Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Линия диаграммы «железо-цементит», на которой



расположены критической точки Ас3 ……

1. GS

2. ECF

3. SE

4. PSK

Какая структура имеет наибольшую твердость

1. перлит;

2. мартенсит;

3. сорбит;

4. троостит.

 

В какой среде охлаждаются заготовки при отжиге?

1. на воздухе;

2. с печью;

3. в воде;

4. минеральное масло.

 

11.6.6. Термическая обработка заключающаяся в нагреве стали до температуры на 30-50 градусов выше Ас3 или Асm и охлаждением на воздухе называется…

1. нормализацией;

2. улучшением;

3. полным отжигом;

4. закалкой.

 

Наиболее мягкий и пластичной фазой, железоуглеродистых

сплавов при комнатной температуре является…

1. аустенит;

2. цементит;

3. перлит;

4.феррит.

Линия диаграммы «железо-цементит», на которой

расположены критической точки Ас1……

1. GS

2. ECF

3. SE

4. PSK

 

При нормализации стали ее охлаждение с температуры

нагрева производят ...

1. на воздухе

2. в подогретом масле

3. в воде

4. с печью

По структуре в отожженном состоянии сталь У10А

относится к…

1. заэвтектоидным;

2. эвтектоидным;

3. доэвтектоидны;

4. ледебуритным.

11.6.11. Диффузионный отжиг проводят с целью…

1. уменьшения дендритной ликвации;

2. снятия наклепа холоднодеформированного металла;

3. снятия остаточных напряжений;

4. получения зернистого перлита.

 

11.6.12. Структура стали У8 в отоженном состоянии…

1. мартенсит

2. феррит и перлит

3. ледебурит

4. перлит

Структура доэвтектоидной стали после полного отжига..

1. мартенсит

2. феррит + перлит

3. пластинчатый перлит

4. цементит + перлит

 

К полному возвращению свойств наклепанного металла в

исходное (до деформации) состояние приводит процесс:

1. нормализации;

2. аустенизации;

3. возврата;

4. рекристаллизации;

5. сфероидизации.

 

Термическая обработка , при которой сталь нагревают

выше линии “АС3”, выдерживают и охлаждают с печью

1. отжиг;

2. нормализация;

3. полная закалка;

4. диффузионный отжиг.

Критерии оценки работы обучающихся

· знает классификацию видов термической обработки стали;

· знает, как изменяется структура в сплавах при нагреве и охлаждении;

· знает термины: полный отжиг, неполный отжиг, отжиг на зернистый перлит, нормализационный отжиг;

· умеет проводить микроанализ отожженной стали;

· умеет пользоваться микроскопом;

· умеет самостоятельно находить информацию о термической обработке стали в справочнике, учебнике, интернете;

· умеет применять полученные знания на практике, реализацию единства интеллектуальной и практической деятельности;

· умеет аргументировать свои заключения, выводы;

· владеет приемами наблюдения и рассуждения;

· демонстрирует активность на занятии;

· своевременность, точность и полнота подготовленного материала;

· аккуратность выполнения работы;

· отвечает на предложенные в методичке контрольные вопросы и тесты;

· работа защищена в срок.

Список литературы

11.8.1. Бондаренко Г.Г. Материаловедение: учеб/ Г.Г. Бондаренко, Т.А. Кабанова, В.В. Рыбалко; под ред. Г.Г. Бондаренко. – М.:Высш. шк.,2007. – 360с.: ил.

11.8.2.Материаловедение и технология металлов: учеб. для студ. машиностроит. вузов/ Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин и др.:.Ред. Г.П. Фетисов. – М.: Высш. шк., 2002. – 638с.: ил.

11.8.3. Материаловедение, Ю.М.Лахтин, В.П.Леонтьева: М. Машиностроение, 2004, 528с.

11.8.4. Ржевская С.В. Материаловедение: Учеб. для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2005. – 456с.

11.8.5. http://e.lanbook com-издательство «Лань» электронно-библиотечная система «Инженерные науки».

11.7.6. http://elib. tsogu.ru - электронно-библиотечная система Elib, полнотекстовая база данных ТюмГНГУ.

 

Лабораторная работа №12

 

Закалка и отпуск углеродистой стали

Цель работы

 

12.1.1. Изучение физических процессов при термообработке стали и ее влияние на изменение механических свойств.

12.1.2. Изучение влияния содержания углерода и режима закалки (температуры нагрева и скорости охлаждения) на структуру и свойства закаленной стали.

12.1.3. Овладение методикой проведения закалки и отпуска углеродистой стали.

12.1.4. Изучить микроструктуры закаленной и отпущенной стали.

12.1.5. Построить кривые влияния отпуска на изменение твердости.

 

Приборы и материалы

Прибор Роквелла для измерения твердости, лабораторная электрическая печь, микроскоп, образцы стали 45, плакаты.

Основные теоретические сведения

Закалка

Закалкой называется термообработка, состоящая из нагрева доэвтектоидных сталей выше критической точки Ас3, эвтектоидных и заэвтектоидных сталей выше Ас1 на 30...50°С, выдержки при данной температуре и последующего охлаждения со скоростью больше критической (минимальная скорость охлаждения, обеспечивающая превращение переохлажденного аустенита в мартенсит). Цель: получение неравновесной структуры - пересыщенного твердого раствора углерода в a-железе - мартенсита. Практическая цель - получение максимальной твердости, возможной для данной марки стали.

При скорости охлаждения больше критической углерод не успевает выделиться из кристаллической решетки (в соответствии с ее перестройкой из g-железа в a-железо), в результате чего образуется однофазный перенасыщенный твердый раствор углерода в a-железе, который получил название мартенсита. Рис.12.1.Температурные

ин­тервалы термической обработки стали

При этом наблюдаются значительные искажения пространственной решетки, создается высокая плотность порогов дислокации, нарушается равенство межатомных сил и в стали накапливается значительная внутренняя потенциальная энергия. Сталь приобретает высокую твердость, но ее пластичность при этом падает. В зависимости от температуры нагрева стали различают следующие виды закалок.

Полная закалка - нагрев стали выше критической точки Ас3 на 30...50°С с последующим охлаждением со скоростью больше критической (рис.12.1). Структура стали при этом состоит из мелкоигольчатого мартенсита, а при со­держании углерода более 0,6%, кроме мартенсита, имеется небольшое количество остаточного аустенита. Пол­ная закалка применяется только для доэвтектоидных сталей.

При нагреве доэвтектоидных сталей между линиями Ас1 и Ас3 получается структура, состоящая из аустени­та и феррита, и поэтому после закалки в этой области температур структура состоит из мартенсита и феррита. Такая закалка называется неполной. Наличие феррита ведет к снижению твердости закаленной стали и не вызы­вает заметного увеличения ударной вязкости. Подоб­ный технологический процесс термической обработки – брак производства.

Перегрев стали, т.е. нагрев ее до температур, пре­вышающих температуры критической точки Ас3 на 150... 200°С, вызывает рост зерен аустенита, что увеличивает склонность стали к появлению деформации и образова­нию трещин при закалке. Структура такой стали сос­тоит из крупноигольчатого мартенсита и обладает пони­женной ударной вязкостью.

Неполная закалка применяется для заэвтектоидных сталей; нагрев стали выше критической точки Ас1 на 30...50°С с последующей выдержкой и охлаждением со скоростью больше критической. Структура заэвтектоидной стали после неполной закалки состоит из мартен­сита, вторичного цементита и остаточного аустенита. Цементит обладает высокой твердостью и не снижает твердости закаленной стали; аустенит, наоборот, мягче мартенсита и снижает общую твердость. Закалка заэвтектоидных сталей с температур, превышающих линию Аcm, ведет к получению крупноигольчатого мартенсита с большим количеством остаточного аустенита. Такая структура создает в стали повышенные внутренние на­пряжения, коробление, трещины и пониженную удар­ную вязкость. Повышение содержания углерода в заэвтектоидных сталях значительно снижает линии начала и конца мартенситных превращений (рис.12. 2).

Рис.12.2. Зависимость по­ложения линий мартенситных превращений от концентрации углерода в стали

 

Конец мартенситного превращения оказывается в области от­рицательных температур, что приводит к увеличению ко­личества остаточного аустенита при закалке.

Критическая скорость охлаждения при закалке углеродистых сталей составляет не менее 400 °С/c. Такая скорость достигается при охлаждении в воде или водных растворах солей (NaCl) и щелочей (NaOH), увеличивающих охлаждающую способность воды. В воде закаливают углеродистые стали, содержащие более 0,3% С. При меньшем содержании углерода эти стали практически не закаливают, так как скорость охлаждения стали даже в воде меньше необходимой критичес­кой скорости закалки. При этом деталь необходимо энергично перемещать в закалочной жидкости, чтобы удалять с поверхности металла образующийся пар, который замедляет охлаждение. Для легированных сталей критическая скорость охлаждения значительно ниже, что позволяет применять более мягкие закалочные среды – минеральные масла или растворы полимеров.

Закалка является наиболее «жесткой» из всех операций термообработки, так как сталь испытывает резкое снижение температуры. При этом в деталях возникают большие внутренние напряжения. Они складываются из термических напряжений, возникающих из-за разности температур на поверхности и в сердцевине детали при быстром охлаждении, и структурных напряжений, образующихся за счет объемных изменений при мартенситном превращении.

По способу охлаждения можно также выделить разновидности закалки (рис.12.3):

1) непрерывная закалка (закалка в одной среде) – кривая 1. Это наиболее простой способ, но при этом в детали появляются большие внутренние напряжения.

2) закалка в двух средах, или прерывистая закалка (кривая 2), заключается в том, что сталь быстро охлаждается в интервале температур 750–400 °С, а затем деталь переносится в другую, более мягкую, охлаждающую среду, и в мартенситном интервале охлаждение происходит замедленно.

Рис.12.3. Это приводит к уменьшению возникающих при закалке внутренних напряжений и снижает вероятность появления трещин. Примером такой закалки может быть процесс с охлаждением вначале в воде, а затем в масле.

3) ступенчатая закалка (кривая 3) производится погружением нагретой детали в жидкую среду с температурой на 20-30° выше точки Мн. При этом обеспечивается быстрое охлаждение стали в верхней области температур, а затем делается выдержка, во время которой температура по сечению детали выравнивается, и термические напряжения уменьшаются. Затем детали вынимаются из закалочной ванны, и дальнейшее охлаждение происходит в другой среде, чаще всего на воздухе или в масле. В этом случае мартенситное превращение происходит при медленном охлаждении, в условиях меньших внутренних напряжений. В качестве жидких сред для ступенчатой закалки используют расплавы щелочей, селитры, легкоплавких металлов.

4) Изотермическая закалка (кривая 4) существенно отличается от других способов. Здесь выдержка в охлаждающей среде при температуре бейнитного превращения продолжается до полного распада аустенита. Во всех предыдущих случаях при закалке происходит образование мартенситной структуры, а в этом случае - бейнита.

При изотермической закалке напряжения в детали минимальны, исключается образование трещин, деформации значительно меньше. Кроме того, у некоторых легированных сталей (пружинных, штамповых) этот способ закалки позволяет получать оптимальное сочетание прочности и пластичности.

Итак, ступенчатая и прерывистая закалка уменьшают закалочные напряжения, поскольку разница температур на поверхности и в центре детали уменьшается. Но из-за очень маленького периода существования переохлажденного аустенита в углеродистых сталях ступенчатую и изотермическую закалку чаще применяют для легированных сталей.

Возможные дефекты закалки:

а) перегрев – крупное зерно;

б) пережог – окисление границ зерен, очень крупное зерно;

в) недогрев – у доэвтектоидных сталей закалка из интервала Ас1-Ас3 приводит к двухфазной структуре (мартенсит + феррит) и низким механическим свойствам;

г) коробление и трещины – вызываются внутренними напряжениями.

Удельный объем мартенсита больше удельного объема аустенита, что вызывает напряжения в структуре стали. Особенно это опасно для деталей сложной формы и при сложении структурных напряжений с термическими, возникшими из-за разности температур на поверхности и в центре детали.

Чтобы избежать коробления, тонкие изделия – пилы, ножовочные полотна, бритвы – охлаждают заневоленными в специальных закалочных прессах.

С технологией закалки тесно связаны два важных понятия.

Закаливаемость - это способность стали получать высокую твердость при закалке. Закаливаемость зависит от содержания углерода в стали и характеризуется максимальной возможной твердостью (HRC) для данной марки.

Прокаливаемость- это способность стали получать закаленный слой определенной глубины. Скорость охлаждения уменьшается от поверхности детали к центру, поэтому при большой толщине детали может оказаться, что в ее сердцевине скорость охлаждения меньше критической. В этом случае на мартенсит закалится только поверхностный слой детали, а сердцевина будет незакаленной, с мягкой феррито-перлитной структурой.







Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-09; Просмотров: 316; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.007 с.) Главная | Обратная связь