Результаты исследования структуры сталей

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 11Следующая ⇒

№ обр.	Марка сплава	Состояние сплава	Хим. состав	Структура, микроструктура (увеличение, травитель)	Структурн. состав сплава

6. Результаты исследования структуры чугунов:

Таблица 2.

Результаты исследования структуры чугунов

№ обр.	Марка чугуна	Структура, микроструктура (увеличение, травитель)	Структурные составляющие

7. Выводы по проделанной работе.

Контрольные вопросы.

1. Что такое диаграмма состояния?

2. Однофазные структурные составляющие железоуглеродистых сплавов, их характеристика.

3. Двухфазные структурные составляющие железоуглеродистых сплавов, их характеристика.

4. Задачи металлографического анализа.

5. Виды металлографического анализа металлов и сплавов.

6. Задачи микроструктурного анализа и типы микроскопов, используемых при микроанализе.

7. Принципы выбора места для изготовления образца.

8. Методика изготовления микрошлифа.

9. Травление полированного микрошлифа и принципы образования изображения, видимого в микроскоп.

10. Металлографические микроскопы. Основные составляющие металлографического микроскопа.

11. Увеличение микроскопа, общее и максимальное полезное увеличение. Принципы подбора увеличения для получения качественного изображения.

12. Способы повышения разрешающей способности и увеличения оптической системы микроскопа.

13. Способы анализа микроструктуры: описательный, полуколичественный и количественный. Их применение.

14. Методика определения цены деления шкалы окуляр-микрометра.

15. Выявленные структурные составляющие сталей и чугунов.

Лабораторная работа 3

Проведение термической обработки сталей

Цель работы:

1. Ознакомиться с теорией и практикой термической обработки стали.

2. Изучить структуру углеродистых сталей после различных видов термообработки, установить влияние термической обработки на механические свойства (твердость).

3. Научиться подбирать параметры режима термообработки на основании марки стали и диаграммы состояния.

Приборы и материалы:

1) печи высокотемпературные;

2) щипцы для извлечения образцов из печей, закалочные среды (вода,
масло), твердомер Роквелла, шлифовально-полировальный станок, наждачная бумага;

3) образцы.

Сведения из теории термической обработки

Виды и цели термической обработки

Термической обработкой называют процессы, связанные с нагревом, выдержкой и охлаждением, вызывающие изменение внутреннего строения сплава и в связи с этим изменение механических, физических и других свойств. Цель любого процесса термической обработки состоит в том, чтобы нагревом до определенной температуры и последующим изменением температуры вызвать желаемое изменение строения металла.

Термической обработке подвергают полуфабрикаты (заготовки, поковки, штамповки и т.п.) для улучшения структуры, снижения твердости, улучшения обрабатываемости резанием и давлением и окончательно изготовленные детали, и инструмент для придания им требуемых свойств.

Возможность упрочнения при термической обработке определяется диаграммой состояния. Возможно упрочнение при термообработке сплавов, которые образуют диаграмму состояния с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (рис. 3.1 а) или диаграмму с аллотропическими превращениями (рис. 3.1 б).

Диаграмма состояния сплавов системы «Железо-углерод» представлена на рис. 2.1. С помощью этой диаграммы определяются фазовый состав и температуры нагрева сталей для термообработки.

Рисунок 3.1. - Диаграммы состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (а) и аллотропическим превращением компонента (б).

Более подробно с фазами и структурными составляющими, присутствующими на диаграмме состояния «железо-цементит», можно ознакомиться в руководстве к лабораторной работе «Металлографический анализ».

Координаты характерных точек диаграммы приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. - Характерные точки диаграммы состояния Fe – Fe3C

Обозначение точки	t, ⁰C	Содержание углерода, %
A	1539	0
H	1499	0,1
J	1499	0,16
B	1499	0,51
N	1392	0
D	1260	6,69
E	1147	2,14
C	1147	4,3
F	1147	6,69
G	911	0
P	727	0,02
S	727	0,8
K	727	6,69

Принято температуры равновесных превращений, совершающихся в железе и сталях в твердом состоянии, обозначать буквой А с соответствующим индексом. Температуры фазового равновесия указаны на диаграмме состояния «железо-цементит», поэтому обозначения связаны с линиями этой диаграммы (рис. 3.2).

Эвтектоидную температуру (линия PSK) обозначают А₁, температуру линии GS – А₃, температуру полиморфного превращения Fe_g - Fe_a (линия NJ) – А₄, температуру линии SE – А_cm.

Вследствие гистерезиса температуры превращений при нагреве всегда выше соответствующих температур при охлаждении, поэтому введена дополнительная индексация: при нагреве – индекс с, при охлаждении – индекс r.

Основными видами термической обработки являются отжиг, нормализация, закалка, отпуск и старение. Каждый из указанных видов имеет несколько разновидностей.

Отжиг. Отжигом называют нагрев стали до температур выше фазовых превращений, выдержку при этой температуре и последующее медленное охлаждение вместе с печью. В результате такой термообработки металлы и сплавы получают структуру, близкую к равновесной.

