Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Структура получаемая после закалки и среднего отпуска

Структура стали после закалки и отпуска

Сталь после закалки: структура и свойства

Сталь в обычном виде – довольно мягкий и податливый к обработке металл. Особая прочность некоторым маркам (это так называемые стали обыкновенного качества, производимые согласно требованиям ГОСТ 380) и не требуется: тех показателей, что были получены после выплавки, вполне хватает, например, канализационным люкам или оградительным решёткам. Но есть категории сталей – конструкционные и инструментальные, которым изначальных прочностных показателей мало. Их надлежит подвергать термической обработке. Основным её видом считается закалка.

Закалка: сущность операции

Как известно, любая сталь представляет собой твёрдый раствор углерода в основной структуре α-железа. При этом марка определяет процентное содержание углерода (например, марка «сталь 65» означает, что в её составе содержится 0,65% С, сталь У13 содержит около 1,3% С, и так далее). Однако этот элемент – довольно химически активный, поэтому в процессе выплавки (при 1600…2000 °С) он активно связывается железом, образуя в результате цементит Fe3C. Всё остальное представляет собой феррит – достаточно мягкую структурную составляющую. Большое количество феррита в малоуглеродистых сталях обуславливает их повышенную пластичность, причём даже в холодном состоянии. Это не касается сталей:

  1. легированных (они производятся согласно требованиям ГОСТ 4543);
  2. подшипниковых по ГОСТ 801;
  3. рессорно-пружинных по ГОСТ 2052 и ГОСТ 14959;
  4. всех типов инструментальных, как легированных, так и нелегированных.

Чтобы понять эффективность закалки, необходимо обратиться к структуре стали после выплавки и последующей горячей прокатки на необходимый профиль – полосу, пруток или специальный профиль (уголок, швеллер и т.п.).

Любая сталь имеет кристаллическую структуру, которую составляет бесконечное множество кристаллов. Если лить сталь с последующим охлаждением расплава, то эти кристаллы превращаются в многогранные образования, называемые зёрнами. Поскольку при этом происходит активное насыщение кислородом, между смежными кристаллами возникают пустоты, которые в процессе охлаждения слитка постепенно заполняются серой, фосфором и прочими легкоплавкими неметаллическими включениями. Это не только снижает пластичность (фосфор и сера – весьма хрупкие химические элементы), но и способствует появлению весьма грубых скоплений зёрен, что делает металл неравномерным по своей плотности. Обрабатывать такие изделия невозможно – слиток начнёт раскалываться. Поэтому сразу после выплавки выполняется прокатка, в ходе которой исходные дефекты залечиваются, и структура становится более однородной. Соответственно, увеличивается плотность, а также исчезают поверхностные трещины.

Температура заготовки в зависимости от цвета при нагреве

Пластическая деформация положительно влияет только на макроструктуру. За изменение микроструктуры отвечает закалка – совокупность технологических методов термической обработки, суть которых состоит в увеличении прочностных показателей стали. Смысл закалки заключается в том, чтобы зафиксировать ряд высокотемпературных составляющих микроструктуры (придающих стали стойкость) для обычных условий эксплуатации изделий. Соответственно, сталь, не изменяя своего химического состава, резко повысит уровень своих некоторых механических характеристик:

  1. предела временного сопротивления σв, МПа;
  2. предела текучести σт, МПа;
  3. предела усталости σи, МПа;
  4. твёрдости по Бринеллю HB или Роквеллу НRC.

При этом некоторые показатели – в частности, ударная вязкость, относительное удлинение, – после закалки становятся ниже. Если это критично с точки зрения последующей эксплуатационной стойкости детали (а в большинстве случаев так и происходит), то правильно после её закалки выполнить ряд дополнительных операций: отпуск, старение и др.

Температурные изменения в структуре

Закалка проводится весьма часто для продукции, изготовленной из качественных конструкционных сталей, содержащих более 0,4% С, и практически всегда – для конструкционных легированных сталей, поскольку именно для них обычно и предъявляются повышенные прочностные требования.

Выбор режима закалки зависит от предназначения детали. Наиболее распространены следующие технологии:

  • Термообработка малоуглеродистых конструкционных сталей (менее 0,2% С), для которых необходимо сочетание поверхностной твёрдости с достаточно вязкой сердцевиной. В этом случае сначала выполняют цементацию — насыщение поверхности дополнительным количеством углерода, а уже потом сталь закаливают;
  • Термообработка среднеуглеродистых сталей с 0,3…0,6% С. Они применяются для производства ответственных машиностроительных изделий сложной формы, которые работают в условиях знакопеременных нагрузок. Нормализация всегда выполняется после закалки;
  • Химико-термическая обработка, которая выполняется относительно высоколегированных сталей, где глубинные слои могут оставаться вязкими. Основные варианты исполнения такой обработки – цианирование, нитридирование, сульфурирование – производятся также после закалки.

3 формы кристаллов железа в сверхвысокоуглеродистой стали

Все конструкционные стали относятся к виду доэвтектоидных: процентное содержание углерода в них не превышает 0,8%. В структуре стали после закалки в зависисмотси от условий нагрева имеются следующие составляющие:

  1. В диапазоне температур до 723 °С – феррит и перлит (перлит представляет собой механическую смесь феррита и цементита, куда подмешиваются и карбиды легирующих элементов).
  2. Выше этой температуры и до 850…900 °С– смесь феррита с аустенитом, причём область устойчивого существования структуры зависит от процента углерода, и постепенно снижается от диапазона 950…723 °С до 0.
  3. Ниже этой температурной линии структура является уже чисто аустенитной.

Для отображения динамики структурных изменений в конструкционных сталях при их нагреве широко применяется известная диаграмма «железо-углерод», по которой устанавливают режимы закалки и последующего отпуска. Часто тут же приводятся и фотографии структурных составляющих.

Режимы закалки

Поскольку при закалке растут не только прочностные характеристики, но и хрупкость, технология правильного ведения процесса состоит в том, чтобы, с одной стороны, зафиксировать так можно большее количество остающегося аустенита, а другой стороны, снизить негативные проявления таких изменений. Особенно это важно для деталей сложной формы, где уже имеются концентраторы напряжений.

Задача решается ускоренным охлаждением деталей, нагретых выше температуры аустенитного превращения на 30…50 °С, с последующим отпуском. В качестве охлаждающей среды используется вода или масло, а итогом такого охлаждения является появление в микроструктуре мартенсита – пересыщенного твёрдого раствора углерода в железе. Мартенсит — значительно более твердая структура, с иным типом кристаллической решётки и игольчатой структурой кристаллов. Он считается так называемой метастабильной фазой, которая в обычных условиях существовать не может.

Закалка подразделяется на следующие виды:

  1. Изотермическую, при которой выполняется непрерывное охлаждение в масле, либо в расплавах солей хлоридов бария и натрия. В результате аустенитное превращение протекает полностью, а в закалённом продукте исключаются трещинообразование и коробление. Изотермическая закалка и отпуск обязательны для конструкций сложной формы и значительных габаритных размеров.
  2. Ступенчатую, при которой после закалки в ванне до окончания мартенситного превращения и выравнивания температурных перепадов по всему сечению, продукцию извлекают из закалочной ёмкости, и в дальнейшем охлаждают уже на спокойном воздухе.
  3. Сквозную, применяемую для деталей небольших размеров. В результате получается наивысшая равномерность механических свойств.

Три вида отпуска после закалки

Особенности закалки инструментальных сталей заключаются в том, что они работают при гораздо повышенных эксплуатационных нагрузках: например, для тяжелонагруженного инструмента они достигают 3000…3500 МПа. Поэтому крайне важно обеспечить удовлетворительное сочетание всех прочностных параметров. Принципиальным отличием всех режимов закалки инструментальных сталей является обязательность отпуска непосредственно после закалки.

Наилучший результат дают следующие режимы закалки:

  1. Изотермическая.
  2. Закалка с самопроизвольным отпуском, при которой нагретую деталь кратковременно извлекают из охлаждающей среды (масла), очищают от образовавшейся плёнки окислов, после чего вновь опускают в масляную ванну.
  3. Чистая, при которой нагрев ведут в печах с контролируемой атмосферой, свободной от окислов.
  4. Светлая, когда продукция нагревается в щелочных расплавах.

Нагрев под закалку проводят преимущественно в электропечах или в газовых печах, атмосфера которых содержит инертный газ. Так обеспечивается качество и полнота мартенситного превращения, исключаются неравномерность свойств и поверхностные дефекты.

мтомд.инфо

Отпуск стали. Температура отпуска стали. Режимы отпуска стали. Отпускная хрупкость. Улучшение термическая обработка.

Раздел:Материаловедение. Металловедение.

Отпуск является окончательной термической обработкой. Целью отпуска является повышение вязкости и пластичности, снижение твердости и уменьшение внутренних напряжений закаленных сталей (см. Закалка стали). С повышением температуры нагрева прочность обычно снижается, а пластичность и вязкость растут. Температуру отпуска выбирают, исходя из требуемой прочности конкретной детали.

Различают три вида отпуска:

1. Низкий отпуск с температурой нагрева Тн = 150…300 o С.

В результате его проведения частично снимаются закалочные напряжения. Получают структуру – мартенсит отпуска.
Проводят для инструментальных сталей после закалки токами высокой частоты или после цементации.

2. Средний отпуск с температурой нагрева Тн = 300…450 o С.

