Методическое пособие 200

В качестве закалочных сред наиболее широко используют холодную воду, 10 % водный раствор NaOH или NaCl и масла. Так как нет такой закаливающей среды, которая давала бы быстрое охлаждение в интервале температур наименьшей устойчивости аустенита (650–400 оС) и медленное охлаждение выше и главным образом ниже этого интервала, то применяют различные способы закалки, обеспечивающие необходимый режим охлаждения.

Для уменьшения скорости охлаждения в мартенситном интервале применяют закалку в двух средах. Вначале деталь погружают в воду и после короткой выдержки в воде переносят в масло.

Оптимальный режим нагрева стали под закалку в зависимости от содержания углерода показан на рис.8.

0С

1000

900

800

700

Рис. 8. Оптимальные температуры нагрева стали под закалку

29

Отпуском называется технологический процесс, заключающийся в нагреве закаленной стали до температуры ниже линии PSK(A1), выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе с целью получения более равновесной структуры.

В закаленной стали, находящейся в неустойчивом состоянии, при нагреве идут процессы, приводящие ее в более устойчивое состояние: снижаются внутренние напряжения и происходит выделение углерода из пересыщенного твердого раствора с образованием смеси феррита и цементита зернистого типа. Чем выше температура отпуска, тем полнее происхо-

дит выделение углерода из мартенсита, и далее развивается процесс коагуляции - укрупнение частиц цементита.

В зависимости от дисперсности образующейся при отпуске феррито-цементитной смеси, сталь получает различные механические свойства. Чем выше температура отпуска, тем больше пластичность и тем меньше твердость стали.

Различают три вида отпуска: низкий, средний и высокий, проводимые соответственно при температурах 100 – 250 0С, 250

– 400 0С, 400 – 680 0С. При этом получаются структуры отпущенного мартенсита, троостита и сорбита. Эти структуры: имеют названия, аналогичные получающимся при распаде переохлажденного аустенита, но отличаются от них формой частиц феррита и цементита. Это различие приводит к тому, что при одинаковой твердости структуры отпуска имеют более высокие характеристики пластичности по сравнению с одноименными продуктами распада переохлажденного аустенита.

Как следует из вышеизложенного, одной из наиболее важных характеристик, по которой можно судить о структурных изменениях, происходящих в стали при термической обработке, является твердость.

30

Задание

Изучить влияние термической обработки на структуру и твердость углеродистых сталей 45, У8 и У12.

Сталь 45. Нагреть три образца до 900 оС, выдержать 30 минут и провести охлаждение. Один образец охладить вместе с печью, второй образец охладить на воздухе, третий образец охладить в воде. Измерить твердость по Роквеллу.

Сталь У8. Нагреть три образца до 800 оС и выдержать их 30 минут. Один образец охладить вместе с печью, второй закалить в воде, третий образец – через воду в масло (выдержка в воде – 3 секунды). Измерить твердость по Роквеллу.

Сталь У12. Нагреть один образец до 760 оС, выдержать 30 минут и закалить в воде (неполная закалка). Другой образец нагреть до 900 оС, выдержать 30 минут и закалить в воде. Измерить твердость по Роквеллу.

Контрольные вопросы

1.Что такое отжиг, закалка, нормализация и отпуск?

2.Какие структуры получаются при охлаждении аустенита с различными скоростями? В чем сходство и различие?

3.С какой температуры закаливают доэвтектоидную

сталь?

4.С какой температуры закаливают заэвтектоидную

сталь?

5.Что такое мартенсит в углеродистой стали?

6.Каковы причины изменения твердости мартенсита при изменении в нем содержания углерода?

7.Какие бывают виды отпуска? Какие структуры получаются в результате отпуска?

8.В чем сходство и различие между структурами отпуска

иструктурами, полученными при распаде переохлажденного аустенита?

31

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Лахтин, Ю.М. Материаловедение [Текст]/ Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. - М.: Металлургия, 1990.

2.Гуляев, А.П. Металловедение [Текст]/ А.П. Гуляев. М.:

-Металлургия, 1992.

3.Арзамасов, Б.Н. Материаловедение [Текст]/ Б.Н. Арзамасов. - М.: Машиностроение, 2003.

4.Геллер, Ю.А. Материаловедение (Лаб. работы, методы анализа, задачи) [Текст]/ Ю.А. Геллер, А.Г. Рахштадт. - М.: Металлургия, 1985.

5.Травин, О.В. Материаловедение [Текст]/ О.В. Травин, Н.Т. Травина. М.: - Металлургия, 1991.

6.Лахтин, Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов [Текст]/ Ю.М. Лахтин. - М.: Металлургия, 1993.

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа №1. Макроскопический анализ ме-

таллов и сплавов с помощью светового микроскопа (микроана-

32

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

квыполнению лабораторных работ по курсу «Физические основы материаловедения» для студентов направления 16.03.01 «Техническая физика»

(профиль «Физическая электроника») очной формы обучения

Составители: Жиляков Дмитрий Геннадьевич Горожанкина Ольга Владимировна Юрьева Валентина Александровна

В авторской редакции

Компьютерный набор О.В. Горожанкиной

Подписано к изданию 29.09 2016. Уч.-изд. л. 2,0

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

394026 Воронеж, Московский просп., 14