Назначение отжига – снижение твердости, повышение пластичности и вязкости, улучшение обрабатываемости резанием, измельчение зерна, снятие внутренних напряжений и подготовка структуры к последующей термообработке. Температура нагрева зависит от состава сплава и конкретной разновидности отжига.

Для сплавов, характеризующихся диаграммой состояния «железо-цементит» (в частности, ее стальной частью) по температуре нагрева отжиг разделяют на полный и неполный. При полном отжиге нагрев проводят до температур на 30-50˚ выше критической точки Ас₃ (линии GS), а при неполном отжиге – на 30-50˚ выше критической точки Ас₁ (линии PSK). Полный отжиг применяется для доэвтектоидных сталей, а неполный – для эвтектоидной и заэвтектоидных сталей. Скорость охлаждения с температуры отжига обычно невелика, она лежит в пределах 30 – 100 ⁰С/ч.

Нормализация . Нормализация есть разновидность отжига, она отличается от отжига в основном условиями охлаждения – после нагрева сталей до температуры на 30-50˚ выше критических точек Ас₃ (для доэвтектоидных сталей) и А_с_m (для заэвтектоидных), выдержки при этой температуре сталь охлаждают на спокойном воздухе.

Нормализация – более экономичная термическая операция, чем отжиг, т.к. меньше времени затрачивается на охлаждение стали. Отжиг и нормализация обычно являются первоначальными операциями термической обработки, цель которых – либо устранить некоторые дефекты предыдущих операций горячей обработки (литья, ковки и т.д.), либо подготовить структуру к последующим технологическим операциям (например, обработке резанием, закалке).

Назначение нормализации различно в зависимости от состава стали. Для низкоуглеродистых сталей нормализацию, как более простую операцию, применяют вместо отжига. Ускоренное охлаждение на воздухе приводит к измельчению избыточного феррита и повышает дисперсность феррито-цементитной смеси. Это увеличивает твердость нормализованной стали по сравнению с отожженной и, следовательно, обеспечивает улучшение обрабатываемости резанием низкоуглеродистой стали. Для среднеуглеродистой стали нормализацию иногда применяют вместо закалки и высокого отпуска.

Для высокоуглеродистой (заэвтектоидной) стали нормализацией устраняют цементитную сетку, которая может возникать при медленном охлаждении с температуры выше точки А_с_m. При нагреве заэвтектоидной стали выше точки А_с_m цементитная сетка растворяется в аустените, а при последующем ускоренном охлаждении на воздухе цементит выделяется в виде отдельных включений (частиц) внутри зерна аустенита.

Закалка . Закалкой называют нагрев сталей до температуры на 30-50˚ выше фазовых превращений, выдержку при этой температуре и последующее быстрое охлаждение со скоростью выше критической, обеспечивающей получение неравновесной структуры.

Назначение закалки – получение высокой твердости. Для углеродистых сталей температуру закалки определяют по диаграмме состояния «железо-углерод». Доэвтектоидные стали нагревают до температуры на 30-50˚ выше точки Ас₃, а эвтектоидную и заэвтектоидные стали – на 30-50˚ выше точки Ас₁. Закалка не является окончательной операцией термической обработки. Чтобы уменьшить хрупкость и напряжения, вызванные закалкой, и получить требуемые механические свойства, сталь после закалки подвергают отпуску.

Инструментальную сталь в основном подвергают закалке и отпуску для повышения твердости, износостойкости и прочности, а конструкционную сталь – для повышения прочности, твердости, а для ряда деталей также высокой износостойкости.

Отпуск и старение – это термические операции, состоящие в нагреве закаленного сплава ниже температуры превращения для получения его более устойчивого структурного состояния. Сочетание закалки с отпуском или старением практически всегда предполагает получение более высокого уровня свойств (твердости, характеристик прочности, коэрцитивной силы, удельного электросопротивления и др.) по сравнению с отожженным состоянием. В большинстве сплавов после закалки получают пересыщенный твердый раствор; в этом случае основной процесс, происходящий при отпуске или старении, - распад пересыщенного твердого раствора. Температуру и выдержку подбирают таким образом, чтобы равновесное состояние сплава при обработке не достигалось, как это происходит при отжиге. Для сталей нагрев осуществляют до температуры ниже критической точки Ас₁ (727˚С), выдержку при этой температуре и последующее охлаждение в воде или на воздухе.

Термин «отпуск» используют обычно применительно к сталям и другим сплавам, испытывающим при закалке полиморфное превращение (двухфазные алюминиевые бронзы, некоторые сплавы на основе титана); термин «старение» применительно к сплавам, не претерпевающим при закалке полиморфного превращения (сплавы на основе алюминия, аустенитные стали, никелевые сплавы).

Отпуск является окончательной операцией термической обработки. Цель отпуска – частичное или полное снятие внутренних напряжений, возникающих при закалке, и получение требуемых свойств.

Любой технологический процесс термической обработки состоит из трех основных этапов: нагрев, изотермическая выдержка и охлаждение.

Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 170; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!