Получают структуру – троостит отпуска, сочетающую высокую твердость 40…45HRC c хорошей упругостью и вязкостью.
Используется для изделий типа пружин, рессор.

Читать еще:  Особенности производства и применение углеродистых инструментальных сталей

3. Высокий отпуск с температурой нагрева Тн = 450…650 o С..

Получают структуру, сочетающую достаточно высокую твердость и повышенную ударную вязкость (оптимальное сочетание свойств) – сорбит отпуска.
Используется для деталей машин, испытывающих ударные нагрузки.
Комплекс термической обработки, включающий закалку и высокий отпуск, называется улучшением .

Отпускная хрупкость

Обычно с повышением температуры отпуска ударная вязкость увеличивается, а скорость охлаждения не влияет на свойства. Но для некоторых сталей наблюдается снижение ударной вязкости. Этот дефект называется отпускной хрупкостью .

Зависимость ударной вязкости от температуры отпуска

Отпускная хрупкость I рода наблюдается при отпуске в области температур около 300 o С. Она не зависит от скорости охлаждения. Это явление связано с неравномерностьюпревращения отпущенного мартенсита (см. Мартенсит. Мартенситное превращение.). Процесс протекает быстрее вблизи границ зерен по сравнению с объемами внутри зерна. У границ наблюдается концентрация напряжений, поэтому границы хрупкие.

Отпускная хрупкость I рода “необратима“, то есть при повторных нагревах тех же деталей не наблюдается.

Отпускная хрупкость II рода наблюдается у легированных сталей при медленном охлаждении после отпуска в области 450…650 o С. При высоком отпуске по границам зерен происходит образование и выделение дисперсных включений карбидов. Приграничная зона обедняется легирующими элементами. При последующем медленном охлаждении происходит диффузия фосфора к границам зерна. Приграничные зоны обогащаются фосфором, снижаются прочность и ударная вязкость. Этому деекту способствуют хром, марганец и фосфор. Уменьшают склонность к отпускной хрупкости II рода молибден и вольфрам, а также быстрое охлаждение после отпуска.

Отпускная хрупкость II рода “обратима“, то есть при повторных нагревах и медленном охлаждении тех же сталей в опасном интервале температур дефект может повториться.

Стали, склонные к отпускной хрупкости II рода, нельзя использовать для работы с нагревом до 650 o С без последующего быстрого охлаждения.

Задача 182 Структура, получаемая после закалки и среднего отпуска

Тип работы: Задача

Предмет: Материаловедение

Статус: Выполнен

Год работы: 2020

Страниц: 1

Оригинальность: 81% (antiplagiat.ru)

Формат: docx ( Microsoft Word )

Цена: 226 руб.

Как получить работу? Ответ: Напишите мне в whatsapp и я вышлю вам форму оплаты, после оплаты вышлю решение.

Как снизить цену? Ответ: Соберите как можно больше задач, чем больше тем дешевле, например от 10 задач цена снижается до 50 руб.

Вы можете помочь с разными работами? Ответ: Да! Если вы не нашли готовую работу, я смогу вам помочь в срок 1-3 дня, присылайте работы в whatsapp и я их изучу и помогу вам.

Благодаря этой странице вы научитесь сами решать такие задачи:

Другие похожие задачи:

Описание работы:

Структура, получаемая после закалки и среднего отпуска:
а) троостит отпуска, б) остаточный аустенит,
в) сорбит отпуска, г) мартенсит отпуска, д) перлит.

Изучу , оценю , оплатите , через 2-3 дня всё будет на « отлично »!

Откройте сайт на смартфоне, нажмите на кнопку «написать в чат» и чат в whatsapp запустится автоматически.

f9219603113@gmail.com


Образовательный онлайн-сервис для студентов и школьников

Если не указано иное, контент на этом сайте лицензирован под международной лицензией Creative commons attribution 4.0

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.9219603113.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт

Все авторские права на размещённые материалы сохраняются за правообладателями. Любое коммерческое и другое использование кроме предварительного ознакомления запрещено. Публикация предоставленных материалов не преследует за собой коммерческой выгоды. Публикация являются рекламой бумажных изданий этих документов. Я оказываю услуги по сбору, компоновке и обрабатыванию информации по теме заданной мне Клиентом. Результат работы не будет готовым научным трудом, но может быть источником для его самостоятельного изучения и написания.

Глава 5.4. Отпуск и старение

Отпуск — это окончательная операция термической обработки, формирующая свойства металла, которая заключается в нагреве стали до температуры ниже Ас1, изотермической выдержке при заданной температуре и последующем охлаждении (обычно на воздухе).

Цель отпуска — получение окончательной структуры и свойств, которые формируются в результате полного или частичного распада мартенсита — пересыщенного твердого раствора углерода в Feα. При отпуске достигаются уменьшение остаточных напряжений и получение более равновесной структуры.

При нагреве мартенсит обедняется углеродом за счет выделения карбидов. В зависимости от температуры нагрева содержание углерода в твердом растворе может превышать равновесное (выделился не весь углерод), в этом случае в структуре сохраняется мартенсит, или приближаться к равновесному (0,006% С), что соответствует точке Q на диаграмме состояния Fe — Fe3C (см. рис. 4.2 и 5.1), тогда твердый раствор в структуре — феррит. В зависимости от температуры отпуска в большей или меньшей степени будет происходить коагуляция выделившихся карбидов.

Различают три вида отпуска стали: низкотемпературный (низкий), среднетемпературный (средний) и высокотемпературный (высокий) (рис. 5.21).

Низкий отпуск выполняют при температурах 150…250°С. При этом содержание углерода в твердом растворе сохраняется выше равновесного (из мартенсита выделился не весь углерод). Структура после такого отпуска — мартенсит, который в отличие от мартенсита закалки (М3) назван мартенситом отпуска (Мотп). Степень тетрагональности кристаллической решетки мартенсита понижается незначительно, также незначительно снижается и твердость (см. рис. 5.10). Предел прочности σВ и ударная вязкость KCU несколько увеличиваются вследствие уменьшения закалочных напряжений.

Таким образом, структура стали после низкого отпуска — мартенсит отпуска. Сталь сохраняет высокую твердость.

Низкому отпуску подвергают инструменты и детали, работающие в условиях изнашивания, для которых необходима высокая твердость:

  • режущие и мерительные инструменты, штампы холодного деформирования из углеродистых и легированных инструментальных сталей;
  • детали после поверхностной закалки (см. подразд. 5.5.2), цементации и последующей закалки (см. подразд. 5.5.1).

Обычно продолжительность отпуска составляет 1. 2,5 ч. Мерительный инструмент с целью стабилизации размеров подвергают отпуску с более длительными выдержками.

Рис. 5.21. Влияние температуры отпуска на структуру и механические свойства сталей: σв — предел прочности; σупр — предел упругости; KCU — ударная вязкость; HRC — твердость

Отпуск осуществляют на воздухе, в масле или расплаве солей (50 % KNО3 и 50 % NaNО2). В жидких средах обеспечивается быстрый и равномерный нагрев, а также точное регулирование температуры.

Средний отпуск проводят при 350. 500 °С. При температуре свыше 300 °С из мартенсита выделяется весь углерод в виде цементита. Однако коагуляция цементита при таких температурах весьма мала (средний диаметр частиц цементита — 0,3 ⋅10 -5 мм).

В результате среднего отпуска образуется дисперсная ферритно-цементитная смесь, которая называется трооститом отпуска — Тотп в отличие от троостита, получаемого при распаде аустенита (см. подразд. 5.1.3 и рис. 5.6). Цементит в троостите отпуска имеет зернистое строение, а в полученном при распаде аустенита — пластинчатое, что определяет ряд технологических свойств: при зернистой структуре достигается более высокая производительность при обработке резанием и лучшая пластичность.

Распад мартенсита на ферритно-цементитную смесь сопровождается снижением твердости до 40. 48 HRC, но ударная вязкость при этом повышается, так как происходит снижение закалочных напряжений. Однако основным является тот факт, что в результате среднего отпуска достигается максимальное значение предела упругости (см. рис. 5.21). Поэтому среднему отпуску подвергают рессоры, пружины, упругие элементы, а также детали и инструменты, для которых достаточна получаемая при отпуске твердость и необходима удовлетворительная ударная вязкость (например, слесарно-монтажный инструмент). Среднетемпературный отпуск можно проводить в расплавах солей и печах с воздушной атмосферой.

Высокий отпуск осуществляется при температурах 500. 600 °С. Полученная ферритно-цементитная структура с зернистым цементитом называется сорбит отпуска (Сотп).

При высоком отпуске происходит не только полное выделение углерода из мартенсита, но и заметный рост (коагуляция) выделившихся кристаллов цементита (средний диаметр частиц цементита в сорбите 10-5мм, т.е. они примерно в 3 раза крупнее, чем в троостите). В результате отпуска заметно понижается твердость стали, которая составляет 300 НВ, но значительно увеличиваются пластичность и ударная вязкость (см. рис. 5.10), кроме того, происходит практически полное снятие закалочных напряжений.

По сравнению с отжигом закалка и высокий отпуск обеспечивают получение сталью более высоких значений всех механических свойств: прочности (σт σв), твердости, пластичности (δ и ψ), а также ударной вязкости (KCU). Поэтому термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска, называется улучшением. Улучшению подвергают детали, эксплуатируемые в условиях высоких напряжений в сочетании с ударными нагрузками. Высокий отпуск можно проводить в расплаве солей и в печах с воздушной атмосферой.

