Скачиваний:   0
Пользователь:   andrey
Добавлен:   24.01.2015
Размер:   61.0 КБ
СКАЧАТЬ

Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский  государственный горный  институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

 

Кафедра КГМ и ТМ

 

 

 

Лабораторная работа №5

Нормализация, закалка и отпуск стали

 

 

По дисциплине:                               Материаловедение______________________      _______

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

 

 

 

 

 

 

 

Самолёнков С. В.

 

 ТНГ-06-2

 
Выполнил: студент гр.   _______    ____________________           /_______________/

                                                                            (подпись)                                (Ф.И.О.)

 

 

Болобов В. И.

 
Проверил:      _доцент_       ________________           /___________________/

                             (должность)                             (подпись)                                                  (Ф.И.О.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2008

 

Цель работы: научиться назначать режимы термической обработки для заданной марки стали и освоить ее технологию, установить зависимость твердости стали от вида и режима термической обработки.

Теоретическое обоснование

Термическая обработка (ТО) сплавов – это технологический процесс, состоящий из нагрева, выдержки и охлаждения изделий с целью получения заданных свойств материала.

Виды ТО:

1) Отжиг

2) Закалка

3) Отпуск

1) Отжиг – ТО, заключающаяся в нагреве материала, находящегося в результате каких-либо воздействий в неравновесном состоянии для приведения  его в равновесное состояние. Обычно является первоначальной операцией ТО, цель которой устранить дефекты предыдущих операций горячей обработки либо подготовить структуру металла к последующим технологическим операциям.

Отжиг первого рода или низкий отжиг – это когда металл при нагреве не претерпевает фазовых превращений. Для сталей это нагрев ниже температур Ас1.

А) Низкотемпературный отжиг проводят при 300 – 400 0С для заготовок после механической обработки с целью снижения внутренних напряжений.

Б) Рекристаллизационный отжиг проводят при температуре выше температуры рекристаллизации стали (при 680 – 700 0С) и применяют для снятия наклёпа между операциями холодного деформирования. В результате получается мелкозернистая мягкая структура, хорошо поддающаяся деформированию.

Отжиг второго рода или перекристаллизация – это когда нагрев производят выше температур фазовых превращений. В случае стали это нагрев её на 30 – 50 0С выше Ас1 (неполный отжиг) или Ас3 (полный отжиг), приводящий к получению аустенита и последующее медленное охлаждение для получения перлитной структуры.

Полный отжиг применяют для доэвтектоидных сталей с целью измельчения зерна. В результате твёрдость и прочность убывают, а пластичность возрастает. Полный отжиг, при котором деталь после нагрева охлаждают вне печи на спокойном воздухе, называется нормализацией.

Неполный отжиг или сфероидезацию применяют для заэвтектоидной стали с целью получения зернистого перлита.

Литая сталь обычно характеризуется неоднородностью состава, который устраняют нагревом и выдержкой слитка при 1000 – 1100 0С. Такая операция называется гомогенизацией или диффузионным отжигом.

2) Закалка – ТО, заключающаяся в выдержке металлов при определённой температуре и быстром охлаждении с целью фиксации состояния металла, характерного для высокихтемператур.

При полной закалке сталь выдерживают при температуре на 30 – 50 0С выше Ас3, в результате чего все низкотемпературные составляющие стали переходят в аустенит. После быстрого охлаждения получается мартенсит. Мартенсит – пересыщенный твёрдый раствор внедрения углерода в α-железо. При мартенситном превращении, при охлаждении сплава, меняется лишь тип кристаллической решётки: ГЦК γ-железа переходит в ОЦК α-железа, а весь углерод, содержащийся в решётке аустенита (до 2,14 %) переходит в решётку феррита, хотя в равновесном состоянии в нём может содержаться всего 0,02 % углерода. Мартенсит имеет высокую твёрдость (до 600 HB), прочность и хрупкость, которые возрастают с увеличением содержания углерода в мартенсите.

При неполной закалке сталь нагревают на 30 – 50 0С выше Ас1, но ниже Ас3, в результате чего в аустенит превращается только перлит, а феррит в доэвтектоидных сталях и цементит в заэвтектоидных остаются. После бастрого охлаждения структура доэвтектоидных сталей: мартенсит и феррит; заэвтектоидных: мартенсит и вторичный цементит. Наличие феррита в структуре закалённой стали снижает её твёрдость, поэтому неполная закалка для доэвтектоидных сталей не применяется. Наличие избаточного цементита в структуре закалённой стали наоборот полезно и поэтому все заэвтектоидные стали подвергают неполной закалке.

Минимальная скорость охлаждения, необходимая для переохлаждения аустенита до мартенситного превращения, называется критической скоростью закалки.

Прокаливаемость – глубина проникновения закалённой зоны. Несквозная прокаливаемость объясняется тем, что при закалке деталь охлаждается быстрее с поверхности и медленнее в сердцевине.

Отпуском называется заключительная операция термической обработки, представляющая собой нагрев закаленного сплава ниже температур фазовых превращений для приближения его структуры к структуре более устойчивого состояния.

Низкий отпуск проводят при 150 — 2000С. Целью низкого отпуска является снижение внутренних напряжений и некоторое уменьшение хрупкости мартенсита при сохранении высокой твердости и износостойкости деталей. Образуется структура отпущенного мартенсита.

Средний отпуск проводят при 350 — 4500C. Цель среднего отпуска состоит в некотором снижении твердости при значительном увеличении предела упругости. Сталь состоит из относительно мелких включений феррита и цементита, образующих структуру троостита отпуска, обеспечивающего высокие пределы прочности, упругости и выносливости, а также улучшение сопротивляемости действию ударных нагрузок.

Высокий отпуск проводят при 550 — 6500С. Цель высокого отпуска— достижение оптимального сочетания прочностных, пластических и вязких свойств. Область применения высокого отпуска — конструкционные стали, детали из которых подвергаются воздействию высоких напряжений и ударным нагрузкам.

Термическая обработка, состоящая из закалки с высоким отпуском, улучшающая общий комплекс механических свойств, является основным видом термической обработки конструкционных сталей. Она называется улучшением.

 

Дано:

Марки сталей:

Ст 3 %С~0,2% Ас3 = 850 0С

30 ХГСА %С~0,3% Ас3 = 830 0С

У8А %С = 0,8% Ас3 = 765 0С

 

Протокол испытаний

Таблица 1

Номер образца

Марка стали

Исходные

данные

Нормализация

Закалка

в масле

в воде

Твёрдость

Структура

t, 0С

Время, мин

Твёрдость

Структура

t, 0С

Время, мин

Твёрдость

Структура

t, 0С

Время, мин

Твёрдость

Структура

HRC

HB

HRC

HB

HRC

HB

HRC

HB

1

Ст 3

65

116

Ф+П

780

4

63

116

Ф+П

780

4

-

-

М+Ф

780

4

-

-

М+Ф

2

30 ХГСА

22

216

Ф+П

780

4

20

205

Ф+П

780

4

40

360

М+Ф

780

4

41

369

М+Ф

3

У8А

31

269

П

780

4

34

301

П

780

4

61

613

М

780

4

66

685

М

 

Вывод: в данной лабораторной работе осуществлены термические обработки (нормализация и закалка) образцов трёх марок стали. Эти образцы были подвержены нагреванию в печи до температуры 7800 С. Часть образцов после нагревания остужали до комнатной температуры на спокойном воздухе (нормализация). В результате этой термической обработки твёрдость незначительно снизилась у образцов стали с маркой Ст 3 и 30ХГСА, а у образца марки У8А незначительно повысилась. Другая часть образцов была подвержена закалке в масле и в воде. После закалки у образцов твёрдость HB значительно увеличилась, а твёрдость HRC увеличилась практически вдвое. Также твёрдость немного выше у образцов, закалённых в воде, чем в масле.

    

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика