- •1.1. Изучить влияние температуры нагрева на твердость закаленной стали;
- •1.2. Установить влияние легирующих элементов на превращения при отпуске закаленных сталей.
- •2. Теоретические сведения
- •2.1. Основные превращения в углеродистых сталях при отпуске
- •2.2. Структуры сталей после отпуска
- •2.3. Основные механические свойства стали после отпуска
- •2.4. Виды отпуска
- •2.5. Влияние легирующих элементов на превращения при отпуске
- •3. Объекты исследования, оборудование
- •7. Контрольные вопросы
Лабораторная работа № 6
ОТПУСК СТАЛЕЙ
Цель работы:
1.1. Изучить влияние температуры нагрева на твердость закаленной стали;
1.2. Установить влияние легирующих элементов на превращения при отпуске закаленных сталей.
2. Теоретические сведения
В результате закалки в стали получается структура, состоящая из двух неравновесных фаз: мартенсита (М) и остаточного аустенита (при содержании углерода в углеродистых сталях более 0,5 %), которая характеризуется высокой твердостью (до 650 НВ) и хрупкостью (КСV10÷15 Дж/см2). Кроме того, вследствие объемных изменений при закалке в материале формируются внутренние напряжения, способные вызвать образование трещин и деформацию изделий. По этой причине непосредственное использование закаленных деталей в конструкциях делается практически невозможным. Окончательной операцией термической обработки, в результате которой сталь получает требуемые механические свойства, является отпуск. Отпуск заключается в нагреве закаленной стали до температуры ниже Ас1, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении с контролируемой скоростью. Он проводится для снятия закалочных напряжений, стабилизации структуры и предания стали требуемого комплекса механических свойств.
2.1. Основные превращения в углеродистых сталях при отпуске
Структура закаленной стали претерпевает при нагреве ряд последовательных превращений. Для углеродистых сталей традиционно принято выделять три температурных интервала и соответствующие им три стадии превращения при отпуске углеродистых сталей.
Первая стадия при отпуске относится к интервалу температур 100÷200 С. Ее связывают с распадом М: уменьшением содержания углерода в -твердом растворе и образованием мельчайших карбидных частиц.
Вторая стадия при отпуске относится к интервалу температур 200÷300 оС. Она заключается в распаде Аост с образованием малоуглеродистого мартенсита отпуска и дисперсных карбидов. При этом следует иметь ввиду, что в температурном интервале второй стадии продолжается распад мартенсита. В ходе первого и второго превращений происходит уменьшение внутренних напряжений
Третья стадия при отпуске относится к интервалу температур 300÷400 оС. При выдержке в этом интервале температур завершается распад мартенсита и продолжает развиваться карбидное превращение. Из мартенсита выделяется практически весь избыточный углерод в виде карбидов Fe3C и тетрагональность решетки -твердого раствора устраняется – мартенсит приобретает кристаллическую ОЦК решетку -Fe.
Начиная с температур 350÷400 оС, происходит интенсивный процесс коагуляции (рост более крупных частиц карбида Fe3C за счет растворения более мелких) и сфероидизация цементита. Скорость этих процессов увеличивается при повышении температуры.
2.2. Структуры сталей после отпуска
Структуру, полученную после отпуска стали при температурах ниже 300 оС, называют отпущенным мартенситом (Мотп). После отпуска при температуре 300÷450 оС твердость стали соответствует твердости, приобретаемой сталью при непрерывном охлаждении на структуру троостит. Соответственно, структуру, полученную после отпуска при 300÷450 оС, называют трооститом отпуска (Тотп). В интервале температур 450÷650 оС получается соответственно сорбит отпуска (Сотп). При температуре, близкой к температуре Ас1 (700 оС) образуется грубая ферритно-карбидная смесь - зернистый перлит (Пз).