Читать еще:  Цинковые сплавы: описание, структура и свойства

Термин старение, а не отпуск, используют при окончательной термической обработке сплавов, предварительно подвергнутых закалке без полиморфного превращения (см. подразд. 2.7), а также сплавов, не подвергаемых закалке для стабилизации структуры (см. гл. 7). Старение может быть естественным, если оно протекает при комнатной температуре, или искусственным, если его проводят при повышенной температуре.

Операции отпуска и стабилизационного старения выполняются для устранения или, по крайней мере, снижения остаточных деформаций. Напряжения в заготовках при отпуске и старении снимаются тем полнее, чем выше температура этих термических операций.

Закалка сталей

Закалка — это процесс термической обработки, заключающийся в нагреве стали до температуры выше критической и последующем быстром охлаждении, со скоростью подавляющей распад аустенита на феррито-цементитную смесь и обеспечивающей структуру мартенсита.

Содержание

Мартенсит и мартенситное превращение в сталях

Мартенсит — это пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе (α-Fe). Что такое аустенит, цементит, феррит и перлит читаем здесь. При нагреве эвтектоидной стали (0,8 % углерода) выше точки А1, исходная структура перлит превратится в аустенит. При этом в аустените растворится весь углерод, который имеется в стали, т. е. 0,8 %. Быстрое охлаждение со сверхкритической скоростью (см. рисунок ниже), например в воде (600 °С/сек), препятствует диффузии углерода из аустенита, но кристаллическая ГЦК решетка аустенита перестроится в тетрагональную решетку мартенсита. Данный процесс называется мартенситным превращением. Он характеризуется сдвиговым характером перестройки кристаллической решетки при такой скорости охлаждения, при которой диффузионные процессы становятся невозможны. Продуктом мартенситного превращения является мартенсит с искаженной тетрагональной решеткой. Степень тетрагональности зависит от содержания углерода в стали: чем его больше, тем больше степень тетрагональности. Мартенсит — это твердая и хрупкая структура стали. Находится в виде пластин, под микроскопом выглядит, как иглы.

Температура закалки для большинства сталей определяется положением критических точек А1 и А3. На практике температуру закалки сталей определяют при помощи марочников сталей. Как выбрать температуру закалки стали с учетом точек Ас1 и Ас3 читаем по ссылке.

Микроструктура стали после закалки

Для большинства сталей после закалки характерна структура мартенсита и остаточного аустенита, причем количество последнего зависит от содержания углерода и качественного и количественного содержания легирующих элементов. Для конструкционных сталей среднего легирования количество остаточного аустенита может быть в пределах 3-5%. В инструментальных сталях это количество может достигать 20-30%.

Вообще, структура стали после закалки определяется конечными требованиями к механическим свойствам изделия. Наряду с мартенситом, после закалки в структуре может присутствовать феррит или цементит (в случае неполной закалки). При изотермической закалке стали ее структура может состоять из бейнита. Структура, конечные свойства и способы закалки стали рассмотрены ниже.

Частичная закалка стали

Частичной называется закалка, при которой скорости охлаждения не хватает для образования мартенсита и она оказывается ниже критической. Такая скорость охлаждения обозначена синей линией на рисунке. При частичной закалке как-бы происходит задевание «носа» С-кривой стали. При этом в структуре стали наряду с мартенситом будет присутствовать троостит в виде черных островковых включений.

Микроструктура стали с частичной закалкой выглядит примерно следующим образом

Частичная закалка является браком, который устраняется полной перекристаллизацией стали, например при нормализации или при повторном нагреве под закалку.

Неполная закалка сталей

Закалка от температур, лежащих в пределах между А1 и А3 (неполная закалка), сохраняет в структуре доэвтектоидных сталей наряду с мартенситом часть феррита, который снижает твердость в закаленном состоянии и ухудшает механические свойства после отпуска. Это понятно, так как твердость феррита составляет 80НВ, а твердость мартенсита зависит от содержания углерода и может составлять более 60HRC. Поэтому данные стали обычно нагревают до температур на 30–50 °С выше А3 (полная закалка). В теории, неполная закалка сталей не допустима и является браком. На практике, в ряде случаев для избежания закалочных трещин, неполная закалка может использоваться. Очень часто это касается закалки токами высокой частоты. При такой закалке необходимо учитывать ее целесообразность: тип производства, годовую программу, тип ответственности изделия, экономическое обоснование. Для заэвтектоидных сталей закалка от температур выше А1, но ниже Асm дает в структуре избыточный цементит, что повышает твердость и износоустойчивость стали. Нагрев выше температуры Аcm ведет к снижению твердости из-за растворения избыточного цементита и увеличения остаточного аустенита. При этом происходит рост зерна аустенита, что также негативно сказывается на механических характеристиках стали.

