Программа для чтения pdfфайлов. Загл с этикетки диска
 Скачать 5.98 Mb.
|
|
Превращение при отпуске углеродистой стали Структура стали после закалки, состоящая из мартенсита и некоторого количества остаточного аустенита имеет неустойчивое (метастабильное) состояние и хоть характеризуется высокой прочностью и твердостью является при этом достаточно хрупкой. Отпуск стали позволяет привести ее структуру в устойчивое состояние и поднять уровень пластичности и вязкости. Изменения, происходящие в структуре и свойствах стали, зависят главным образом от ее состава, а также от температуры и продолжительности отпуска. Основным процессом при отпуске углеродистых сталей является распад мартенсита с выделением карбидов, дополнительно сопровождающийся распадом остаточного аустенита. Этот 151 сложный процесс протекает в несколько стадий и включает в себя четыре превращения (5,27): 1. Предвыделение – первое превращение при отпуске; 2. Выделение промежуточных метастабильных карбидов (типа Fe x C) – второе превращение при отпуске; 3. Выделение цементита – третье превращение при отпуске; 4. Коагуляция цементита – четвертое превращение при отпуске. На первой стадии отпуска углеродистой закаленной стали (первое превращение при нагреве до 200°C) происходит выделение из мартенсита мельчайших частиц карбидной фазы (ε-карбидов): М → М обогащ + М обедн + ε-карбид (7.1) При этом участки мартенсита расположенные вокруг выделившегося карбида обедняются углеродом, а отдаленные от него участки мартенсита сохраняют исходную концентрацию углерода. По мере уменьшения концентрации углерода в кристаллах мартенсита тетрагональность его решетки уменьшается и образуется структура отпущенного мартенсита (мартенсит отпуска): М → М отп (М обедн + ε-карбид) (7.2) Вторая стадия отпуска (второе превращение, нагрев до 200 – 300°C) сопровождается распадом остаточного аустенита с образованием того же отпущенного мартенсита: А ост → М отп (М обедн + с) (7.3) На третьей стадии отпуска (третье превращение при нагреве до 300 – 400°C) происходит полное выделение углерода из α-фазы с образованием цементита, то есть превращение ε-карбидов в Fe 3 C и обособление в структуре стали феррита. В результате образуется мелкодисперсная феррито- цементитная смесь – троостит отпуска: (М обедн → Ф) + (ε-карбид → Fe 3 C) → Т отп (7.4) 152 Четвертая стадия отпуска (четвертое превращение при нагреве до 600°C) заключается в коагуляции карбидов и полной перекристаллизации мартенсита. Частицы карбидов становятся крупнее и приобретают сферическую форму. В результате образуется структура, которая называется сорбит отпуска. Структуры сорбита и троостита получаемые при распаде мартенсита отличаются от таких же структур, образующихся при распаде аустенита, формой цементита. В первом случае цементит имеет зернистую форму, а во втором – пластинчатую. Зернистая форма по сравнению с пластинчатой характеризуется более высокими показателями пластичности и вязкости, обладая при этом достаточной твердостью и прочностью. Цель работы 1. Изучить влияние температуры нагрева на структуру и механические свойства закаленной углеродистой стали. 2. Ознакомиться с различными видами и технологическими режимами отпуска закаленной углеродистой стали. Задание 1. Провести закалку образцов из отожженной углеродистой стали. 2. Образцы из закаленной углеродистой стали подвергнуть отпуску при различных температурах. 3. Измерить твердость образцов углеродистой стали после отпуска. 4. Провести анализ результатов исследований и объяснить полученные зависимости. Методика работы Оборудование, приборы, инструменты 153 Оборудование для проведения различных видов термической обработки стали включает: электрическую камерную печь с электромеханической системой регулирования температуры; передвижные закалочные сдвоенные баки с водой и маслом; клещи рукавицы, защитные очки. Для очистки от окалины и выравнивания торцевых поверхностей образцов перед измерением твердости применяется наждачный камень (круг), шлифовальная шкурка. Измерение твердости по методу Бринелля производится на приборе ТШ-2 и по методу Роквелла - на приборе ТК-2. Подготовка образцов Для испытания используют образцы цилиндрической формы, высота которых 12-15 мм и диаметр -20 мм. Поверхности образцов должны быть плоскопараллельными и не иметь раковин, трещин и других видимых дефектов. Проведение испытаний Исследования проводятся на образцах из стали 45. Отожженные заранее образцы в количестве 12 шт. подвергаются закалке по следующему режиму: - температура максимального нагрева - Т max 850 10 0 C . - выдержка при Т max - 10-15 мин; - охлаждение в воде. Режимы отпуска из закаленных образцов включают: - нагрев образцов до температуры 200, 300 , 400, 500, 600, 700 0 С; - выдержка в печи при каждой заданной температуре отпуска в течение 30 мин.; - охлаждение образцов на воздухе и в воде. 154 Загрузку и выгрузку образцов из печей следует производить клещами с удлиненными ручками; работу выполнять в рукавицах и защитных очках. Охлажденные образцы зачищают с обоих торцов на наждачном камне (круге) для снятия окалины и получения плоскопараллельных поверхностей. Твердость термообработанных стальных образцов после отпуска определяют по методу Бринелля и по методу Роквелла. Показатели твердости по Роквеллу пересчитывают на показатели твердости по Бринеллю с помощью стандартных таблиц. Твердость каждого образца измеряют не менее, чем в трех точках: расстояние между двумя отпечатками должно быть не менее 1,5 мм при вдавливании алмазного конуса и 4 мм при вдавливании шарика. За результат испытаний принимают среднее арифметическое трех определений. Результаты испытаний и расчетов записываются в таблицу 7.1. По данным измерений строится график зависимости твердости стали по Бринеллю от температуры отпуска для двух способов охлаждения: на воздухе и в воде. Таблица 7.1. – Результаты замера твердости Температура Способ d Твердость отпуска, 0 С охлаждения отпечатка, мм НВ HRC 200 0 C Вода Воздух 300 0 С Вода Воздух 400 0 С Вода Воздух 500 0 С Вода Воздух 600 0 С Вода Воздух 700 0 С Вода Воздух 155 Порядок оформления отчета В отчете приводятся: 1. Цель работы и задание по ее выполнению. 2. Режимы проведения термической обработки образцов из стали 45 по данной лабораторной работе. 3. Результаты оценки твердости после отпуска образцов (таблица 7.1). 4.График зависимости твердости от температуры отпуска стали 45 при охлаждении в воде и на воздухе. 5. Краткие выводы по полученным зависимостям. Контрольные вопросы 1. Определение понятия отпуск. 2. Основные превращения в стали при отпуске. 3. Низкотемпературный отпуск. 4. Среднетемпературный отпуск. 5. Высокотемпературный отпуск. 6. Детали и изделия, подвергаемые низкотемпературному отпуску. 7. Троостит отпуска. 8. Сорбит отпуска. 9. Термическая обработка – улучшение. 10. Образцы для проведения эксперимента. 11. Режим закалки стали 45 для последующего отпуска. 12. Отпуск закаленной стали 45. Температуры, продолжительность операции. 13. Методика определения твердости стали методом Бринелля. 14. Методика определения твердости стали методом Роквелла. 15. График изменения твердости в зависимости от температуры отпуска. 16. Порядок проведения работы. 156 157 Список используемых литературных источников 1. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов: учебник для вузов /Ю.М. Лахтин. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1983. – 360 с. 2. Гуляев А.П., Гуляев А.А. Металловедение: учебник для вузов / А.П. Гуляев, А.А. Гуляев. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Альянс, 2015. – 648 с. 3. Теплухин Г.Н., Гропянов А.В. Металловедение и термическая обработка: учебное пособие / Г.Н. Теплухин, А.В. Гропянов. – СПб.: СПбГТУ РП, 2011. – 169 с. 4. Николаева Е.П. Точечные дефекты в кристаллах: учебное пособие [Электронный ресурс] / Е.П. Николаева. – Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2016. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). 5. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Материаловедение: учебник для вузов / Ю.П. Солнцев, Е.И. Пряхин. – 4-е изд., перераб. и доп. – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2007. – 784 с. 6. Металловедение и термическая обработка стали: справочное издание. В 3-х т. Т. I. Методы испытаний и исследования / Под ред. М.Л. Берштейна, А.Г. Рахштадта. – 3-е изд, перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1983. – 352 с. 7. Герасимова Н.С., Головачева Ю.Г., Московских Л.А. Микроанализ металлов и сплавов: методические указания / Н.С. Герасимова, Ю.Г. Головачева, Л.А. Московских. – Калуга: КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. – 47 с. 8. ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки – М.: Стандартинформ, 2009. – 8 с. 158 9. ГОСТ 380-71 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки и общие технические требования. – М.: Государственный комитет стандартов Совета Министров СССР, - 1972. – 11 с. 10. ГОСТ 1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия – М.: Стандартинформ, 2014. – 36 с. 11. ГОСТ 1435-99 Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия. – Минск: Межгосударственный Совет по стандартизации, метрологии и сертификации. – 23 с. 12. Малеткина Т.Ю. Общая классификация и обозначение металлов и сплавов: методические указания / Т.Ю. Малеткина. – Томск: Изд-во Том. гос. ун-та, 2015. – 40 с. 13. ГОСТ 977-88 Отливки стальные. Общие технические условия. – М.: ИПК Издательство стандартов. – 35 с. 14. ГОСТ 5950-2000 Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия. – Минск: Межгосударственный Совет по стандартизации, метрологии и сертификации. – 39 с. 15. ГОСТ 19265-73 Прутки и полосы из быстрорежущей стали. Технические условия. – М.: ИПК Издательство стандартов. – 23 с. 16. ГОСТ 1414-75 Прокат из конструкционной стали высокой обрабатываемости резанием. Технические условия. – М.: ИПК Издательство стандартов. – 19 с. 17. ГОСТ 801-78 Сталь подшипниковая. Технические условия. – М.: ИПК Издательство стандартов. – 26 с. 18. ГОСТ 5520-2017 Прокат толстолистовой из нелегированной и легированной стали для котлов и сосудов, работающих под давлением. Технические условия – М.: Стандартинформ, 2018. – 29 с. 159 19. ГОСТ 27772-2015 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия – М.: Стандартинформ, 2016. – 30 с. 20. Парфенов В.Д. Структура, свойства и применение чугунов: учебное пособие / В.Д. Парфенов. – М.: МГУПС (МИИТ), 2016. – 53 с. 21. ГОСТ 1412-85 Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки. М.: ИПК Издательство стандартов», 2004. – 5 с. 22. ГОСТ 1215-79 Отливки из ковкого чугуна. Общие технические условия. – М.: ИПК Издательство стандартов», 2002. – 5 с. 23. ГОСТ 7293-85 Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки. – М.: ИПК Издательство стандартов», 2004. – 5 с. 24. ГОСТ 7769-82 Чугун легированный для отливок со специальными свойствами. Марки. – М.: ИПК Издательство стандартов», 2004. – 15 с. 25. ГОСТ 1585-85 Чугун антифрикционный для отливок. Марки. – М.: ИПК Издательство стандартов», 2004. – 5 с 26. Козловский А.Э., Колобов М.Ю. Термическая обработка углеродистых сталей: учебное пособие / А.Э. Козловский, М.Ю. Колобов. – Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т, 2017. – 144 с. 27. Чудина О.В., Гладова Г.В., Остроух А.В. Теория и практика термической обработки металлов: учебно-методическое пособие к мультимедийному изданию / О.В. Чудина, Г.В. Гладова, А.В. Остроух. - М–: МАДИ, 2013. – 64 с. 160 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ДУБИНОВ ЮРИЙ СЕРГЕЕВИЧ ПРЫГАЕВ АЛЕКСАНДР КОНСТАНТИНОВИЧ ДУБИНОВА ОЛЬГА БОГДАНОВНА ЗАХАРОВ ВЛАДИМИР АНАТОЛЬЕВИЧ КОМПЛЕКС ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ В авторской редакции Сведения о программном обеспечении, которое использовано для создания электронного издания: Microsoft Word - набор, вёрстка текста, генерация PDF https://www.microsoft.com/ Техническая обработка и подготовка материалов выполнены авторами Подписано к использованию: Объём издания: 11,18 Мб; Тираж: 300 экз.; Комплектация издания: 1 CD-ROM; Запись на физический носитель: Комков А.Н., komkov.a@gubkin.ru. 119991, Город Москва, проспект Ленинский, дом 65, корпус 1, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, управление наукометрических исследований и поддержки публикационной активности (040) |