Объекты исследования, оборудование, материалы. 1. Образцы  из различных сталей  размером ~ 15x10х10 мм.



И наглядные пособия

1. Образцы  из различных сталей  размером ~ 15x10х10 мм.

2. Металлографические микроскопы.

3. Лабораторные печи для нормализации.

4. Шлифовально-полировальные станки.

5. Твердомер TK-2M.

6. Набор шлифовальной бумаги для приготовления микрошлифов.

8. Растворы травления микрошлифов: 50 мл HCI + 50Н20 + 5г FeCI3 - 20 мл.

9. Спирт этиловый ректификованный для сушки микрошлифов - 50 мл.

10. Фильтровальная бумага, пинцет, струбцины, плоскогубцы.

11. Емкость с охлаждающей жидкостью.

 

Задание на работу

Оценить влияние легирующих элементов на структуру стали в равновесном состоянии.

Ход работы

1. Получить у преподавателя комплект образцов.

2. Разогреть лабораторную. печь до температуры 900 °С и посадить образцы в печь.

3. Разогреть образцы в печи до 900 °С и произвести выдержку после прогрева 15 – 20 мин. (прогрев образцов можно контролировать по цвету каления).

4. Вынуть образцы из печи и уложить в один слой на термоизоляционную прокладку (листовой асбест, шамотный кирпич).

5. Охладить образцы на спокойном воздухе в течение 20 – 25 минут.

6. Продолжить охлаждение образцов до комнатной температуры в воде.

7. Измерить твердость стали.

8. приготовить металлографические шлифы.

9. Определить структуру стали посредством металлографического анализа и по результатам твердости.

10. Присвоить стали структурный класс.

11. Составить подробный отчет.

Содержание отчета. Форма отчета

Отчет должен содержать:

1. Краткие сведения из теории иллюстрированные графиками зависимостей и таблицами, заимствованными из литературы.

2. Режимы термической обработки.

3. Зависимости изменения структуры и свойств от технологических параметров.

4. Рисунки или фотографии структур с описаниями.

5. Обсуждение результатов исследования.

6. Выводы по работе.

Список использованных источников

1. Материаловедение: Учебник для вузов/ Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др.; под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. 3 изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.648 с.

2. Гуляев А.П. Металловедение: Учебник для вузов. 6 изд., перераб. и доп. М: Металлургия, 1986. 544 с.

3. Гончаренко И.А., Золотухин В.И., Гвоздев А.Е. Основы технологии термической обработки сталей: Учебное пособие. – Тула: «Гриф и К», 2006. – 326 с. 

4. М.И. Гольдштейн, С.В. Грачев, Ю.Г. Векслер. Специальные стали. М.: Металлургия, 1985. 407 с.

Контрольные вопросы

1. По каким признакам осуществляют классификацию сталей?

2. Суммарное содержание легирующих элементов в низколегированных, легированных и высоколегированных сталях?

3. Как различаются стали по качеству? 

4. Как ЛЭ присутствующие в стали изменяют ее свойства?

5. Как получить ледебурит в стали при сравнительно небольших концентрациях углерода? 

6. Какое содержание карбидной фазы в легированных сталях?

7. Какой эффект лежит в основе создания экономно легированной стали?

 

Министерство образования и науки РФ

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К
ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 3

 

ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ ПРИ ЗАКАЛКЕ СТАЛЕЙ

 

по дисциплине                 

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

Направление подготовки: 150100 "Металлургия"

Специальность: 150105

 «Металловедение и термическая обработка металлов»

 

Форма обучения очная

 

 

Тула –2010

Методические указания к лабораторным работам составлены доцентом Мельниченко Н.В. и обсуждены на заседании кафедры ФММ ЕН факультета

протокол № 1 от « 1 » сентября 201_ г. 

Зав. кафедрой _______________Г.В. Маркова

 

Методические указания к лабораторным работам пересмотрены и утверждены на заседании кафедры ФММ ЕН факультета

протокол №__ от «__»______________20__ г. 

Зав. кафедрой ___________________________

 

I. Цель и задачи работы

Оценить влияние состава стали на структуру, получаемую после закалки.

 

Общее положение (теоретические сведения)

 

2.1. Особенности мартенситного превращения.