Таким образом, оптимальной закалкой для доэвтектоидных сталей является закалка от температуры на 30–50 °С выше А3, а для заэвтектоидных – на 30–50 °С выше А1.

Скорость охлаждения также влияет на результат закалки. Оптимальной охлаждающей является среда, которая быстро охлаждает деталь в интервале температур минимальной устойчивости переохлажденного аустенита (в интервале носа с-кривой) и замедленно в интервале температур мартенситного превращения.

Стадии охлаждения при закалке

Наиболее распространенными закалочными средами являются вода различной температуры, полимерные растворы, растворы спиртов, масло, расплавленные соли. При закалке в этих средах различают несколько стадий охлаждения:

— пленочное охлаждение, когда на поверхности стали образуется «паровая рубашка»;

— пузырьковое кипение, наступающее при полном разрушении этой паровой рубашки;

Более подробно про стадии охлаждения при закалке можно прочитать в статье «Характеристики закалочных масел»

Кроме жидких закалочных сред используется охлаждение в потоке газа разного давления. Это может быть азот (N2), гелий (Не) и даже воздух. Такие закалочные среды часто используются при вакуумной термообработке. Здесь нужно учитывать факт возможности получения мартенситной структуры — закаливаемость стали в определенной среде, т. е. химический состав стали от которого зависит положение с-кривой.

Факторы, влияющие на положение с-кривых:

— Углерод. Увеличение содержания углерода до 0,8% увеличивает устойчивость переохлажденного аустенита, соответственно с-кривая сдвигается вправо. При увеличении содержания углерода более 0,8%, с-кривая сдвигается влево;

— Легирующие элементы. Все легирующие элементы в разной степени увеличивают устойчивость аустенита. Это не касается кобальта, он уменьшает устойчивость переохлажденного аустенита;

— Размер зерна и его гомогенность. Чем больше зерно и чем оно однороднее структура, тем выше устойчивость аустенита;

— Увеличение степени искажения кристаллической решетки снижает устойчивость переохлажденного аустенита.

Температура влияет на положение с-кривых через все указанные факторы.

Способы закалки сталей

На практике применяются различные способы охлаждения в зависимости от размеров деталей, их химического состава и требуемой структуры (схема ниже).

Схема: Скорости охлаждения при разных способах закалки сталей

Непрерывная закалка стали

Непрерывная закалка (1) – способ охлаждения деталей в одной среде. Деталь после нагрева помещают в закалочную среду и оставляют в ней до полного охлаждения. Данная технология самая распространенная, широко применяется в условиях массового производства. Подходит практически для всех типов конструкционных сталей.

Закалка в двух средах

Закалка в двух средах (скорость 2 на рисунке) осуществляется в разных закалочных средах, с разными температурами . Сначала деталь охлаждают в интервале температур например 890–400 °С например в воде, а потом переносят в другую охлаждающую среду – масло. При этом мартенситное превращение будет происходить уже в масляной среде, что приведет к уменьшению поводок и короблений стали. Такой способ закалки используют при термообработке штампового инструмента. На практике часто используют противоположный технологический прием — сначала детали охлаждают в масле, а затем в воде. При этом мартенситное превращение происходит в масле, а в воду детали перемещают для более быстрого остывания. Таким образом экономится время на осуществление технологии закалки.

Ступенчатая закалка

При ступенчатой закалке (скорость 3) изделие охлаждают в закалочной среде, имеющей температуру более высокую, чем температура мартенситного превращения. Таким образом получается некая изотермическая выдержка перед началом превращения аустенита в мартенсит. Это обеспечивает равномерное распределение температуры по всему сечению детали. Затем следует окончательное охлаждение, во время которого и происходит превращение мартенситное превращение. Этот способ дает закалку с минимальными внутренними напряжениями. Изотермическую выдержку можно сделать чуть ниже температуры Мн, уже после начала мартенситного превращения (скорость 6). Такой способ более затруднителен с технологической точки зрения.

Изотермическая закалка сталей

Изотермическая закалка (скорость 4) делается для получения бейнитной структуры стали. Данная структура характеризуется отличным сочетание прочностных и пластических свойств. При изотермической закалке детали охлаждают в ванне с расплавами солей, которые имеют температуру на 50–150 °С выше мартенситной точки Мн, выдерживают при этой температуре до конца превращения аустенита в бейнит, а затем охлаждают на воздухе.

