 |
Отпуск углеродистых сталей
|
|
|
|
Сущность отпуска – нагрев закаленной стали до температуры ниже А1 (727 0С), выдержка и охлаждение с любой скоростью. Вид отпуска и его назначение определяются температурой нагрева.
Низкий отпуск (150...250 0С) применяется для повышения твердости и износостойкости поверхностного слоя деталей, испытывающих трение в процессе работы (зубья зубчатых колес, кулачки распредвалов, режущий и измерительный инструмент и т. д.). В процессе нагрева закаленной стали из мартенсита выделяется часть углерода в виде Fe2C. Уменьшение количества растворенного углерода снижает тетрагональность мартенсита, внутренние напряжения и твердость. Структура стали после низкого отпуска – мартенсит отпуска и карбиды.
Средний отпуск (300...500 0С) используется для получения в деталях высокого предела упругости, текучести (пружины, рессоры, мембраны и т. д.). При нем завершается распад мартенсита, из которого выделяется весь избыточный углерод. Обедненный углеродом мартенсит превращается в феррит. Образовавшаяся механическая смесь феррита и цементита имеет зернистое строение и называется трооститом отпуска. Полностью снимаются внутренние напряжения, вызванные мартенситным превращением.
Высокий отпуск (550...680 0С) служит для получения хорошего сочетания прочностных и вязкостных свойств в деталях, работающих на ударные, знакопеременные, вибрационные и циклические нагрузки (валы, зубчатые колеса, шатуны двигателей и т. д.). В указанном интервале температур ферритно-цементитная смесь троостита отпуска коагулирует с образованием более крупной зернистой феррито-цементитной смеси, называемой сорбитом отпуска. Закалку и высокий отпуск называют улучшением, а стали, подвергаемые улучшению, называются улучшаемыми. Обычно они содержат 0,3...0,5 %С (стали 30, 35, 40, 45, 50).
|
|
|
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
2.1. Изучить теоретическую часть работы, законспектировать ее.
2.2. Определить структуру стали после охлаждения по диаграмме распада аустенита при непрерывном охлаждении (по заданию преподавателя).
2.3. Решить несколько задач на упрочнение деталей из углеродистых сталей (по указанию преподавателя):
а) упрочнить вал редуктора из стали 50,
б) упрочнить пружину из стали 75,
в) упрочнить зубья зубчатого колеса из стали 30,
г) упрочнить кулачок распредвала из стали 45,
д) упрочнить рессору из стали 80,
е) упрочнить буксирный крюк из стали 40,
ж) упрочнить сверло из стали У10А,
з) упрочнить режущую кромку токарного резца из стали У12А,
и) упрочнить коленчатый вал из стали 35,
к) упрочнить мембрану из стали 85,
л) упрочнить шарик пресса Бринелля из стали У9А,
м) упрочнить шарики шарикоподшипника из стали У11А,
н) упрочнить пружину из стали 70.
При решении задач ответить на следующие вопросы:
а) химический состав стали,
б) условия работы детали,
в) способ упрочнения детали,
г) структура стали перед нагревом,
д) температура закалки стали,
е) структура при температуре закалки,
ж) условия закалки,
з) структура стали после закалки,
и) температура отпуска детали,
к) скорость охлаждения детали при отпуске,
л) структура стали после отпуска,
м) ориентировочная твердость стали после отпуска, указать метод замера твердости.
2.4. Три образца из стали У8 нагреть в электропечи до температуры закалки и охладить каждый в воде, минеральном масле и на воздухе. Замерить твердость образцов после охлаждения и определить структуру. Заполнить данными табл. 2.
Таблица 2. Влияние скорости охлаждения детали на твердость и структуру стали
| Марка стали | %С | Температура закалки, 0С | Выдержка в электро-печи, мин | Охлаждающая среда, Vохл. дет , 0С/с | Твердость после закалки | Структура после закалки |
| У8 | Вода, 600 | |||||
| У8 | Минеральное масло, 150 | |||||
| У8 | Воздух, 3 |
|
|
|
2.5. Закаленные образцы из стали У8 подвергнуть отпуску при температурах 200, 400 и 600 0С с охлаждением на воздухе. Замерить твердость образцов после отпуска. Определить структуру. Полученные данные занести в табл. 3.
Таблица 3. Твердость и структура стали после отпуска
| Марка стали | %С | Температура отпуска, 0С | Время выдержки при отпуске, мин | Твердость стали после отпуска | Структура стали после отпуска |
| У8 | |||||
| У8 | |||||
| У8 |
2.6. Сделать выводы по проделанным экспериментам.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Цель и сущность закалки.
2. Что такое перлит, сорбит, троостит, бейнит, мартенсит?
3. Условие закалки.
4. От чего зависит скорость охлаждения детали и критическая скорость закалки стали?
5. Температура закалки стали в зависимости от содержания углерода в стали.
6. Причина возникновения паровой пленки вокруг детали при ее погружении в охлаждающую жидкость во время закалки. Как устранить паровую пленку?
7. Структура стали после закалки.
8. Цель и сущность отпуска.
9. Назначение, температура, скорость охлаждения и структура низкого отпуска.
10. Назначение, температура, скорость охлаждения и структура среднего отпуска.
11. Назначение, температура, скорость охлаждения и структура высокого отпуска.
Библиографический список
1. Лахтин Ю.М. Материаловедение / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. – М.: Машиностроение, 1990. – 528 с.
2. Материаловедение / Под общ. ред. Б. Н. Арзамасова. – М.: Машиностроение, 1986. – 384 с.
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение....................................................................................... | |
| 1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗАКАЛКЕ И ОТПУСКЕ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ.................................................. | |
| 1.1. Закалка углеродистых сталей................................... | |
| 1.1.1. Выбор температуры закалки......................... | |
| 1.1.2. Выбор скорости охлаждения детали............ | |
| 1.1.3. Определение структуры углеродистой стали после закалки................................................. | |
| 1.2. Отпуск углеродистых сталей................................... | |
| 2. Порядок выполнения работы.............................. | |
| 3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ............................................ | |
| Библиографический список............................................................ |
|
|
|
Учебное издание
Изучение упрочнения деталей из углеродистых сталей
закалкой и последующим отпуском
Методические указания к лабораторной работе
по материаловедению
Составители Валентин Иванович Матюхин, Михаил Сергеевич Корытов
Редактор Т. И. Калинина
Лицензия ИД № 00064 от 16. 08. 99.
Подписано к печати 2001.
Формат 60 х 90 1/16. Бумага ксероксная.
Гарнитура Таймс.
Оперативный способ печати.
Усл. п. л. 0,75, уч.-изд. л. 0,6.
Тираж 150 экз. Изд. № 18. Заказ
Цена договорная.
Издательство СибАДИ
644099, Омск, ул. П. Некрасова, 10
Отпечатано в ПЦ издательства СибАДИ
644099, Омск, ул. П.Некрасова, 10
Федеральное агентство по образованию
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ) Кафедра «Конструкционные материалы и специальные технологии»
|
|
|