Мартенсит (М) стали - это пересыщенный твердый раствор углерода в a-железе. Мартенситное превращение происходит по бездиффузионному механизму, без изменения состава исходной и превращенной фаз и заключается в закономерной перестройке решетки аустенита (А) в решетку мартенсита. Атомы железа и углерода не обмениваются местами, а лишь смещаются один относительно другого на расстояния, не превышающие межатомные.

Превращение А → М сопровождается деформаций исходной структуры А путем сдвига или двойникования, что приводит к повышению плотности дефектов (дислокаций и двойников) и высокой твердости мартенсита. Оно начинается при значительном переохлаждении А до температуры Мн, и заканчивается при температуре Мк, практически не идет до конца. В структуре закаленной стали обнаруживается остаточный аустенит (Аост), количество которого определяется составом стали и положением точек Мн и Мк. Большая твердость стали, закаленной на мартенсит, объясняется менее симметричной решеткой и меньшим размером кристаллов мартенсита по сравнению с зернами феррита и перлита отожженной стали, изменениями тонкой дислокационной структуры мартенсита, его фазовым наклепом.

Температура начала мартенситного превращения не зависит от скорости охлаждения, но определяется составом сплава. Углерод и большинство легирующих элементов (ЛЭ) сдвигают точки начала и конца превращения к более низким температурам.

2.2. Влияние легирующих элементов на мартенситное превра­щение стали.

При нагреве под закалку большинство ЛЭ растворяются в аустените.Карбиды TiC, NbC, ZrC, частично (Fe,V)3C, не растворяются в аустените, даже когда их количество в стали мало. Эти карбиды тормозят рост аустенитного зерна при нагреве и обеспечивают получение мелкоигольчатого мартенсита при закалке.Остальные карбидообразующие элементы при не слишком большом количестве их в составе стали, а также не карбидообразующие элементы, при нагреве растворяются в аустените и при закалке образуют леги­рованный мартенсит.

Распределение легирующих элементов в фазах конструкционной стали приводится в таблице 1:

Таблица 1.

Характер

термообработки

Легирующий элемент находится

в твердом растворе                   в карбидной фазе
Отжиг.   Закалка.   Отпуск 600 СС. Si, Ni, А1, Си, (Mn), Сг, Mo, W Si, Ni, A1, Си, Mn, Cr, Mo, (V)   Si, Ni, Al, Си, (Mn), Cr Mo, V     Mn, (Cr), (Mo), W, Nb, V, Zr, Ti Nb, V, Zr, Ti   Mn, (Cr), (Mo), (W), Nb, (V), Zr, Ti

Примечание. Если легирующий элемент может присутствовать в разных фазах, предпочтительная форма его содержания в стали включена в скобки.

2.3. Механические свойства закаленной стали

Характерными свойствами стали с мартенситной структурой является высокая твердость и малая пластичность. Твердость мартенсита зависит от содержания углерода в стали и мало изменяется от наличия других ЛЭ. Хрупкость стали увеличивается с увеличением содержания углерода и с укрупнением мартенситных игл. Высокую твердость мартенсита объясняют мелкоблочным строением мартенситных кристаллов, границы которых сильно затрудняют перемещение дислокации.

Сильно развитая блочная структура закаленной малоугле­родистой стали является основной причиной ее высокой стати­ческой прочности, роль углерода в этом незначительна.

Упрочняющая роль углерода в вы­сокоуглеродистой стали весьма велика. Атомы углерода в решетке мартен­сита в виде атмосфер оказывают дополнительное сопротивление движению дислокаций и придают ему  резкую температурную зависимость, что объясняет склон­ность стали к хладноломкости.

Наличие в структуре высокоуглеродистых и некоторых легированных сталей большого количества Аост уменьшает твердость (Аост > 10 %), износостойкость и прочность стали. Аост оказывает отрицательное влияние и на некоторые другие свой­ства (уменьшается стабильность размеров деталей, ухудшается шлифуемость  и т. д.).

Вязкость закаленной углеродистой стали имеет низкое зна­чение из-за неоднородности мартенсита, что приводит к кон­центрации напряжений, вследствие чего возможно образование микротрещин, накопление которых приводит к потере пластич­ности и к хрупкому разрушению стали.

Легирование стали сопровождается повыше­нием однородности структуры мартенсита, благодаря чему по­вышается пластичность  и возрастает сопротивление вязкому разрушению.Этим же определяется повышение сопротивления хрупкому разрушению легированных ста­лей в закаленном состоянии.


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 365; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!