Читать еще:  Изготовление самодельного самогонного аппарата в домашних условиях

При закалке на бейнит возможно получение двух разных структур: верхнего и нижнего бейнита. Верхний бейнит имеет перистое строение. Он образуется в интервале 500-350°С и состоит из частиц феррита в форме реек толщиной

Структура получаемая после закалки и среднего отпуска

  • Главная
  • Металлография
  • Микроскопия
    • Оптическая микроскопия
    • Растровая микроскопия
    • Трансмиссионная микроскопия
  • Специалистам
    • Реклама
    • Публикации
    • Наглядные пособия
    • Антипродукция
    • Артефакты
  • Студентам
    • БГАТУ
    • О металлах и неметаллах
    • Ляпсики студентов
    • О лабораторных работах
    • Сплавы
  • Контакты
    Вы здесь:
  • Главная /
  • Студентам /
  • БГАТУ /
  • Без категории
  • / Вопросы для подготовки к модулю

Вопросы 1-го уровня
1. Что такое прочность?
2. Что называют пластичностью?
3. Что называют ударной вязкостью?
4. Чему равен предел прочности?
5. Чему равно относительное удлинение?
6. Чему равно относительное сужение?
7. Чему равна ударная вязкость?
8. Перечислите сплавы на основе алюминия
9. Что такое твердость?
10. Какие существуют способы определения твердости?
11. Сущность измерения твердости по Бринеллю.
12. Сущность измерения твердости по Роквеллу.
13. Как обозначается твердость по Бринеллю?
14. Как обозначается твердость по Роквеллу?
15. Что такое сплав?
16. Что называется макроструктурным анализом сплавов?
17. Что такое микроанализ?
18. Этапы приготовления шлифа.
19. В чем заключается термический метод построения диаграммы состояния сплава?
20. Что такое термопара?
21. Что такое диаграмма состояния сплавов?
22. Что такое сталь?
23. Как влияет содержание углерода на механические свойства стали?
24. Что такое цементит и каковы его свойства?
25. Как классифицируются углеродистые стали по назначению?
26. Как классифицируют стали по химическому составу?
27. Как классифицируют стали по качеству?
28. Как классифицируются углеродистые стали по структуре?
29. Какие постоянные примеси присутствуют в стали?
30. Как подразделяются стали по степени раскисления?
31. Как влияет фосфор на свойства сталей?
32. Как влияет сера на свойства стали?
33. Как маркируют конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества?
34. Как маркируются конструкционные углеродистые качественные стали?
35. Как маркируются инструментальные углеродистые стали?
36. Что такое легированная сталь?
37. Укажите назначение метастабильной диаграммы состояния сплавов желе-зо-цементит.
38. Укажите компоненты в железоуглеродистых сплавах.
39. Что такое чугун?
40. Какой чугун называется серым?
41. Как классифицируют серые чугуны по структуре металлической основы?
42. Как классифицируют серые чугуны по форме графитных включений?
43. Какой чугун называется белым?
44. Как классифицируются белые чугуны по структуре?
45. Как маркируется серый чугун?
46. Какой чугун называют ковким?
47. Как маркируются высокопрочные чугуны?
48. Форма графитных включений в серых чугунах.
49. Форма графитных включений в ковких чугунах.
50. Форма графитных включений в высокопрочных чугунах.
51. Какие линии соответствуют критическим точкам Ас1, Ас3, Асm ?
52. Укажите маркировку и свойства алюминия.
53. Что такое закалка?
54. Что такое критическая скорость закалки?
55. Какая структура получается в стали при закалке?
56. Что такое мартенсит и каковы его свойства?
57. Что такое латунь?
58. Что такое полная закалка?
59. Что такое неполная закалка?
60. Как проводится непрерывная закалка?
61. Как проводится прерывистая закалка?
62. Как проводится ступенчатая закалка?
63. Как проводится изотермическая закалка?
64. Как проводится закалка с самоотпуском?
65. Укажите маркировку и свойства меди.
66. Что такое отжиг?
67. Укажите температуру рекристаллизационного отжига
68. Что такое нормализация?
69. Что такое отпуск?
70. Как влияет температура отпуска на механические свойства сталей?
71. Какие существуют виды отпуска?
72. Для каких стальных деталей принято назначать низкий отпуск?
73. Для каких стальных деталей принято назначать средний отпуск?
74. Укажите структуру стали после низкого отпуска.
75. Укажите структуру стали после среднего отпуска.
76. В каком случае применяется высокий отпуск?
77. Укажите структуру стали после высокого отпуска.
78. Назовите методы поверхностного упрочнения стальных деталей.
79. Назовите способы поверхностной закалки.
80. Какие стали применяют для проведения поверхностной закалки?
81. С какой целью проводится химико-термическая обработка?
82. Что такое цементация?
83. Какую термическую обработку проводят после цементации?
84. Для сталей с каким содержанием углерода может производиться цемен-тация?
85. В каких средах может осуществляться цементация?
86. Укажите требования к антифрикционным (подшипниковым) сплавам.
87. Что такое азотирование?
88. Что такое цианирование и нитроцементация?
89. Что такое диффузионная металлизация?
90. Что такое бронза?

Вопросы 2-го уровня
Расшифруйте марки сплавов:
91. сталь Х18Н9Т, сталь У10, Ст2кп, ВЧ 100, ЛС59-1;
92. сталь ХВ5, стальУ13, сталь Р9К5, КЧ 30 – 6, АК12;
93. сталь 15Х25Т, сталь 55. стать Р6М5К5, СЧ20, БрС30;
94. сталь ЗОХГР, сталь У9А, СЧЗО, сталь 65Г, БрОЦС5-5-5;
95. сталь 20, сталь Р6К5Ф2, стать У7, ВЧ45, Б83;
96. сталь 15 кп, сталь 17ГС, сталь 4Х5В2ФС, СЧ10, АК5М2;
97. сталь Р6М5ФЗ, сталь 40ХНМА, сталь 08кп, КЧЗЗ-8, АМг10;
98. сталь 50, сталь Х12М, СЧ18, СтЗсп, АК7;
99. сталь 40ХГР, сталь УI2A, Ст0, ВЧ70, Л90;
100. сталь 50ХГА, сталь P6M5K5, сталь У11А, СЧ25, ЛК80;
101.сталь 25, сталь Р18, СтЗ, КЧ50 -5, БрАЖ9-4;
102. сталь 2X13, сталь У12, сталь15, ВЧ60, Б88;
103. сталь 38ХМЮА, сталь 9ХС, У7А, Ст1кп, АК6М2;
104. сталь 50ХФА, сталь 45, Ст4кп, СЧ35, Л70;
105. сталь ЗХ2В8Ф, сталь 30, Ст1пс, У10А, ЛАЖ60-1-1.

106. Используя диаграмму состояния Pb-Sb и правило отрезков для сплава с 6 % Sb при t=300°C определить состав и количественное соотношение фаз.
107. Используя диаграмму состояния Pb-Sb построить кривую охлаждения сплава с 40% РЬ.
108. На диаграмме состояния Fe-Fe3C для сплава с 2,5 % С при температуре 1200°С определить состав и количественное соотношение фаз.
109. Построить кривую охлаждения железоуглеродистого сплава с 3 % С, используя диаграмму состояния Fe-Fe3С.
110. Определить температуру полной закатки для стати 50, используя диаграмму состояния Fe-Fe3C.
111. Назначить температуру нормализации для стати 50, используя диаграмму состояния Fe-Fe3C.
112. Назначить температуру нагрева для неполного отжига стали У11А, используя диаграмму Fe-Fe3C.
113. Выбрать температуру нагрева для закатки стати У10А, используя диа-грамму Fe-Fe3C.
114. Выбрать охлаждающую среду при закалке сверла из стали У12А.
115. Указать температуру и время выдержки при цементации в твердом кар-бюризаторе стали 20.
116. Указать температуру и время выдержки при газовой цементации деталей из стали 18ХГТ.
117. Назначить температуру нагрева деталей из стали 45 при поверхностной закалке ТВЧ.
118. Какие охлаждающие среды применяют при закалке? Укажите их достоинства и недостатки.
119. Укажите температуру полной и неполной закалки для стали 45 и струк-туру, получаемую после этих термических обработок.
120. Укажите температуру полной и неполной закалки для стали 60 и структуру, получаемую после этих термических обработок.

Вопросы 3-го уровня

121. Назначить режим термической обработки лемеха плуга из стали 65Г.
122. Назначить режим термической обработки поршневого пальца из стали 40 для получения твердости сердцевины 30 – 35 НRС и твердости поверхности на глубине 1 – 2 мм 50 – 56 НRС.
123. Назначить режим термической обработки метчика из стали У13А.
124. Назначить режим термической обработки молотка из стали У8А.
125. Назначить режим термической обработки пружины из стали 55Г.
126. Назначить режим термической обработки шестерни из стали 20ХГТ для получения твердости сердцевины 35 НRС и твердости поверхности зуба на глубине 1,5 мм 55 НRС.
127. Назначить режим термической обработки сверла из стали У12А.
128. Назначить режим термической обработки вала из стали 45 с твердостью сердцевины 30 НRС и с твердостью поверхности на глубине 1,8 мм 56 НRС.
129. Назначить режим термической обработки рессоры из стали 60.
130. Назначить режим термической обработки шатуна из стали 45. Твердость всей детали 30 – 35 НRС.
131. Назначить режим термической обработки распределительного вала из стали 50 с твердостью кулачков на глубине 1,5 мм 55 НRС, в сердцевине – твердость 30 НRС.
132. Назначить режим первичной термической обработки отливки из стали 30 для получения твердости 150– 180 НВ.
133. Назначить режим химико-термической обработки клапана топливной ап-паратуры из стали 35ХМЮА.
134. Выбрать материал и назначить режим термической обработки зубила.
135. Выбрать материал для напильника и назначить режим термической обработки.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector