.6. Замерить твердость после отпуска.

2.7. Результаты замеров занести в таблицу 13.1:

Таблица 13.1

Протокол исследований

Марка стали	Температура нагрева под закалку, ^оС	Температура отпуска, ^оС	Твердость HRC
Исходная	После закалки	После отпуска



40Х


40ХС

3. Проанализировать влияние легирующих элементов на твердость после закалки и отпуска.

4. На основе полученных данных построить график зависимости твердости от температуры отпуска для каждой стали.

Содержание отчета

1. Основные классы легированных сталей.

2. Схематические рисунки и описание структур легированных сталей.

3. Описание особенностей термообработки легированных сталей.

4. Протокол исследований и графики «Температура отпуска – твердость».

5. Выводы о влиянии легирующих элементов на термическую обработку и свойства стали.

3. Контрольные вопросы

1. Как классифицируются легированные стали по назначению, структуре в равновесном и нормализованном состоянии?

2. Каким образом влияют легирующие элементы на свойства сталей, устойчивость фаз, температуру критических точек?

3. В чем особенности термической обработки легированных сталей?

Медь и сплавы на ее основе. Баббиты

Цель работы: изучение структур, свойств, маркировки и применения цветных сплавов.

Теоретическая часть

Общие сведения

Цветные металлы и сплавы широко применяются в автомобильном, тракторном и сельскохозяйственном машиностроении.

Цветные металлы и их сплавы применяют в виде катанных, прессованных и тянутых полуфабрикатов: листы, плиты, полосы, ленты, трубы, прутки, профили, проволока.

Медь

Состав и назначение технической меди регламентируется ГОСТ 859-78, включающим 5 марок меди чистотой от 99 до 99, 5 %.

Медь – металл красного цвета, имеет кристаллическую решетку гранецентрированного куба, температуру плавления – 1083 ^оС, удельный вес – 8, 9 г/куб.см.

Микроструктура прокатанной и отожженной меди представляет собой неправильно ограненные кристаллы с наличием двойников.

Кристаллы имеют розовую окраску, но вследствие анизотропии и разной кристаллографической ориентации кристаллов одни из них кажутся темнее, чем другие (рис. 14.1).

а)	б)

Рис. 14.1. Микроструктура меди (´ 100)

а) до травления; б) после травления

Наиболее ценными техническими свойствами меди, которые обуславливают ее широкое применение, являются:

1. Высокая электропроводность (второе место после серебра).Это свойство делает ее важнейшим материалом в электротехнике.

2. Высокая теплопроводность. Вследствие этого медь служит ценным материалом для изготовления корпусов холодильно- и теплообменных аппаратов.

3. Высокая коррозийная стойкость. Техническая медь устойчива против атмосферной коррозии и коррозии в пресной воде.

В связи с этим медные трубы применяются для трубопроводов забортной воды, топливных и масляных систем.

Медь хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии. При холодной деформации, а также после обработки резанием медь сильно наклепывается, что приводит к резкому увеличению предела текучести, к снижению пластических свойств. Для снятия наклепа и увеличения предела текучести (перед дальнейшей обработкой: протяжкой, калибровкой, развальцовкой) рекомендуется полный отжиг при температурах 500 – 700 ^оС с последующим охлаждением в воде или на воздухе.

Медь марок М0, М1, М2, М3, М4 сваривается удовлетворительно всеми известными в настоящее время способами сварки и хорошо паяется мягкими и твердыми припоями.

Основные вредные примеси меди – кислород, висмут, свинец.

Латуни

Латунями называются сплавы меди с цинком. В промышленности применяются латуни, содержащие до 44 % цинка. Сплавы с большим содержанием цинка, ввиду их малой пластичности, не применяются.

Многие ценные свойства латуней зависят от их структуры.

