- •1. Поняття критичних точок на діаграмі Fe-Fe3c. Критичні точки ас1 і ас3
- •2. Перетворення феритної-карбідної структури в аутсиніт при нагріванні
- •3. Ріст зерна аустиніту при нагріванні
- •4. Вплив величини зерна на властивості сталі
- •5. Діаграма ізотермічного розпаду аустеніту
- •6.Поняття критичної швидкості охолодження
- •7. Перлітне перетворення
- •8. Перліт, сорбіт, тростит
- •9. Природа мартенситу
- •10.Механізм мартенситного перетворення
- •11. Вплив вмісту вуглецю на температури початку і кінця мартенситного перетворення
- •12.Вплив легуючих елементів на температуру початку і кінця мартенситного перетворення
- •13. Гомогенізація
- •15. Високе відпускання для зменшення твердості
- •17.Відпал 2 роду (фазова перекристалізація)
- •22. Залишковий аустеніт в структурі гартованого матеріалу
- •23. Повне і неповне гартування
- •24. Вибір температури гартування
- •25. Гартування доевтектоїдних сталей
- •26. Гартування заевтектоїдних сталей
- •27. Структура загартованого матеріалу
- •28Механічні властивості мартенситу
- •31.Розпад мартенситу(перше перетворення при відпускані)
- •32. Утворення карбідів(друге перетворення при відпускані)
- •33. Зняття внутрішніх напружень та карбідне перетворення (третє перетворення при відпуску)
- •34. Коагуляція карбідів при відпусканні. Зернистий перліт
- •35. Вплив відпускання на механічні властивості сталі
- •39. Стадії дифузійного насичення поверхневого шару матеріалів
- •40. Цементація твердим карбюризатором
- •41. Технологічні параметри процесу цементації
- •42. Газова цементація
- •43,Термічна обробка після цементації
- •44.Нітроцементація
- •45.Азотування
- •46. Борування.
- •47.Дифузійне насичення металами
- •48. Структурні класи легованих сталей
- •49.Вплив легуючих елементів на температури критичних точок
26. Гартування заевтектоїдних сталей
Заевтектоїдна сталь (вміст С більше 0.8%) при нагріванні до температури вище лінії Ас1 містить у структурі аустеніт і вторинний цементит (А+Fe3C). Присутність вторинного цементиту збільшує твердість і опір спрацюванню гартованої сталі. Нагрівання заевтектоїдної сталі вище лінії Асm призводить до розчинення вторинного цементиту, збільшення розміру зерна, гартувальних напруг і зневуглецювання сталі з поверхні. Тому температури нагрівання під загартування для заевтектоїдних сталей мають бути на 30-50° вище точок лінії Ас1. Для отримання потрібної швидкості охолодження використовують інтенсивні охолоджувальні середовища. Такими середовищами для вуглецевих сталей є: вода, мінеральні оливи, розчини солей, кислот, лугів, рухоме та нерухоме повітря.
27. Структура загартованого матеріалу
Загартована сталь має нерівноважну структуру мартенситу, тростита або сорбіту. У зв'язку з виникненням цих структур забезпечується твердість.
28Механічні властивості мартенситу
Характерною особливістю мартенситу являється його твердість і міцність. Твердість М зростає із збільшенням в ньому вмісту С: в сталі з 0,6-0,7%С твердість М 65 HRC.
Границя міцності низьковуглецевого мартенситу (0,025%С) кладає 1000 МПа, а при 0,6-0,8%С досягає 2600-2700 МПа. Однак із підвищенням вмісту С в М зростає крихкість. М має більший питомий об’єм, ніж А. Збільшенння питомого об’єму при утворенні М являється однією з основних причин винекнених при гартуванні внутрішніх напружень, які викликають деформацію виробів, або навіть тріщин.
Структура М займає більший об’єм, ніж А, а тому перетворення Азал => М супроводжується виникненням додаткових внутрішніх напружень, що фіксується, як підвищення твердості.
29 .Загартовуваність сталей
Загартованість – здатність сталі до підвищення твердості при гартуванні. Вона визначається вмістом вуглецю у сталі. Гартування – така термічна обробка під час якої проводиться нагрів сталі до температур на 30…50°С вище точки АС3 чи АС1, витримці при цих температурах для завершення перетворень з наступним охолодженням зі швидкістю вище критичної. Гартування – це не кінцева термічна обробка. Залежно від температури нагрівання розрізняють повне і неповне гартування. При повному гартуванні, якому піддають лише доевтектоїдні сталі, сталь нагрівають на 30…50°С вище за АС3 (лінія GS) для отримання вихідної структури аустеніту. Для неповного гартування доевтектоїдну сталь нагрівають в інтервалі температур АС1 - АС3 (до 760…780°С). Після гартування з цього інтервалу температур у сталі поряд з мартенситом зберігаються ділянки фериту, у яких перетворення не пройшло. Присутність фериту приведе до зниження твердості та механічних властивостей сталі після відпуску.
Нагрів доевтектоїдних сталей до температур значно вищих АС3 приведе до росту зерна аустеніту та утворення крупноголчатого мартенситу та погіршенню в'язкості.
Неповному гартуванню, як правило, піддають заевтектоїдні сталі. Вихідна структура при цьому – аустеніт і цементит. Останній зберігається в структурі після гартування, сприяє підвищенню твердості та зносостійкості загартованої високо вуглецевої сталі. Для забезпечення потрібної швидкості охолодження використовують різні гартівні середовища (воду, масло, розчин органічних сполук, тощо). Охолоджуючі (гартівні) середовища повинні забезпечити високу швидкість охолодження при температурах найнижчої стійкості аустеніту (550…650°С), щоб попередити розпад його на ферито-карбідну суміш. В області мартенситного перетворення гартівні середовища повинні унеможливити утворення підвищених внутрішніх напружень, які визивають деформацію виробів, які загартовують, та утворення тріщин. Залежно від способу охолодження розрізняють гартування з безперервним охолодженням, ступеневе, ізотермічне, тощо.
Найчастіше використовується безперервне гартування, тобто гартування при якому охолодження проводиться в одному охолоджувачі. Переривчасте (охолодження у двох середовищах), таке гартування, коли деталь спочатку охолоджують у воді до температур 300…400°С, а потім швидко переміщують у менш інтенсивно діючий охолоджувач (масло, повітря), тут деталь охолоджується до кімнатної температури, що знижує напруження, які виникають при швидкому охолодженні, в області температур мартенситного перетворення.
Нагрівання під гартування проводиться в камерних електричних печах, у шахтних печах, печах-ваннах (тобто у розплавах солей і лугів), у розплавлених металах, у захисній атмосфері, та ін. швидкість нагрівання залежить від складу сталі та розмірів деталей, час ізотермічної витримки складає, як правило 1хв. на 1мм перерізу.
Деякі сталі, наприклад складно леговані, нагрівають під гартування від температур 1000…1270°С, зокрема швидкорізальні сталі. Для унеможливлення зневуглецювання застосовують контрольовані атмосфери – продукти дисоціації аміаку, генераторний газ (СО – СО2 – N2) чи суміш газів (СО – СО2 – Н2 – N2 – H2O), які отримують при згоранні природного газу. В деяких випадках застосовують засипки – карбюризатор чи обмазку.
30 . Прогартованістьсталей– здатність сталі набувати загартований шар з мартенситною чи тростито-мартенситною (50%М + 50%Т) структурою і високою твердістю на ту чи іншу глибину. Прогартованість визначається критичною швидкістю охолодження. Прогартовуваність сталей підвищують марганець, хром, бор і такі дорогі елементи як нікель і молібден. Найбільша прогартовуваність досягається при комплексному легуванні.
Загартована сталь після охолодження знаходиться у структурно-напруженому стані, є твердою (при цьому її твердість залежить від вмісту вуглецю у мартенситі) та крихкою. Для зменшення крихкості та напружень, спричинених гартуванням, переведення незрівноважної структури загартованої сталі у рівноважний стан і надання потрібних властивостей (підвищення в'язкості, пластичності, зменшення твердості), сталь після гартування обов'язково піддають відпуску..
Якщо сталь спадково дрібнозерниста чи виріб невідповідного призначення, то проводять одноразове гартування з температури 820…850oС (рис. 2б). При цьому забезпечується отримання високо вуглецевого мартенситу в цементованому шарі, а також часткова перекристалізація і подрібнення зерна серцевини.
Рис.2 Режими термічної обробки цементованих виробів
При газовій цементації виріб при закінченні процесу підстужують до цих температур, а потім проводять гартування (непотрібний повторний нагрів під гартування) (рис. 2а).
Для задоволення дуже високих вимог (для механічних властивостей цементованих деталей) здійснюють подвійне гартування (рис.2в).