ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛЕЙ

Цель работы: изучение методики назначения режимов отжига, нормализации и закалки, приобретение практических навыков проведения различных операций термической обработки, исследование влияния содержания углерода и температуры отпуска на твёрдость закалённой стали.

Контрольные вопросы:

1)    Термическая обработка – совокупность операций теплового воздействия на металлы (иногда в сочетании с химическим, механическим и другими воздействиями) с целью изменения их структуры, а, следовательно и свойств.

2)    Основные параметры режима термической обработки: температура нагрева, скорость нагрева, продолжительность выдержки при температуре нагрева, и скорость охлаждения.

3)    В соответствии с общепринятой классификацией (по А.А. Бочвару) термическая обработка делится на собственно термическую, химико-термическую и деформационно-термическую. Первая в свою очередь делится на 4 основные группы: отжиг 1 рода, отжиг 2 рода, закалка, отпуск.

4)    Отжиг 1 рода способствует устранению отклонений в структуре сплавов от равновесного состояния, возникающих при литье, деформировании, механической обработке, и прочие технологические процессы. Различаю следующие виды отжига 1 рода: диффузионный, рекристаллизационный, низкий.

Диффузионный (гомогенизирующий) применяется для устранения ликвации.                Состоит из нагрева до температур, превышающих критические (1050…1200 0С ), затем      выдержку(10…100) часов, медленное охлаждение (с выключенной печью).

Для устранения отклонений в структуре сплавов от равновесного состояния,  возникших в результате наклёпа при пластической деформации применяется рекристаллизационный отжиг. Он включает в себя нагрев металла  до температур превышающих температуру рекристаллизации (0.3…0.4 Тпл­ ), выдержку (1..2 часа), медленное охлаждение.

Низкий отжиг применяется для устранения остаточных внутренних напряжений. Включает нагрев металла до температур 150…700 0С, выдержку и последующее медленное охлаждение.

5)    Отжиг второго рода (вторая перекристаллизация) – термическая обработка, включающая нагрев стали до температур, превышающих  Ас1 или А­с3, выдержку и медленное охлаждение и имеющая целью обеспечение фазовых превращений и достижения практически равновесных фазового и структурного состояния. Он является подготовительной термической обработкой перед резанием. Виды отжига 2 рода: полный, неполный, нормализационный, изотермический.

При полном отжиге сталь нагревают до температур на 30…50 0С превышающие Ас3, выдерживают при этой температуре, медленно охлаждают с печью, а затем на воздухе. Полный отжиг обеспечивает полную фазовую перекристаллизацию (используется для доэвтектоидных  сталей).

При неполном отжиге сталь нагревают до температур на 30…50 0С выше Ас1, но не          превышающих А­с3 или Ассм. После выдержки сталь медленно охлаждают с печью. При нагреве происходит неполная перекристаллизация стали (только перлит превращается в аустенит); используется для эаэвтектоидных сталей.

Нормализация включает нагрев доэвтектоидной стали до температур , на 30…50 0С превышающие Ас3, заэвтектоидной – на 30…50 0С превышающей Ассм, изотермическую выдержку и охлаждение на спокойном воздухе. Выдержка должна быть минимальна, но

обеспечивающей равномерный прогрев изделия по всему сечению. Нормализацией устраняется цементитная сетка.

Изотермический отжиг включает нагрев до температур, на 30…50 0С превышающие Ас3, выдержку а затем перенос детали в другую печь с заданной температурой (ниже А­с1) и изотермическую выдержку её до полного распада аустенита. Назначение – для деталей обрабатываемых резанием.

Закалка – термическая обработка, включающая нагрев стали выше критических температур, изотермическую выдержку и последующее охлаждение со скоростью выше критической. Под критической скоростью  закалки понимают минимальную скорость охлаждения  обеспечивающая бездиффузионное  превращение аустенита в мартенсит. Изменяя скорость охлаждения  нагретых сталей, имеющих аустенитную структуру, варьирую тем самым степень переохлаждения, можно получать стали различными структурой и свойствами (рис 8.2 Изотермический распад переохлаждённого аустенита ). При охлаждении со скоростью выше критической из аустенита образуется мартенсит с высокой твёрдостью.

8)         Охлаждающие среды: минеральные масла, вода, водные растворы солей, кислот, щёлочей. Идеальный охладитель – охладитель не допускающий распада аустенита на                      перлитные

структуры, обеспечивая максимальную скорость охлаждения в интервале температур А1 – Мн и минимально допустимую в мартенситном интервале (это исключает трещины).

9)         Продолжительность изотермической выдержки принимают чаще всего равной 1/5 от общей продолжительности нагрева.

10)     Виды закалки: полная (для доэвтектоидных), неполная (для эаэвтектоидных )

11)     Температура для полной закалки выше Ас3, для неполной выше Ас1.

12)     Отпуск – операция термической обработки, включающая нагрев закалённой стали до температур ниже А1, выдержку при этой температуре, охлаждение. Цель отпуска – уменьшение внутренних напряжений в металле и получение требуемых структуры и свойств. На первой стадии, при температуре 100…200 0С образуется ε-карбид; на второй (200…300 0С) аустенит остаточный превращается в смесь мартенсита и ε-карбида. Одновременно происходит дальнейшее выделение углерода из мартенсита (который становится отпущенным); на 3 стадии мартенсит  становится ферритом. Виды отпуска: низкий (150…250­ 0С). Уменьшает внутренние напряжения), средний (300…400 0С. Ещё сильнее уменьшает внутренние сопротивления. Структура – троостит), высокий (500…650 0С. Структура – сорбит).

13)     Структуры сталей после отпуска: троостит (высокодисперсен), сорбит (дисперсен).

Вывод: основываясь на структуре стали и содержания углерода в ней изучил методы термической обработки стали.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector