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! |
Мы поможем в написании ваших работ!