ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМООБРАБОТКИ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
ЗАКАЛКА СТАЛИ
Цели работы
Ознакомиться с основами технологии закалки стали. Приобрести практические навыки назначения режимов и выполнения закалки доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей.
Задание
1 Разработать режимы закалки предложенных образцов из стали, исходя из химического состава и геометрии образцов.
2. Произвести закалку образцов, оценить и объяснить изменение их твердости и геометрических размеров.
3. С помощью термокинетической диаграммы оценить полученную структуру, рассчитать критическую скорость закалки.
4. Проанализировать влияние скорости охлаждения ( вода, масло, воздух) на структуру и твердость образцов
5. Проанализировать влияние легирования на твердость и структуру стали.
Общие сведения
Целью закалки стали является получение особой структуры - мартенсита.
Мартенсит-это пересыщенный твердый раствор углерода в Fe - α , который образуется при быстром охлаждении стали. нагретой до аустенитного состояния.
В мартенсите может содержаться до 0,8% углерода. Такое избыточное количество углерода вызывает искажение кристаллической решетки Fe- α : из кубической она становится тетрагональной. Элементарная ячейка кристаллической решетки мартенсита представлена на Рис.1
Рис. . Кристаллическая решетка мартенсита
Отношение ребер элементарной ячейки с/а называется степенью тетрагональности мартенсита. Оно лежит в пределах от 1 до 1,06 пропорционально содержанию углерода в решетке мартенсита
|
|
|
Кристаллы мартенсита в пространстве представляют собой пластины, сужающиеся к краям, и поэтому на фотографии, снятой с плоскости шлифа, кажутся игольчатыми (рис 1.1.7). Мелкоигольчатый мартенсит обладает более высоким комплексом механических свойств, чем крупноигольчатый. Размер игл мартенсита определяется, в основном, размером зерен аустенита, в которых растут кристаллы мартенсита.
Рис 1.1.7 Микроструктура мартенсита : а) крупноигольчатая,
б) мелкоигольчатая
Мартенсит обладает высокой твердость и прочностью ( см. табл.1.1.1 ). Это является следствием того, что в решетке, искаженной избыточным углеродом , затруднено движение дислокаций. По этой же причине мартенсит обладает пониженной пластичностью. Чем больше концентрация углерода в мартенсите, тем выше его твердость, как показано на рис 1.1.8
Рис 1.1.8 Влияние содержания углерода на твердость мартенсита
Мартенсит обладает б'ольшим удельным объемом, чем аустенит и перлит, поэтому мартенситное превращение сопровождается увеличением размеров деталей и возникновением больших напряжений, подобных тем, которые возникают при замерзании воды в замкнутом сосуде.
|
|
|
Как уже говорилось, структуры и свойства стали в большой степени зависят от скорости охлаждения из аустенитного состояния. Эта зависимость обобщается с помощью диаграммы изотермического превращения аустенита
1.1.9 Диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита в эвтектоидной стали: А –устойчивый аустенит, Ап –переохлажденный аустенит, Ф- феррит, К -карбид
Изотермическое превращение –это превращение происходящее при постоянной температуре
Переохлажденный аустенит –это аустенит, существующий при температуре ниже 727°С ( температура эвтектоидного превращения). При таких температурах аустенит неустойчив ( подобно воде ниже 0°С) и может существовать только ограниченное время. Это время нелинейно зависит от температуры. На Рис 1.1.9 кривые линии ( называемые С-кривыми) обозначают время начала (левая С-кривая) и конца распада переохлажденного аустенита при конкретной температуре Так, при температуре около 700 град С это время весьма велико ( порядка сотен секунд), а при температур около 600 град С распад аустенита начинается через 1 секунду. Надписи правее линии конца превращения аустенита обозначают, какие структуры возникают при той или иной температуре распада – чем ниже эта температура, тем мельче образующиеся кристаллы
|
|
|
На диаграмме изотермического превращения ( иногда ее называют С-диаграммой) выделяют три температурных зоны , которые соответствуют различным механизмам превращения переохлажденного аустенита, как показано на Рис 1.1.10
Рис 1.1.10. Температурные области различных типов превращений переохлажденного аустенита в эвтектоидной стали ( схема): I -перлитное превращение, II промежуточное ( бейнитное) превращение, III мартенситное превращение.
В температурной области I распад аустенита происходит диффузионным путем и приводит к образованию феррито-цементитной смеси ( перлит, сорбит, или троостит – в зависимости от температуры распада). В области III происходит бездиффузионное превращение аустенита в мартенсит (линия Мн сответствует температуре начала мартенситного превращения. В температурной области II переохлажденный аустенит претерпевает распад по особому – бейнитному механизму, который имеет черты как перлитного , так и мартенситного превращения. В этом случае из аустенита сначала выделяется часть углерода с образованием цементита ( это диффузионный процесс) а затем обедненный углеродом аустенит испытывает бездиффузионное превращение в феррит, но при этом феррит оказывается пересыщен углеродом до содержания примерно 0,1% С.
|
|
|
Мартенситное превращение начинается при температуре Мн и заканчивается при температуре Мк. Значения этих температур зависят от содержания углерода в стали, как показано на Рис 1.1.12.
Рис 1.1.12. Влияние углерода на температуры начала и конца мартенситного превращения
Из рисунка видно, что температура Мк может находиться ниже комнатной температуры (если в стали более 0,4% С) . В этом случае, при охлаждении до комнатных температур мартенситное превращение не заканчивается полностью, то-есть часть аустенита не претерпевает превращения в мартенсит и остается в структуре стали в виде включений остаточного аустенита. Этот остаточный аустенит практически всегда присутствует в закаленной стали и оказывает большое влияние на ее свойства
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМООБРАБОТКИ
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 103; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!