ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


ВИВЧЕННЯ МІКРОСТРУКТУРИ ТА ВЛАСТИВОСТЕЙ ЧАВУНІВ

Мета роботи: отримати навички визначення за мікроструктурою виду чавуну, оцінити його механічні властивості, встановити орієнтовно марку (крім білого чавуну) та сферу його використання.

Матеріали та обладнання. Для виконання даної лабораторної роботи потрібні: зразки мікрошліфів та фотографії мікроструктур чавунів різних типів, металографічний мікроскоп.

Теоретичні відомості.За хімічним складом чавуни відрізняються від сталей більш високим вмістом вуглецю (більше 2,14%) і постійних домішок (S, P, Si, Mn). Чавун має більш низькі механічні властивості, ніж сталь. Однак, його гарні технологічні властивості (ливарні, оброблюваність різанням, зносостійкість, антифрикційні властивості тощо) роблять чавун придатним для виготовлення різноманітних деталей для машин різного технологічного призначення в тому числі і для сільськогосподарських машин.

В залежності від стану вуглецю чавуни поділяються на дві групи: білі чавуни, в яких весь вуглець знаходиться в складі хімічної сполуки Fe3C (цементиту), і графітизовані чавуни, в яких весь вуглець або більша його частина знаходиться у вільному стані у вигляді графіту.

Структура білих чавунів залежить від вмісту вуглецю і відповідає діаграмі стану залізо-цементит (рис.7.1).

 

Рис. 7.1. Діаграма стану системи залізо-цементит.

 

За вмістом вуглецю чавуни поділяються на:

Доевтектичні (2,14 …4,3%С, на діаграмі стану від точки Е до точки С)). Їх структура має три складових — перліт, ледебурит, вторинний цементит (рис. 7.2, а). Перліт спостерігається під мікроскопом у вигляді темних зерен, частина цементиту вторинного – світлих оболонок навкруги перлітних зерен, а інша частина зливається з цементитом ледебуриту і під мікроскопом як окрема складова не спостерігається; ледебурит має вигляд ділянок з невеликими темними зернами округлої або витягнутої форми перліту, рівномірно розташованих у білій цементитній основі.

 

 

Рис. 7.2. Мікроструктури білих чавунів: а – доевтектичного; б – евтектичного; в – заевтектичного

Евтектичний чавун (4,3%С) складається з ледебуриту — механічної суміші перліту з цементитом (рис.7.3, б).

Заевтектичний чавун (4,3…6,7%С) має дві структурні складові — первинний цементит і перліт (рис.7.3,в).

Білі чавуни надто крихкі та тверді, погано обробляються різальним інструментом і в машинобудуванні використовуються дуже рідко (зірочки для очистки литва від пригару, кулі млинів), зазвичай вони йдуть на виготовлення ковкого чавуну.

Конструкційними чавунами є графітизовані чавуни, які поділяються на чотири види в залежності від форми графітних включень у їх структурі: сірі, ковкі, високоміцні та чавуниз вермикулярною формою графіту. Структура металевої основи в усіх цих чавунах може бути феритною, феритно-перлітною або перлітною.

В сірих чавунах графіт має пластинчасту форму (рис 7.4, а), в ковких — компактну пластівчасту (рис.7.4, б), у високоміцних — кулясту (рис.7.4, в), у чавунах з вермикулярною формою — у вигляді коротких потовщених пластин з округлими кінцями (рис.7.4, г). Цю форму можна розглядати як проміжну між пластинчастою і кулястою.

Пластинчаста форма графіту в сірому чавуні суттєво знижує механічні властивості чавуну, зокрема міцність, пластичність, ударну в’язкість. В той же час графітні включення полегшують оброблюваність різанням, роблять стружку ламкою, підвищують зносостійкість і здатність поглинати вібрації і резонансні коливання, надають чавуну добрих ливарних властивостей. Отриманню сірих чавунів сприяє повільне охолодження виливків, підвищений вміст кремнію та знижений марганцю а також такий захід як модифікування рідкого чавуну феросиліцієм або силікокальцієм. Сірий чавун – складний сплав, хімічний склад якого коливається в таких межах: 3,2...3,8% С; 1,0...3,5% Si; 0,5...0,8% Mn; 0,2...0,4% Р; до 0,12% S. Виготовляють такий чавун за ГОСТ1412-85 марок: СЧ10; СЧ15; СЧ20; СЧ25; СЧ30; СЧ35; СЧ40; СЧ45 (С – сірий, Ч – чавун, цифри показують міцність чавуну в кг/мм2). Твердість сірого чавуну коливається від НВ129 до НВ269 в залежності від марки. Пластичність сірого чавуну мізерно мала (відносне видовження d не перевищує 0,5%), тому він може застосовуватись для виготовлення деталей, які не зазнають навантажень на розтяг і удар. Це блоки циліндрів, картери, гільзи, циліндри парових машин, маховики, станини металорізальних верстатів тощо.

