Институт машиностроения, материалов и транспорта Высшая школа физики и технологий материалов Технологический процесс термической обработки стальной детали По курсу Термическая обработка металлов
 Скачать 0.95 Mb.
|
|
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Институт машиностроения, материалов и транспорта Высшая школа физики и технологий материалов Технологический процесс термической обработки стальной детали По курсу: «Термическая обработка металлов». Работу выполнил: Пилипенко Д.В. Группа №: з3332202/80002 Работу принял: Кисленков Владимир Васильевич ________________ /Подпись преподавателя, дата/ Санкт-Петербург, 2020 г. Химический состав и влияние легирующих элементов на свойства выбранной стали Сталь 35ХМ (хромомолибденовая) – жаропрочная релаксационная конструкционная сталь, применяемая для валов, шестерён, шпинделей, шпилек, фланцев, болтов, дисков, покрышек, штоков и других ответственных деталей турбин, турбокомпрессоров, работающих в условиях больших нагрузок и скоростей при температуре до 450-500°С. Химический состав в % материала 35ХМ
Сталь содержит примеси, которые принято классифицировать по 4 группам: Постоянные или обыкновенные примеси - С (углерод), Si (кремний), Mn (марганец), S (сера), P (фосфор). Применяются в качестве раскислителей, вследствие технологического процесса. Скрытые примеси – О2 (кислород), Н2 (водород), N2 (азот), которые в очень малых количествах. Методы их химического определения сложны, поэтому их содержание не указывается. Случайные примеси – Cu (медь), Ni (никель), которые попадают из шихтовых материалов или вследствие каких-либо случайных причин. Легирующие элементы (основные) Mo (молибден), Cr (хром), которые специально вводят в сталь в определенных концентрациях с целью изменения её строения и свойств. Не забываем, что на Fe (железо) приходится примерно 96.6%. Влияние хрома и молибдена на свойства стали. Хром имеет одну модификацию, которая кристаллизуется в объёмноцентрированной решётке изоморфной Feα. Хром понижает обе точки аллотропического превращения железа, но так как точка А4 снижается быстрее, чем А3, то в конце концов обе точки сливаются, область замыкается при 13% Cr. Рис.1.  Рис.1 Влияние хрома на диаграмму Fe – C Вблизи соотношения Cr:Fe= 1:1 образуется неустойчивое химическое соединение FeСr, обозначаемое обычно как σ-фаза. Верхняя температура существования этого соединения равна 815 0С. Рис.2  Рис.2 Система Fe-Cr Растворение легирующих элементов в Feα происходит в результате замещения атомов железа атомами этих элементов. Хром и молибден упрочняют феррит1, но не так сильно, как некоторые другие легирующие элементы. Зато хром незначительно уменьшает ударную вязкость, в отличие от молибдена, чей эффект усиливается с увеличением его в сплаве (свыше 1%). Хром также способствует некоторому повышению порога хладноломкости. Хром и молибден – карбидообразующие элементы, относящиеся к 1-ой и 2-ой группе соответственно. Карбидообразующие элементы вносят не только количественные, но и качественные изменения в кинетику изотермического превращения. В стали хромомолибденовой, 35ХМ, наблюдается 2 максимума скорости изотермического распада аустенита2, разделенных областью высокой устойчивости переохлажденного аустенита. Хром и молибден замедляют скорость распада аустенита в районе перлитного3 превращения. Это способствует более глубокой прокаливаемости и переохлаждению аустенита до интервала мартенситного превращения при более медленном охлаждении. Хром и молибден сильно измельчают зерно, в виду того, что избыток их в виде карбидов, не растворенных в аустените, препятствует дальнейшему росту зерна. Также идёт замедление процесса распада мартенсита4. Связано с тем, что при отпуске процессы имеют диффузионный характер и большинство легирующих элементов замедляют карбидное превращение. Режимы предварительной термической обработки. Структура и основные свойства стали после предварительной термической обработки. Виды брака. Режим термической обработки конструкционных сталей определяется главным образом содержанием углерода. Исходя из графика рис.1, можно предположить, что для полного отжига температура должна быть выше точки А3= 850 0С с последующим медленным охлаждением (не на воздухе, иначе это уже была бы нормализация - разновидность отжига) не больше 50-100 0С/ч, что достигается охлаждением в печи. Структура не изменяется, она претерпевает полный переход изначальной ферритно-перлитной составляющей в аустенит, затем обратно превращается в феррит и перлит, то есть происходит полная перекристаллизация. Изменяется размер зёрен. Крупнозернистая структура при термообработке приобретает совсем иную форму – мелкозернистую. Основной задачей первичной термообработки является устранение внутренних напряжений или/и исправление структуры. Механические свойства, если и меняются, то незначительно. 1 Твёрдый раствор углерода и др. элементов в α- железе 2 Твёрдый раствор углерода и др. элементов в y- железе 3 Смесь феррита и цементита. Цементит – хим. соединение углерода с железом (углерода 6.67%) 4 Перенасыщенный твёрдый раствор углерода в α– железе. |