Как видно из диаграммы Сu – Zn (рис. 14.2), сплавы, содержащие до 39 % Zn, состоят из однородного твердого раствора цинка в меди – a-фазы. Эти сплавы называют a-латунями. Сплавы, содержащие от 39 до 44 % цинка, соответственно диаграмме, имеют двухфазную структуру, называют двухфазными или a+b - латунями.

Микроструктура a-латуни (рис. 14.3, а) представляет собой однородные кристаллы в форме многогранников. Кристаллы имеют желтую окраску, но вследствие анизотропии одни кристаллы кажутся светлыми, другие – темными.

	а)

б)

Рис. 14.2. Диаграмма состояния Cu–Zn	Рис. 14.3. Микроструктура латуней (´ 100): а) однофазная a-латунь; б) двухфазная a+b-латунь

Микроструктура двухфазной a+b-латуни состоит из светлых зерен a-твердого раствора и расположенных по границам этих зерен темных образований b-фазы (рис. 14.3, б). a-фаза обладает хорошими пластическими свойствами, b-фаза менее пластична. Поэтому a-латуни обладают лучшей пластичностью, но меньшей прочностью, чем a+b-латуни. На рис. 14.4 приведен график зависимости механических свойств латуни с повышением содержания в них цинка.

Рис. 14.4. Механические свойства латуней в зависимости от содержания цинка

Как видно из графика, при возрастании содержания цинка до 39 % (область a-фазы) увеличиваются и пластичность, и прочность латуней; при содержании цинка более 39 % (область a+b) прочность продолжает увеличиваться, а пластичность резко падает, что объясняется появлением и ростом количества твердой и хрупкой b-фазы.

Латуни применяют, главным образом, как деформируемые сплавы (листы, ленты, трубки, прутки) и в меньшей степени в качестве литейных сплавов для изготовления фасонных отливок.

Бронзы

Двойные или многокомпонентные сплавы меди с оловом, алюминием, свинцом, бериллием, кремнием и другими элементами называются бронзами. В зависимости от добавляемого элемента они называются соответственно: с цинком – оловянные бронзы; с алюминием – алюминивые; с бериллием – бериллиевые и сложные бронзы: с цинком и свинцом – оловянно-свинцовые, с алюминием и марганцем – алюминиево-марганцовистые и т.д.

Основные свойства, характерные для всех видов бронз: хорошие литейные и антикоррозийные свойства, хорошая обрабатываемость резанием. Наибольшее практическое применение в промышленности получили оловянные бронзы, содержащие до 12 – 14 % олова.

Согласно диаграмме состояния Cu–Sn (рис. 14.5), структура этих сплавов представляет собой однородный твердый раствор олова в меди – a-фазу, имеющую гранецентрированную кубическую решетку. При содержании Sn > 14 %, согласно диаграмме, появляется d-раствор на базе соединения Cu₃Sn.

Появление в структуре бронз d-фазы приводит к резкому ухудшению механических свойств бронзы (рис. 14.6), вследствие чего они не находят практического применения.


Рис. 14.6. Механические свойства оловянистых бронз в зависимости от содержания олова
Рис. 14.5. Диаграмма состояния Cu–Sn

Характерная микроструктура оловянной бронзы приведена на рис. 14.7.

Рис. 14.7. Микроструктура литой

оловянной бронзы (´ 100)

Бериллиевая бронза отличается от остальных высокой твердостью и упругостью. Бериллиевая бронза Бр.Б2 (с 2 % Ве), обладая высокой прочностью и упругостью при одновременно высокой химической стойкости, хорошей свариваемости, обрабатываемости резанием, широко применяется для ответственных пружин, мембран, пружинящих контактов.

Алюминиевые бронзы, содержание 5 – 10 % Al, обладают ценными механическими и технологическими свойствами: высокой прочностью и жидкотекучестью, дают концентрированную усадочную раковину. Алюминиевые бронзы применяют для изготовления ответственных деталей: втулок, направляющих седел, фланцев, винтов высшего класса.

⇐ Предыдущая 11 12 13 14 151617 18 19 20 Следующая ⇒