Ковкий чавун(ГОСТ 1215-79). Ковким називається чавун, в якому графіт має пластівчасту (кляксоподібну). Така форма графіту утворюється з білого чавуну внаслідок його тривалій витримці (відпалюванні) при температурі 950...1000оС. Назва “ковкий” не означає, що цей чавун можна кувати, або піддавати будь-якій іншій обробці тиском. Це суто ливарний матеріал а назва свідчить тільки про його більшу пластичність порівняно із сірим чавуном. Ковкий чавун поділяється на марки: КЧ30-6; КЧ33-8; КЧ35-10; КЧ37-12; КЧ45-6; КЧ50-4; КЧ56-4; КЧ60-3; КЧ63-2 (К – ковкий, Ч – чавун, перші дві цифри показують міцність у кг/мм2, другі – відносне видовження в процентах). Хімічний склад ковкого чавуну знаходиться в межах: 2,4...2.8%С; 0,8...1,4% Si; 0,3...1,0% Mn; 0,08...0,1% S; до 0,2% P. Понижені значення вмісту вуглецю та кремнію і підвищений марганцю потрібні для того, щоб у виливках була структура білого чавуну. З цією ж метою товщина стінок виливків не повинна перевищувати 40...50 мм. При більших розмірах в стінках можливе утворення пластинчатого графіту і чавун стає непридатним для відпалювання.

 

Рис.7.4. Схеми форми графіту в чавунах: а — сірому, б —ковкому, в —високоміцному, г — з вермикулярною формою графіту.

 

Ковкі чавуни знайшли широке застосування в сільськогосподарському, автомобільному, текстильному машинобудуванні. З нього виготовляють деталі високої міцності, що працюють у важких умовах зношування, здатні сприймати ударні та змінні за напрямом навантаження (картери редукторів, гаки, скоби, фланці, ступиці коліс, елементи карданних валів, ланцюги та ролики конвеєрів тощо). Добрі ливарні властивості вихідного білого чавуну дають можливість виготовляти виливки складної форми.

Високоміцний чавун(ДСТУ 3925-99). Високоміцним називається чавун, в якому графітні включення мають кулясту форму. Така форма графіту утворюється при обробці рідкого чавуну невеликими дозами таких елементів як магній, церій, кальцій, ітрій. Ці елементи називаються модифікаторами. Вони, практично, не змінюють хімічний склад сплавів, зате суттєво впливають на їхню структуру, змінюючи форму графітних включень, розмір зерен, їх розташування тощо. Як модифікатор для виготовлення чавуну з кулястим графітом найчастіше всього використовується магній – найбільш ефективний і дешевий елемент. Остаточний вміст магнію для отримання кулястого графіту становить 0,04...0,06%. За вмістом решти елементів високоміцний чавун не відрізняється від сірого, за винятком сірки, якої у високоміцному чавуні 0,01...0,03%. Таке зменшення вмісту сірки відбувається завдяки тому, що магній при обробці рідкого чавуну активно реагує із сіркою з утворенням нерозчинних у чавуні сульфідів магнію Mg2S.

Високоміцний чавун поділяється на марки: ВЧ 350-22; ВЧ 400-15; ВЧ 420-12; ВЧ 450-10; ВЧ 450-5; ВЧ 500-7; ВЧ 600-7; ВЧ 700-2; ВЧ 800-2; ВЧ 900-2; ВЧ 1000-2 (В – високоміцний, Ч – чавун, перше число вказує межу міцності на розтяг в МПа, друге число через дефіс – значення межі відносного видовження у відсотках).

Високоміцний чавун використовується для виготовлення середньо – та важко навантажених деталей відповідального призначення: прокатного, ковальсько-пресового обладнання, корпусів парових турбін, колінчастих валів для автомобілів, тракторів та комбайнів, поршнів, кронштейнів та інших деталей.

Чавун із вермикулярним графітом. Високоміцний чавун із кулястим графітом поряд із його позитивними якостями (високі механічні та експлуатаційні характеристики) має і суттєві недоліки (підвищену об'ємну усадку, понижену теплопровідність, схильність до відбілу). В чавуні з вермикулярним графітом ці недоліки відсутні. В ньому поєднуються високі механічні і ливарні властивості, висока теплопровідність, низька собівартість.

Графіт в такому чавуні має вигляд коротких потовщених пластин з закругленими кінцями (рис.7.3, г), форма яких є перехідною між пластинчатим і кулястим графітом. Як конструкційний матеріал чавун із вермикулярним графітом є найбільш молодим типом чавуну.

Перша технологія його виробництва була розроблена лише в 1966 році. Суть цієї технології полягає в тому, що рідкий чавун обробляється модифікаторами в кількості, недостатній для отримання цілковито кулястої форми графіту. У структурі чавуну утворюється вермикулярний графіт і 20..30% кулястого. Наприклад, при обробці чавуну магнієвими модифікаторами остаточний вміст магнію для забезпечення вермикулярного графіту повинен бути біля 0,02%.

До 1999 р. не було стандартів на чавун із вермикулярним графітом, і навіть це не перешкоджало його успішному використанню в машинобудуванні. Зараз існує ДСТУ 3326-99 "Чавун з вермикулярним графітом", за яким цей чавун поділяється на марки: ЧВГ 300-4; ЧВГ 400-4; ЧВГ 500-1 (Ч – чавун, В – вермикулярний, Г – графіт, перше число вказує межу міцності на розтяг в МПа, друге число через дефіс – значення межі відносного видовження у відсотках).

Чавун з вермикулярним графітом є ефективним матеріалом для деталей машин, які зазнають досить високих статичних, ударних і циклічних навантажень, працюють в умовах теплозмін тощо. В автомобілебудуванні цей чавун застосовується для виготовлення головок блоків циліндрів, випускних колекторів, гальмівних дисків, колінчастих і розподільчих валів, блоків циліндрів, зубчастих коліс, корпусів турбокомпресорів тощо.

 

Завдання на роботу

 

1. Вивчити під мікроскопом мікрошліфи чавунів, визначити структурні складові і за ними визначити вид чавуну (білий, сірий, ковкий, високоміцний).

2. Зарисувати схеми мікроструктур (на рисунках структура металевої основи чавунів зображається так як і сталей – див. рис. 6.1).

3. Записати приблизну марку чавуну, його хімічний склад, властивості, сферу використання.

4. Скласти звіт про роботу.

 

 

Контрольні питання для самопідготовки

1. Які сплави називаються чавунами?

2. Які типи конструкційних чавунів існують?

3. Яка основна структурна відмінність чавунів різних типів?

4. Якою може бути структура металевої основи чавунів?

5. Від чого залежить отримання тієї чи іншої структури металевої основи чавунів?

6. В чому полягає технологія виготовлення ковкого чавуну?

7. В чому полягає технологія виготовлення високоміцного чавуну?

8. Як маркуються чавуни різних типів?

 


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8

ТЕРМІЧНА ОБРОБКА СТАЛЕЙ

Мета роботи: вивчення методики призначення режимів відпалу, нормалізації і загартування, придбання практичних навичок проведення різноманітних операцій термічної обробки, дослідження впливу вмісту вуглецю і температури відпуску на твердість загартованої сталі.

Матеріали та обладнання.Для виконання цієї лабораторної роботи надаються зразки сталей, термічна піч, термопара з приладом реєстрації температури, охолодні середовища (вода, мінеральне масло), прилади для вимірювання твердості.

Теоретичні відомості.Термічною обробкою сталі називається технологічний процес, який полягає в нагріванні сталі до визначеної температури, витримки і наступного охолодження з певною швидкістю. При термічній обробці отримують необхідні властивості сталі, змінюючи її структуру без зміни хімічного складу. Біля 40 % сталі, споживаної машинобудуванням для виготовлення деталей машин, приладів, устаткування, піддають різноманітним видам термічної обробки. Оскільки основними чинниками при термічній обробці є температура і час, то будь-який процес термічної обробки можна представити в цих координатах (див.рис. 8.4).

Основні параметри режиму термічної обробки - температура нагрівання (tН), швидкість нагрівання (vH), тривалість витримки при температурі нагрівання (tB) і швидкість охолодження (vo).

Температура нагрівання сплаву при конкретному виді термічної обробки визначається температурами фазових перетворень (критичними температурами) на відповідній діаграмі його стану. Ці критичні температури для кожної стадії позначаються літерою А з відповідним індексом ( А1, А2, А3, А4, Аcm). Критичні точки А1 на лінії PSK показують перетворення А ® П (при охолодженні – Аr1) або П ® А (при нагріванні – Аc1); А3 на лінії GS – початок виділення фериту з аустеніту при охолодженні або кінець його розчинення при нагріванні (відповідно – Аr3 і Ac3); Аст на лінії SE – початок виділення цементиту вторинного з аустеніту в заевтектоїдних сталях при охолодженні або кінець його розчинення при нагріванні (відповідно - Arcm і Accm).

Температура нагрівання при термічній обробці сталей, щоб уникнути її оплавлення, не повинна перевищувати лінії солідуса.

Швидкість нагрівання вибирається в залежності від ряду чинників: теплопровідності сталі, форми і розмірів деталей, загальної маси деталей, що нагріваються, характеру їх розташування в печі, та деяких інших.

Тривалість витримки при заданій температурі нагрівання визначається швидкістю фазових перетворень, що відбуваються в металі. Витримка необхідна для завершення фазових перетворень і вирівнювання температури по об’єму деталі.

Швидкість охолодження вибирається в залежності від ступеня стійкості переохолодженого аустеніту, обумовленого переважно хімічним складом сталі, а також від необхідних структури і властивостей сплаву. В залежності від швидкості охолодження вуглецевої сталі можуть бути отримані перлітна, сорбітна, трооститна або мартенситна структури (рис.7.1) з різноманітними властивостями.

Термічна обробка поділяється на власне термічну, хіміко-термічну і деформаційно-термічну. Перша в свою чергу включає чотири основні групи: відпал першого роду, відпал другого роду, загартування, відпуск.

В і д п а л п е р ш о г о р о д у сприяє усуненню відхилень у структурі сплавів від рівноважного стану, що виникли при литті, деформуванні, механічній обробці, зварюванні й інших технологічних процесах. Розрізняють такі основні види відпалу першого роду: дифузійний, рекристалізаційний, низький.

Дифузійний, або гомогенізуючий, відпал застосовується для усунення ліквації, тобто неоднорідності хімічного складу всередині окремих зерен або в об’ємі сплаву, що виникає частіше всього в процесі кристалізації. Він полягає у нагріванні сталі до температур, що значно перевищують критичні (1050...1200°С), тривалій витримці (10... 100 год) і повільному охолодженні (з виключеною піччю), що забезпечує дифузію нерівномірно розподілених елементів.

Для усунення різноманітних відхилень у структурі сплавів від рівноважного стану, що виникнули в результаті наклепу при холодному пластичному деформуванні, застосовується рекристалізаційний відпал. Він включає нагрівання металу до температур, що перевищують температуру рекристалізації (для сталі Трекр = 0,3...0,4 Тпл), витримку (1...2 год) і повільне охолодження.

Низький відпал застосовується для усунення залишкових внутрішніх напружень, що виникають, наприклад, у зоні термічного впливу при зварюванні виробів, внаслідок нерівномірного охолодження виливків або зрізання окремих об’ємів металу при механічній обробці і порушення врівноважених напружень між окремими частинами деталі. Він включає нагрівання металу до температур 150...700°С, витримку і наступне повільне охолодження.

В і д п а л д р у г о г о р о д у (фазова перекристалізація) – термічна обробка, що включає нагрівання сталі до температур, що перевищують Аc1, або Ac3, витримку і повільне охолодження, що має за мету забезпечення фазових перетворень і досягнення практично рівноважних (відповідно до діаграми стану системи Fe – Fe3C) фазового і структурного станів. Після відпалу структура сталей така: доевтектоїдних – Ф + П, евтектоїдної – П; заевтектоїдних – П + ЦІІ. Оскільки такий відпал забезпечує мінімальну твердість і найкращу оброблюваність сталі різанням, як правило, він є підготовчою термічною обробкою перед обробкою різанням. Проте в деяких випадках (наприклад, для крупних виливків) він може бути й остаточним видом обробки. Розрізняють такі основні види відпалу другого роду: повний, неповний, нормалізаційний, ізотермічний.

При повному відпалі сталь нагрівають до температури, що на 20...30°С перевищує Ac3, витримують при цій температурі, повільно охолоджують до 500...600°С разом із піччю, а потім на повітрі. Повний відпал забезпечує повну фазову перекристалізацію і застосовується, як правило, для доевтектоїдних сталей з метою усунення дефектів структури (крупнозернистої, відманштеттової тощо).

При неповному відпалі температура нагрівання сталі на 20...30° С вище Аc1, але не перевищує Ac3 або Accm. Після витримки сталь повільно охолоджують разом із піччю. При нагріванні відбувається часткова (неповна) перекристалізація сталі (в початковій структурі Ф + П або П + ЦІІ, при нагріванні тільки перліт перетворюється в аустеніт). Неповний відпал, проведений для заэвтектоїдних сталей, називають сфероідізацією. Він дозволяє одержувати сталь із структурою зернистого перліту. Така сталь має більш низьку твердість, вищу пластичність і кращу оброблюваність різанням, ніж сталь із пластинчастим перлітом. Для доетектоїдних сталей неповний відпал також застосовують з метою покращання оброблюваності різанням.

Нормалізаційний відпал (нормалізація) включає нагрівання доевтектоїдної сталі до температури на 30...50°С вище Ac3, а заевтектоїдної – на 30...50°С вище Accm, ізотермічну витримку й охолодження на спокійному повітрі. Прискорене охолодження при нормалізації дозволяє отримати більш дисперсну (здрібнену) структуру сталі, що призводить до підвищення її твердості та міцності в порівнянні зі сталлю, що піддавалась повному відпалу. Оскільки температури нагрівання під нормалізацію порівняно високі, то щоб уникнути значного росту зерна металу, витримка повинна бути мінімальною, але забезпечувати рівномірний прогрів виробу по всьому перетину.

Нормалізацією усувається цементитна сітка в заевтектоідних сталях при підготовці їх до загартування. З огляду на більш високу продуктивність нормалізації в порівнянні з повним або неповним відпалом, їх часто заміняють нею при підготовці вуглецевих сталей до механічної обробки.

Ізотермічний відпал включає нагрівання сталі до температури, що на 30...50°С перевищуює Ас3, витримку, а потім перенос деталі в іншу піч із заданою температурою (нижче А1) і ізотермічну витримку її до повного розпаду аустеніту. Ізотермічний відпал покращує оброблюваність різанням і застосовується для деталей і заготівок невеликих розмірів.

Г а р т у в а н н я – термічна обробка, що включає нагрівання сталі вище критичних температур, ізотермічну витримку і наступне охолодження зі швидкістю вище критичної (vкр). Під к р и т и ч н о ю ш в и д к і с т ю г а р т у в а н н я розуміють мінімальну швидкість охолодження, що забезпечує бездифузійне перетворення аустеніту в мартенсит. Мета гартування – підвищення твердості, міцності і зносостійкості сталі. Змінюючи швидкість охолодження нагрітих сталей, що мають аустенітну структуру, і варіюючи тим самим ступінь переохолодження, можна одержувати сталі з різноманітною структурою і властивостями (рис. 8.1).

Так, при невеликих швидкостях охолодження (V1, V2, V3) в інтервалі температур 720...550°С з аустеніту утворюються пластинчасті феритно-цементитні суміші (перліт, сорбіт або троостит). По мірі збільшення швидкості охолодження дисперсність суміші, нерівновісність структури сталі, а отже, її твердість і міцність зростають. При охолодженні зі швидкістю вище критичної (> V5) з аустеніту утвориться мартенсит, що є пересиченим твердим розчином проникнення вуглецю в гратку a-Fe.Залежність критичної швидкості гартування від вмісту вуглецю в сталі представлена на рис. 8.2. На vкр впливає також вид охолоджуючого середовища, розмір зерна та легуючі еле­менти.

 

 

Рис. 8.1. Діаграма ізотермічного розпаду переохолодженого аустеніту з накладеними на неї кривими охолодження.

 

 

По зростанню інтенсивності охолодження застосовувані в практиці термічної обробки охолодні середовища можна розташувати так: мінеральні мастила, вода, водяні розчини солей, кислот, лугів. Для загартування вуглецевих сталей краще вода або водяні розчини солей. Ідеальний охолодник при загартуванні такий, що не викликає розпаду аустеніту на перлітні структури, забезпечуючи максимальну швидкість охолодження в інтервалі температур А1 – Мн і мінімально допустиму в мартенситному інтервалі, що виключає появу значних внутрішніх структурних і термічних напружень, жолоблення, тріщин. Недолік води як охолоджувача: висока швидкість охолодження в мартенситному інтервалі і різке падіння охолоджуючої спроможності при її нагріванні. Мінеральні мастила позбавлені цих хиб, але характеризуються в декілька разів меншою охолодною спроможністю. Тому їх доцільніше застосовувати для охолодження легованих сталей, критична швидкість загартування яких менше, ніж вуглецевих.

 

Рис.8.2. Критична швидкість гартування в залежності від вмісту вуглецю в сталі.

 

 

При розрахунку тривалості нагрівання tн під термічну обробку можна керуватися табл. 8.1. Тривалість ізотермічної витримки (tв) приймають частіше усього рівною 1/5 від загальної тривалості нагрівання.

 

Табл. 8.1. Приблизна тривалість нагрівання стальних виробів.

 

Загартування доевтектоідних сталей, що включає нагрівання до температур вище Ас3 тобто в аустенітний стан, називають повним. Для заевтектоїдних сталей використовують неповне загартування, при якому сталь, нагріта до температури дещо вище Ас1, набуває структури А+ЦІІ, при охолодженні проходить лише перетворення А ® М, тобто часткова (неповна) зміна структури. Зберігання деякої частки твердого і зносостійкого вторинного цементиту сприяє підвищенню механічних властивостей сталі. Повне загартування заевтектоїдних сталей із нагріванням до температур, що перевищують Асcm, призводить до підвищення вмісту в них аустеніту залишкового і погіршенню властивостей загартованих сталей.

Неповне загартування доевтектоїдних сталей небажане, тому що після нього разом з твердим мартенситом зберігається м’який надлишковий ферит. В промисловості, в залежності від характеру охолодження, застосовують різноманітні способи загартування: в одному охолоджувачі (неперервне гартування), у двох охолоджувачах (перервне гартування), ступінчасте, ізотермічне, гартування з самовідпуском. Завершальною операцією після гартування є відпуск сталі.

В і д п у с к – операція термічної обробки, що полягає в нагріванні загартованої сталі до температур нижче Ас1, ви­тримці при цій температурі, охолодженні. Мета відпуску – зменшення внутрішніх напружень у металі й одержання необхідних структури і властивостей.

Низький відпуск включає нагрівання загартованої сталі до 150...250°С. Він застосовується для надання поверхневим шарам виробів високої твердості та зносостійкості. Низький відпуск, дещо зменшуючий внутрішні напруги, підвищує в’язкість сталі при зберіганні нею високої твердості, широко застосовують для виготовлення мірильного, різального і штампового інструмента (шаблони, фрези, мітчики, зубила, штампи, волоки та ін.), для деталей після насичення вуглецем ( після цементування). Структура сталі після низького відпуску називається мартенсит відпуску.

При середньому відпустку загартована сталь нагрівається до 300...400°С, чим забезпечується одержання структури трооститу відпуску, яка має достатню твердість (40...55 HRC) і міцність при високій межі текучості. Середній відпуск ще в більшій степені, ніж низький, сприяє зменшенню внутрішніх напружень і найбільш часто застосовується при термічній обробці ресор та пружин.

Високий відпуск включає нагрівання загартованої сталі до 500...650°С і забезпечує отримання структури сорбіту відпуску з гарним комплексом властивостей (міцність, ударна в’язкість, твердість). Тому загартування з високим відпуском називають поліпшенням і застосовують для відповідальних деталей із середньовуглецевих сталей (колінчасті вали, шатуни тощо). При нагріванні загартованої сталі до температур вище 650оС утворюється структура перліт відпуску.

На рис.8.3показано лівий кут діаграми стану Fe – Fe3C і температурні області нагрівання при термічній обробці сталей, а на рис.8.4- схему режимів різних видів термічної обробки.

Рис.8.3. Температурні області нагрівання при термічній обробці сталі 1 – дифузійний (гомогенізуючий) відпал; 2 – повний відпал, повне гартування; 3, 4 – нормалізація; 5 - рекристалізаційний відпал; 6 – відпуск; 7 – неповний відпал, неповне гартування

 

Рис.8.4. Схеми режимів термічної обробки сталей: 1 – повний відпал; 2 – неповне гартування; 3 – повне гартування; 4 – нормалізація; 5 – високий відпуск; 6 – середній відпуск; 7 – неповний відпал; 8 – низький відпуск

 

На рис.8.5 показана залежність механічних властивостей вуг­лецевої сталі від температури відпуску. По цій залежності розрізняють низькотемпературний (низький), середньотемпературний (середній) і високотемпературний (високий) види відпуску.

Троостит, сорбіт і перліт відпуску на відміну від одержуваних з аустеніту при безперервному охолодженні мають зернисту, а не пластинчасту будову. Сталі з зернистою структурою характеризуються більш високою пластичністю і кращою оброблюваністю різанням.

Рис. 8.5. Залежність механічних властивостей сталі від температури відпуску.

 

Завдання на роботу

1. Призначити термічну обробку і скласти її режими для сталі у відповідності з табл.8.2

2. Описати структуру після проведення призначеної термічної обробки.

3. Навести механічні властивості сталі після термічної обробки.

4. Зробити висновки по роботі і скласти звіт відповідно до завдання.

 

Варіант Марка сталі Мета термічної обробки
У12А Зміцнювальна остаточна для інструмету
Виправлення структури після гарячої обробки тиском
Усунення ліквації в металургійних зливках
Пом’якшання сталі перед обробкою різанням
40Х Остаточна зміцнювальна для зубчастих коліс
У10А Пом’якшання сталі перед обробкою різанням
Пом’якшання сталі перед обробкою різанням
Усунення дефектів структури після гярячої ОМТ
Усунення дефектів структури після гярячої ОМТ
Покращання обробки різанням та як остаточна
50Л Усунення дефектів структури
Остаточна зміцнювальна для валів
Усунення ліквації в металургійних зливках
60С2 Остаточна зміцнювальна
У13А Ліквідація сітки вторинного цементиту

 

 

Таблиця 8.2

 


 

 

Контрольні питання для самопідготовки

1. Які лінії на діаграмі стану ’’залізо-вуглець’’ позначаються як А1, А2, А3, А4, Аcm ?

2. Які види термічної обробки для сталей існують?

3. Які види відпалу сталей ви знаєте?

4. З якою метою призначають повний відпал доевтектоїдних сталей? До яких температур нагрівають ці сталі при повному відпалі?

5. З якою метою призначають неповний відпал доевтектоїдних сталей? До яких температур нагрівають ці сталі при повному відпалі?

6. З якою метою призначають відпал заевтектоїдних сталей? До яких температур нагрівають ці сталі при відпалі?

7. Яка термічна обробка називається нормалізацією? До яких температур нагрівають до- та заевтектоїдні сталі при нормалізації?

8. Які структури можуть утворюватися в сталях при їх різній швидкості охолодження з аустенітного стану?

9. В чому полягає термічна обробка ’’гартування’’ для сталей?

10. Яка швидкість охолодження сталей називається критичною?

11. Яка структура називається ’’мартенсит’’?

12. Від чого залежить кількість залишкового аустеніту при гартуванні?

13. До яких температур нагрівають сталі різного хімічного складу при гартуванні?

14. Які види відпуску існують?

15. Для яких сталей призначають низький, середній та високий відпуск?

16. Яка термічна обробка сталей називається покращанням?


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 9

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти