физика. 1. Аналитический обзор 1 Литературный обзор

Название	1. Аналитический обзор 1 Литературный обзор
Анкор	физика
Дата	14.06.2022
Размер	5.19 Mb.
Формат файла
Имя файла	file_470858.rtf
Тип	Аналитический обзор #591013
страница	5 из 9

1 2 3 4 5 6 7 8 9

3.4 Влияние температуры закалки на глубину обезуглероженного слоя
Значительное обезуглероживание снижает твердость и износостойкость закаленной и отпущенной стали, что недопустимо для инструментальных сталей, так как сильно уменьшает срок эксплуатации инструмента.

Процесс обезуглероживания получает свое развитие при нагреве без применения эффективных защитных сред.

Развитие обезуглероживания зависит (при нагреве в одинаковой среде) от температуры нагрева и его продолжительности, а также состава стали. При относительно короткой выдержке в воздушной среде обезуглероживание уже заметно развивается при 800–850^оС и резко усиливается с повышением температуры.

Существует несколько способов оценки глубины обезуглероженного слоя. Для штамповых сталей горячего и холодного деформирования наибольшее распространение получило выявление глубины обезуглероживания травлением закаленных и отпущенных образцов. Контрольным методом обезуглероживания для всех марок является цветное травление четырехпроцентным раствором азотной кислоты в метиловом спирте отожженных образцов.

В данной работе были использованы два метода оценки обезуглероженного слоя: по изменению твердости и микротвердости по сечению образца.

Метод оценки обезуглероживания по изменению твердости по глубине обезуглероженного слоя

Слои металла с помощью шлифовки последовательно снимались с поверхности образцов, после чего измерялась твердость на приборе Роквелла. Полному удалению обезуглероженного слоя соответствовало прекращение изменения чисел твердости по глубине. Снятие слоев металла производилось с помощью шлифования; сечение образца измерялось микрометром. Толщина каждого сошлифованного слоя составляла порядка 0,02 мм. Результаты экспериментов и их статистическая обработка представлены в таблицах 14–18.
Таблица 14. Распределение твердости по глубине образца №1 из стали 4Х5МФ1С после закалки на температуру 950^оС

Расстояние от поверхности, мм	Твердость HRC								Среднее квадратичное отклонение результата S_x		Относительная ошибка ε, %
	№ измерения						Среднее значение
	1	2	3	4	5
0	42	41	42	42	43	42		0,70		2,1
0,02	40	43	41	44	42	42		1,58		4,7
0,04	46	42	44	45	43	44		1,58		4,6
0,06	46	43	43	45	44	44		1,32		3,7
0,08	43	44	44	45	44	44		0,71		2,0
0,10	44	46	45	43	45	45		1,22		3,4
0,12	45	46	45	45	44	45		0,71		1,9

Таблица 15. Распределение твердости по глубине образца №12 из стали 4Х5МФ1С после закалки на температуру 1 000^оС

Расстояние от поверхности, мм	Твердость HRC							Среднее квадратичное отклонение результата Sx		Относительная ошибка ε, %
	№ измерения					Среднее значение
	1	2	3	4	5
0	42	41	43	43	41		42		1,00		3,0
0,02	42	45	42	42	44		43		0,63		4,1
0,04	43	44	45	43	44		44		0,39		2,5
0,06	46	48	47	45	46		46		0,55		3,3
0,08	46	45	45	46	46		46		0,32		1,9
0,10	47	47	47	48	48		47		0,32		1,9
0,12	49	48	49	49	49		49		0,22		1,2
0,14	49	49	49	48	49		49		0,22		1,2

Таблица 16. Распределение твердости по глубине образца №24 из стали 4Х5МФ1С после закалки на температуру 1 050^оС

Расстояние от поверхности, мм	Твердость HRC								Среднее квадратичное отклонение результата Sx		Относительная ошибка ε, %
	№ измерения						Среднее значение
	1	2	3	4	5
0	43	43	42	43	43	43		0,50		1,4
0,02	43	45	45	43	44	44		0,45		2,8
0,04	46	44	46	45	45	45		0,39		2,4
0,06	45	45	46	46	46	46		0,32		1,9
0,08	47	48	47	47	47	47		0,22		1,3
0,10	49	47	48	47	48	48		0,39		2,3
0,12	48	49	50	49	49	49		0,32		1,8
0,14	51	51	52	51	51	51		0,22		1,2
0,16	51	52	51	50	51	51		0,32		1,7

Таблица 17. Распределение твердости по глубине образца №42 из стали 4Х5МФ1С после закалки на температуру 1 070^оС

m		Твердость HRC							Среднее квадратичное отклонение результата Sx		Относительная ошибка ε, %
		№ измерения						Среднее значение
		1		2	3	4	5
0	40		42	42	41	41	41		0,87		2,6
0,02	42		44	43	43	43	43	0,71		2,1
0,04	44		44	43	43	43	43	0,71		2,1
0,06	44		44	44	43	44	44	0,50		1,4
0,08	44		45	43	44	45	44	0,87		2,4
0,10	46		46	47	45	46	46	0,71		1,9
0,12	49		48	47	49	47	48	1,00		2,6
0,14	47		48	47	47	48	48	0,87		2,3
0,16	50		49	50	49	51	50	0,87		2,2
0,18	51		50	51	50	50	50	0,71		1,8

Таблица 18. Распределение твердости по глубине образца №59 из стали 4Х5МФ1С после закалки на температуру 1 100^оС

Расстояние от поверхности, мм	Твердость HRC						Среднее квадратичное отклонение результата S_x	Относительная ошибка ε, %
	№ измерения					Среднее значение
	1	2	3	4	5
0	44	46	45	44	45	45	0,87	2,4
0,02	47	46	45	46	46	46	0,71	1,9
0,04	48	48	46	48	47	47	1,00	2,7
0,06	47	48	48	49	48	48	0,71	1,9
0,08	50	51	50	49	50	50	0,71	1,8
0,10	50	49	50	50	49	50	0,71	1,8
0,12	51	50	50	50	51	50	0,71	1,8
0,14	52	51	51	52	52	52	0,71	1,7
0,16	54	52	54	53	53	53	0,87	2,0
0,18	53	54	54	56	55	54	1,22	2,9
0,20	54	54	55	54	54	54	0,71	1,5

Для определения зависимости степени обезуглероживания от температуры нагрева под закалку экспериментальные данные были обобщены в таблице 19.
Таблица 19. Распределение твердости HRC по глубине исследуемых образцов из стали 4Х5МФ1С в зависимости от температуры закалки

Маркировка образца	Температура закалки, оС	Расстояние от поверхности образца, мм
Маркировка образца	Температура закалки, оС	0	0,02	0,04	0,06	0,08	0,10	0,12	0,14	0,16	0,18
1	950	42	42	44	44	44	45	45	45	45	45
12	1 000	42	43	44	46	46	47	49	49	49	49
24	1 050	43	44	45	46	47	48	49	51	51	51
42	1 070	41	43	43	44	44	46	48	48	50	50
59	1 100	45	46	47	48	50	50	50	52	53	54

Для удобства определения глубины обезуглероженного слоя по полученным данным (табл. 14–18) представим результаты исследования в графической форме (рис. 22).

Рис. 22. Зависимость распределения твердости от температуры закалки по сечению образцов из стали 4Х5МФ1С
На основании вышеприведенных данных (табл. 19) можно проанализировать зависимость глубины обезуглероженного слоя от температуры закалки (рис. 23).

Результаты исследования показали, что глубина обезуглероженного слоя при температуре нагрева под закалку 950°C достигает 0,10 мм, при 1 000°C – 0,12 мм, при 1 050^оС – 0,14 мм, при 1 070^оС – 0,16 мм и при 1 100^оС – 0,18 мм. Видно, что повышение температуры вызывает большее обезуглероживание.

Рис. 23. Зависимость глубины обезуглероженного слоя от температуры закалки

1 2 3 4 5 6 7 8 9