Краткие теоретические сведения
Механические свойства стали могут быть в значительной степени изменены термической обработкой. В зависимости от условий термической обработки на одной и той же стали можно получить различные свойства. В практике для этой цели широко используется превращение аустенита в мартенсит при закалке и распад мартенсита на феррито-цементитную смесь при отпуске.
Механические свойства стали
Основными механическими параметрами стали, определяющими прочность, надежность и долговечность конструкции являются следующие механические характеристики:
Характеристики, определяемые растяжением образца:
Предел прочности sв – это максимальное напряжение, необходимое для разрушения образца во время испытаний;
Предел текучести s0,2 – напряжение, которое вызывает в растягиваемом образце остаточное удлинение, равное 0,2% расчетной длины образца;
Относительное удлинение d - это отношение абсолютного удлинения образца после разрыва к расчетной длине образца;
Относительное сужение y - это отношение изменения площади поперечного сечения образца при разрыве к начальной площади поперечного сечения.
Характеристики, определяемые ударными испытаниями образца.
Коэффициент ударной вязкости КСU, KCV, KCT. Под ударной вязкостью понимается работа, затраченная на разрушение образца от динамического изгиба, отнесенная к площади поперечного сечения образца.
Характеристики, определяемые по измерениям твердости.
|
|
|
Твердость в зависимости от метода измерения обозначается символами НВ (твердость по Бринеллю) или HRC, HRA, HRB (по Роквеллу) и т.д. Твердость характеризует сопротивление материала внедрению в него другого, более твердого тела.
Параметры sв, s0,2, твердость являются прочностными характеристиками стали, а относительное удлинение и относительное сужение – характеристиками пластичности.
Влияние термической обработки на структуру и свойства стали.
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, повышение прочностных характеристик стали. Доэвтектоидные стали нагревают до температуры на 30-50˚ выше точки Ас3 диаграммы «Fe-C», а эвтектоидную и заэвтектоидные стали – на 30-50˚ выше точки Ас1. В результате закалки сталь во всем объеме или в поверхностном слое получает структуру мартенсита. Мартенсит является пересыщенным твердым раствором углерода в a-железе с таким же содержанием углерода, как в аустените. Мартенсит имеет ярко выраженное игольчатое строение с расположением игл по отношению друг к другу под углом 60, 90 или 1200. Мелкоигольчатый, мелкокристаллический мартенсит дает более высокие прочностные свойства, чем крупноигольчатый. Твердость мартенсита находится на уровне 60 HRC.
|
|
|
Закалка не является окончательной операцией термической обработки. Чтобы уменьшить хрупкость и напряжения, вызванные закалкой, и получить требуемые механические свойства, сталь после закалки подвергают отпуску.
Отпуск – это термическая операция, состоящая в нагреве закаленного сплава ниже температуры превращения для получения более устойчивого структурного состояния сплава (т.к. мартенсит является неустойчивой, метастабильной структурой и стремится перейти в более устойчивое состояние).
При отпуске закаленной стали в интервале температур 80-1800С мартенсит закалки переходит в мартенсит отпуска (отпущенный мартенсит). Механические свойства изменяются очень незначительно, но происходит снятие внутренних напряжений. Твердость остается на уровне 60 HRC.
При нагреве закаленной стали до температуры 300-4000С продолжается распад мартенсита, продуктом которого является троостит отпуска. Эта структура представляет собой феррито-цементитную смесь зернистого строения с очень высокой дисперсностью частиц цементита. В троостите отпуска может сохраняться ориентировка по мартенситу в виде игольчатого строения. Происходит падение твердости, предела прочности и предела текучести, однако характеристики пластичности и вязкости растут.
|
|
|
Повышение температуры отпуска закаленной стали до 5000 С и выше ведет к росту и коагуляции частиц цементита, и образующаяся структура носит название сорбит отпуска. Эта феррито-цементитная смесь также имеет зернистое строение. Сорбитная структура является более равновесной по сравнению с мартенситом и трооститом. Происходит дальнейшее падение прочностных характеристик и рост характеристик пластичности и вязкости.
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. Отпуск является окончательной операцией термической обработки. Цель отпуска – частичное или полное снятие внутренних напряжений, возникающих при закалке, и получение требуемых свойств.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 375; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!