Теоретические сведения
Объект исследования, оборудование.
Исследуются образцы после различных термических обработок. Нагрев производится в лабораторных электропечах, охлаждение - в электропечах и различных средах (свинец, селитра, воздух), измерение твердости - на приборе ТК-2 с использованием в качестве индентора алмазного конуса или стального шарика в зависимости от ожидаемой твердости.
Задание на работу.
Получить образец из стали У8 (или У10) и выполнить одну из термических обработок, указанных на рис.2. Нагрев во всех образцах до 850°С перед термической обработкой производится в одной печи.
Порядок проведения работы. 1. Перед началом термической обработки определить время инкубационного периода и общее время изотерической выдержки (рис.3) (результаты занести в таблицу). 2. Замерить твердость образца перед термической обработкой. 3. Произвести заданную термическую обработку. 4. Охлажденные образцы зачистить с двух сторон, измерить твердость. Результаты измерений занести в таблицу. В последней графе указать ожидаемую микроструктуру. В таблицу заносятся результаты всех видов термических обработок. 5. Сделать выводы из анализа полученных результатов.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Меняя условия охлаждения стали с температур выше критической точки Ас1 (>727°С), можно существенно изменить ее структуру и свойства по сравнению с равновесным состоянием. Условия охлаждения определяются температурой охлаждающей среды и размерами сечения детали (образца). При температуре выше АС1 переохлажденный аустенит неустойчив и распадается на феррито - цементитную смесь диффузионным путем. При быстром охлаждении до температур ниже Мн со скоростью больше критической аустенит превращается в мартенсит. Распад аустенита может проходить при непрерывном охлаждении и в изотермических условиях.
Чем ниже температура превращения, тем дисперснее продукты распада аустенита, тем выше твердость и прочность и ниже пластичность. Распад аустенита происходит не мгновенно, время до начала распада называется инкубационным периодом. Если распад происходит при 710-700 °С, то образуется грубопластичный перлит, при 670-650 °С - сорбит, при 550-500 °С - троостит. Все эти структуры пластинчатые (чередующиеся пластинки феррита и цементита), меняется только межпластинчатое расстояние от 0,0007 мм у перлита до 0,0001мм у троостита. Скорость охлаждения после окончания превращения не влияет на структуру и свойства.
В температурном интервале 500°С-Мн (< 200°С) протекает промежуточное (бейнитное) превращение и образуется игольчатая структура - бейнит (слабо перевыщенные углеродом иглы феррита с включениями зернистого цементита). Если превращение аустенита происходит в интервале температур Мн — Мк, образуется метастабильная структура - мартенсит. Образование мартенсита не связано с диффузией углерода, и приводит к увеличению объема, вследствие чего в детали (образце) возникают значительные внутренние напряжения. График, связывающий температуру и время превращения аустенита в изотермических условиях, называется диаграммой изотермического распада аустенита (рис.1).
Рис. 1 Схема диаграммы изотермического распада переохлажденного аустенита стали (С - образные кривые).
Заштрихованная область - область переохлажденного аустенита. Кривые 1,2 - геометрические места точек начала и конца изотермического распада при различных температурах соответственно. Отрезки соответствуют инкубационным периодам при температурах .
Мартенситное превращение происходит при непрерывном охлаждении (непрерывная закалка) или при охлаждении до температур, близких к Мн, короткой изотермической выдержке (меньше инкубационного периода), когда изотерма не пересекает кривых 1,2, и последующего замедленного охлаждения (ступенчатая закалка). На рис.2 приведены графики различных видов термической обработки, которые будут использованы в настоящей работе.
Рис.2. Графики охлаждения обрабатываемых образцов: 1- нормализация; 2 - изотермический отжиг; 3,4,5 - изотермическая обработка на сорбит, тростит и бейнит; 6 - ступенчатая закалка; 7 - непрерывная закалка.
Рис. 3 Диаграмма изотермического распада аустенита стали У10.
ВЫВОДЫ: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 6. Контрольные вопросы. 1. Что такое феррит, аустенит, перлит, мартенсит? 2. Какое максимальное количество углерода может содержаться этих фазах? 3. В чем различие между перлитом, сорбитом, трооститом, бейнитом? 4. Для чего используется на практике диаграмма изотермического распада аустенита?
5. От чего зависит положение точек Мн и Мк? 6. Преимущество ступенчатой закалки на мартенсит по сравнению с закалкой в одном охладителе (вода, масло)? Что ограничивает область ее применения?
Дата выполнения _______________________
Подпись преподавателя _______________________
Подпись студента _______________________
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|