Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Построение термокинетической диаграммы распада переохлажденного аустенита

1. Построить систему координат "температура (ось ординат) - время охлаждения (ось абсцисс)".

2 Нанести горизонтальную линию, которая отвечает температуре Ас₁ и Ас₃.

3. Построить кривые охлаждения (от температуры нагревания 850°С), используя экспериментальные данные (табл. 14.2).

Таблица. 14.2

Условия охлаждения	Температура образца после охлаждения в течение, мин
0,5	1,0	2,0	4,0	7,0	10,0	15,0	25,0
Вместе с печью
Вместе с печью и с подстуживанием
На воздухе
В масле
В воде
В соленой воде

4. На каждой кривой охлаждения нанести точки, которые характеризуют температуру начала и конца распада аустенита. Необходные данные взять в табл. 14.3 (результаты получены в лаборатории). Соединить точки начала распада и точки конца распада аустенита на кривых охлаждения плавными линиями.

5. Графически определить температуру наименьшей стойкости переохлажденного аустенита t_m и время наименьшей стойкости переохлажденного аустенита t_m. По этим данным по формуле (14.1) подсчитать критическую скорость

A_н – t_m

V_{кр =} _{---------------} (14.1.)

t_m

где А_н- температура нагрева, С⁰;

t_m - температура наименьшей стойкости переохлажденного aустенита;

t_m - инкубационный период, соответствующий температуре наименьшей стойкости переохлажденного аустенита.

Таблица 3.3

Условия охлажде ния	Начало распада аустенита	Конец распада аустенита
Температура, °С	Время, мин	Температура, °С	Время, мин
Вместе с печью
Вместе с печью и с постуживанием подстуживанием
На воздухе
В масле
Вводе		0,7		1,5
В соленой воде		0,5	-	-

14.6 Содержание отчета
Отчет должен содержать: название работы и его цель, краткие теоретические сведения, а также следующие результаты экспериментов:
а) данные в табл. 14.1;
б) построенную термокинетическую диаграмму распада переохлажденного аустенита;
в) результаты расчета критической скорости закалки;
г) химический состав исследуемой стали.

Лабораторная работа № 15

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАКАЛКИ СТАЛИ

15.1 Цель работы

Определить влияние температуры нагревания на твердость закаленной стали с разним содержимым углерода; получить навыки выполнения закалки.

15.2 Краткие теоретические сведения

Закалкой называется термическая операция, включающая нагрев до температуры выше критической, выдержка для завершения фазовых превращений и последующее охлаждение со скоростью выше критической. Важнейшим параметром технологии закалки является температура нагрева. Температура нагрева для закалки зависит от химического состава и, в первую очередь, от содержания в ней углерода. При выборе температуры нагрева для закалки стоит учесть необходимость получения наиболее высокой твердости в закаленной стали. Если доэвтектоидную сталь с исходной структурой перлит-феррит нагреть ниже критической Ас₁, то структура перлит-феррит сохранится и после быстрого охлаждения. Такая технология свойства стали не изменит. В доэвтектоидной стали, нагретой выше Ас₁, но ниже Ас₃, после закалки наряду с мартенситом сохранятся участки феррита, которые не испытали превращения в аустенит при нагреве. Присутствие феррита снижает твердость стали после закалки и ее механические свойства после отпуска.

Нагревание стали выше Ас₃ вызовет образование аустенита и после охлаждения со скоростью выше критической образуется мартенсит. Нагрев доэвтектоидной стали значительно выше Ас₃ вызывает рост зерна аустенита, который приведет к образованию при охлаждении крупногольчатого мартенситу и увеличению содержания остаточного аустенита. Такая структура неблагоприятно влияет на свойства стали. Следовательно, нагрев для закалки доэвтектоидных сталей должен осуществляться немного выше (на 20..40°С) Ас₃.

Заэвтектоидные стали также нецелесообразно нагревать ниже Ас₁, потому что такое нагрев не вызывает структурных превращений и не изменит свойства стали. Нагрев заэвтектоидных сталей к температурам, выше Ас₁ и ниже Асm, приведет к образованию в структуре закаленной стали мар-тенсита и избыточного цементита. Такая структура обеспечивает более ви-сокую твердость в сравнении с той, которая получается при закалке с нагреванием выше Асm, то есть в область существования однородного аустенита. В результате такого высоког нагрева сталь получает структуру крупноигольчатого мартенсита без цементита, но с повышенным количеством остаточного аустенита. Цементит имеет более высокую твердость, чем мартенсит, а присутствие аустенита снижает твердость. Поэтому температура закалки заэвтектоидних сталей назначается на 20…40 °С выше Ас₁.

15.3 Материалы, оборудование и принадлежности

Для выполнения работы необходимы: образцы для испытания доэвтектоидной (сталь 45) и заэвтектоидной (сталь У13) сталей, нагревательные печи, клещи, для загрузки образцов в печь и их выгрузку, бачок с водой, наждачную бумагу, абразивный круг, твердомер ТК и ТШ.

15.4 Ход работы

1. В печи, предварительно нагретые до температур 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 °С, загрузить образцы.

2. После приобретения образцами цвета накаливания стенок печи выдержать в течение 7 мин.

3. По окончании выдержки образцы (по одному) быстро перенести в бачок с водой и выдержать в воде 10... 15 мин, после чего образцы вытянуть, торцевую поверхность зачистить на абразивном круге до металлического блеска и измерить твердость с помощью твердомера ТК.

4. Результаты измерения твердости (три измерения на каждом образце) занести в табл.15.1., представить графически зависимость средних значений твердости от температуры нагревания и сделать анализ.

Таблица 4.1

Температура нагревания, °С	Твердость посля закалки
Сталь доэвтектоидная	Сталь заэвтектоидная
НRС	НRС	НRС	НRС ср.	НRС	НRС	НRС	НRС Ср.

15.5 Содержание отчета

Отчет должен содержать: название работы и его цель, краткие теоретические сведения, ход работы, а также следующие результаты экспериментов: а) данные за табл.15.1; б) химический состав исследованных сталей; в) график изменения твердости в зависимости от температуры нагревания для закалки; г) вывод о целесообразной температуре нагрева для закалки доэвтектоидных сталей.

Лабораторная работа № 16

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ СТАЛИ МЕТОДОМ
ТОРЦЕВОЙ ЗАКАЛКИ

16.1 Цель работы

Изучить метод торцевой закалки при испытании стали на прокаливаемость; исследовать влияние химического состава на прокаливаемость конструкционной стали.

16.2 Краткие теоретические сведения

Под прокаливаемостью подразумевают способность стали закаливаться на определенную глубину. Прокаливаемость зависит от критической скорости закалки V_кр. Чем меньше V_кр, тем больше прокаливаемость стали. Прокаливаемость определяется как расстояние от поверхности детали до слоя с полумар-тенситной структурой (50% мартенсита и 50% тростита). Твердость полумартенситной зоны зависит от содержания углерода и определяется по таблице 16.1

Таблица 16.1

Содержание углерода, %	0,35	0,40	0,45	0,50	0,55	0,60	0,70	0,80
Твердость полумартенситной зоны, НRС

Метод торцевой закалки стандартизирован (ДСТ 5657-69) и проводится на специальной установке, которая обеспечивает стандартные условия охлаждения. Сущность испытания заключается в нагревании образца стандартной формы до температуры закалки, выдержки его и последующей закалке путем охлаждения струей воды подаваемой на торец образца.
По результатам измерения твердости вдоль образующей судят о прокаливаемости.
Характеристиками прокаливаемости являются:
а) расстояние от торца образца вдоль него образующей до зоны с полумартенситной структурой - характеристическое расстояние Х;

б) критический диаметр D_кр, который представляет собой наибольший диаметр образца стали, которая прокаливается насквозь. D_кр определяется по характеристическому расстоянию с помощью номограммы Блантера М.Е

16.3 Материалы, оборудование и принадлежности

Для выполнения работы необходимы: стандартные образцы, установка для торцевой закалки, нагревательные печи, клещи дня загрузки образцов в печь и выгрузку их, наждачное точило, твердомер ТК, номограмма М.Е. Блантера, линейка.
Установка для закалки (рис. 16.1).
Основными элементами установки является кронштейн с установочной шайбой и сопло.

Условия закалки стандартные:
- температура воды - 10...25°С;
- диаметр сопла 12,5 мм;
- расстояние от торца образца к соплу - 12,5 мм;
- высота свободной струи воды (до установки образца) - 65 мм

16.4 Ход работы

1. Определить температуру нагревания под закалку

t_г = Ас₃ (30...50) ^оС

где Ас₃ - критическая температура для исследуемых сталей.
2. Образцы загрузить в печь. Время выдержки 10 мин от момента, когда цвет образца совпадет с цветом накаливания стенок печи.
3. После нагревания и выдержки образец быстро (за время не более 8 с) переносят в закалочную установку. Скорость охлаждения образца в разных точках будет разной. Около торца, который закаливается, она отвечает охлаждению в воде (600 ⁰С/с), а на другом конце - скорости охлаждения на воздухе (2⁰С/с). Время охлаждения не менее 10 мин.
4. После полного охлаждения по длине образцов зачистить полоску шириной 1,5...2 мм, измерять твердость по Роквеллу(шкала С): первое измерение сделать на расстоянии 1,5 мм от торца, дальше через каждые 1,5...4,5мм - на длине 15...50 мм. Фактические расстояния между отпечатками занести в табл.16.2.
6. Построить (в масштабе) график изменения твердости в зависимости от расстояния от торца. Пользуясь данными табл.16.1 и зная содержание углерода в исследованной стали, определить твердость полумартенситной зоны. Определить расстояние от торца к полумартенситной зоне - характеристическое расстояние Х.

7. По величине Х, пользуясь номограммой прокаливаемости Блантера М.Е. (рис.16.2), определить скорость охлаждения в центре детали, а также критический диаметр при охлаждении ее в воде, масле и на воздухе. Для решения эой задачи необходимо на шкале найти характеристическое расстояние X(например, 6мм). От этой точки опустить перпендикуляр к линии "идеальное охлаждение. От точки пересечения а провести горизонтальную черту к пересечению с линией, которая соответствует заданной охлаждающей среде (вода, минеральная масло, воздух). От точки пересечения опустить перпендикуляр к шкале "форма тела" (для тела избранной формы, например, цилиндра). В точке пересечения с этой шкалой определить диаметр тела заданной формы в миллиметрах, которое имеет в центре полумартенситную структуру, Dкр и высоту Н. Подобным образом определить прокаливаемость для исследованных сталей и результаты определения прокаливаемости записать в табл. 16.3.

Рис. 16.2. Номограмма для определения прокаливаемости

Таблица 16.2

Результаты измерения твердости по образующей образца
Расстояние от закаливаемого торца, мм
Твердость, HRC

6.5 Содержание отчета

Отчет должен содержать: название работы и его цель, краткие теоретические сведения, а также следующие экспериментальные данные:
а) марку и химический состав исследованных сталей;
б) эскиз образца, который закаливается;
в) схемы в виде рис.16.1 и 16.2;

Лабораторная работа №17

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