Основні відомості про структури сталі після різних видів термообробки
Основні відомості про структури сталі після різних видів термообробки - раздел Высокие технологии, ПРАКТИКУМ Технологія машинобудування Мікроструктура Вуглецевої Сталі Після Термічної Обробки Може Бути У Зрівноваж...
Мікроструктура вуглецевої сталі після термічної обробки може бути у зрівноваженому чи незрівноваженому (метастабільному) стані.
Після відпалювання залізовуглецеві сплави зрівноважуються і мають найменший запас вільної енергії. Їх структура відповідає діаграмі стану «залізо-вуглець» (див. рис. 3.1). Але на структуру відпаленої сталі істотно впливають температура нагрівання, час витримки та швидкість охолодження.
За певного відпалювання доевтектоїдної сталі з правильним вибором температури (на 30–50°С вищої від точки Ас3), витримки й низькою швидкістю охолодження (разом з піччю) структура сталі відповідає діаграмі «залізо-вуглець»: вона складається з фериту і перліту (рис. 7.1, а).
Якщо сталь піддати відпалюванню з температурою нагрівання, значно вищою, ніж точка Ас3, наприклад на 1100 °С, то її структура матиме ті самі складові, що й за правильно вибраного режиму відпалювання, але розмір, форма і розміщення зерен будуть іншими. Зерно при перегріванні значно збільшується. У структурі перегрітої середньовуглецевої сталі простежуються пластинчасті виділення фериту, закономірно орієнтовані за кристалічними площинами і межами зерен перліту (рис. 7.1, б).
Така структура перегрівання сталі називається відманштетовою. Зі збільшенням розміру зерна різко знижується ударна в’язкість, підвищується поріг холодноламкості, схильність сталі до утворення тріщин гартування. Перегрівання може бути виправлено повторним нагріванням доевтектоїдної сталі до температури, вищої від точки Ас3, а заевтектоїдної — вищої за точку Ас1 на 30–50 °С.
Рисунок 7.1 - Структура доевтектоїдної сталі: а - після повного відпалювання; б - перегрівання; в - неповного загартування; г - поліпшення
Якщо перегріту доевтектоїдну сталь піддати неповному відпалюванню з нагріванням між точками Ас1 і Ас3, то повній фазовій перекристалізації з подрібненням зерна піддається тільки перліт. Більша частина фериту залишається без змін. Тому після такого відпалювання структура сталі за розміром зерна буде неоднорідною, що негативно вплине на ряд її властивостей.
Нагрівання сталі за температури вищої, ніж перегрівання, а також в окислювальній атмосфері спричинює її перепалювання та окиснення або навіть оплавленням меж зерен. Перепал виправленню не підлягає і є кінцевим браком.
Відпалювання чи нормалізація заевтектоїдної сталі за температури, на 30–50 °С вищої від точки Аст, завдяки повній фазовій перекристалізації призводить до здрібнення зерна, але надмірний (вторинний) цементит виділяється при охолодженні у вигляді сітки по межах зерен (рис. 7, а), що знижує пластичність та в'язкість сталі. Коли перепалювання виконується за температури, на 10–20 °С вищої від точки Ас1, цементит перліту й надлишковий цементит набуває зернистої форми (рис. 7.2, б), і властивості сталі поліпшуються.
Мікроструктура загартованої сталі залежить від температури загартування й швидкості охолодження. За правильно виконаного режиму гартування мікроструктура являє собою мартенсит, який під мікроскопом має світлу голчасту будову. Чим дрібніші голки мартенситу, тим кращі його властивості. У результаті середнього та високого відпускання загартованої сталі мартенсит розпадається з утворенням трооститу і сорбіту.
Структуру трооститу та сорбіту можна одержати не тільки в результаті загартування з наступним середнім і високим відпусканням, а й безпосередньо при загартуванні зі зниженими швидкостями охолодження. Але троостит і сорбіт за будовою значно відрізняються від таких самих структур загартування: після відпускання загартовані на мартенсит сталі одержують зернисту будову трооститу та сорбіту (див. рис. 7.1, г), а при загартуванні з малими швидкостями охолодження — пластинчасті. Останні мають гірший набір властивостей. При загартуванні доевтектоїдної сталі з температури, яка перевищує точку Ас1, але нижча Ас3, утворюється дефектна структура, що складається з мартенситу і фериту (рис. 7.1, в), оскільки ферит при нагріванні не може повністю розчинитися в аустеніті через недостатню температуру. Твердість сталі буде знижена.
Загартування з недостатньою швидкістю охолодження (наприклад, у гарячій воді) приводить до утворення трооститу загартування. Твердість сталі буде також меншою, ніж при загартуванні на мартенсит.
Загартування заевтектоїдних сталей від температури, що перевищує точку Ас1 на 30–50 °С, спричиняє утворення структури мартенситу й нерозчинних частинок вторинного цементиту високої твердості.
Відомо, що мета загартування — максимальне підвищення твердості сталі, отже, така структура бажана. Але треба враховувати, що на властивості загартованої сталі впливає форма виділень вторинного цементиту. Властивості сталі поліпшаться, якщо цей цементит матиме зернисту будову. Тому перед загартуванням відповідальних виробів із сталей із підвищеним умістом вуглецю, як правило, виконують сфероїдоутворююче підпалення.
Таблиця 7.1 - Вплив термообробки на структуру та твердість вуглецевих сталей
№ з/п
Марка
сталі
HV,
кг/мм2
Вид термообробки
Особливості
мікроструктури
Перегрів при 1100 °С з наступним повним відпалюванням при 860°С
Зерно фериту та перліту дрібне – добре
Відпалювання при 1100 °С - перегрів
Зерно дуже крупне – погано
Перегрів при 1100 °С з наступним неповним відпалюванням при 740°С
Зерно перліту дрібне, а частина зерен фериту дуже крупні – погано
Неповне загартування у воді з температури 740 °С
На фоні мартенситу видно зерна фериту – погано
Повне загартування у воді з температури 860 °С
Рівномірний пластин час-тий мартенсит – добре
Продовження таблиці 7.1
№ з/п
Марка
сталі
HV,
кг/мм2
Вид термообробки
Особливості
мікроструктури
Повне загартування у воді з температури 860 °С з наступним високим відпусканням при 600 °С (поліпшення)
Сорбіт відпускання зернистий – добре
У13
Нормалізація при 900 °С з різким охолодженням на повітрі
На фоні голчастого троститу тонка цементит-
на сітка - погано
У13
Сфероїдизуюче відпалювання при 740 °С - 2 год. + 720 °С - 4 год, охолодження разом з піччю
Зернистий цементит та перліт – добре
Нагрів при 1100 °С з різким охолодженням на повітрі, перегрів, зневуглецюван-ня поблизу від поверхні зразка
Відманште-това структура з виділенням фериту по межах зерен перліту з орієнтацією кратно 30° – погано
ПРАКТИКУМ
із дисципліни «Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство»
для студентів механічних спеціальностей
7.09.02.02 «Технологія машинобудування»,
7.09.02.14 «Пiд
Основні відомості про макробудову
Металографія — це вчення про макро- і мікроструктуру. Основним завданням металографічного аналізу є дослідження структури та вад металу.
Метод дослідження структури ме
Злам чавунних зразків
1. Сірий чавун. Більша частина вуглецю в сірому чавуні знаходиться у вигляді включень у графіт (пластинчатий графіт), тому такий чавун у розломі має темно-сірий колір. Дефектів у зломі нема.
V. Злом стальних зразків
Стальні зразки 10×10 мм після випробування на ударну в’язкість (KCU).
1. Крихкий металічний злом, світлий, майже блискучий, видно величину зерна.
2. Вязко-крихкий розлом. Св
Запитання для самоперевірки
1. У чому сутність макроаналізу і його призначення?
2. Які види аналізу використовуються в техніці?
3. Що визначається в процесі аналізу зломів?
4. Види зломів та їх особ
Основні відомості про мікробудову
Мікроаналіз — це дослідження структури і вад металів на мікрошліфах за допомогою мікроскопа за великих збільшень. Методом мікроаналізу визначається якість металу (забрудненість
Порядок виконання робота
1. Вивчити технологію виготовлення мікрошліфів.
2. Виконати шліфування й полірування зразків.
3. Вибрати потрібний реактив і протравити шліф.
4. Визначити якість мікрошлі
Запитання для самоперевірки
1. Які завдання розв'язують за допомогою мікроаналізу?
2. Яка послідовність виконання мікроаналізу?
3. Опишіть порядок шліфування та полірування зразків.
4. Чому не дозво
Основні відомості про структуру сталей у зрівноваженому стані
Структура у зрівноваженому (відпаленому) стані визначається вмістом вуглецю і показана на діаграмі стану «залізо-вуглець» (рис. 3.1), на якій суцільними лініями зображено діаграму «залізо-цементит»
Порядок виконання роботи
1. Вивчити під мікроскопом при збільшенні в 110–140 разів мікроструктуру заліза та вуглецевих сталей із різною кількістю вуглецю (від 0 до 1,3%).
2. Замалювати структури, що вивчаються, в
Запитання для самоперевірки
1. Назвіть одно- і двофазні структурні складові в залізовуглецевих сплавах.
2. Схарактеризуйте ферит, аустеніт, цементит, графіт, перліт та ледебурит.
3. Подайте класифікацію залі
Основні відомості про структуру чавунів
Чавуни — це залізовуглецеві сплави із вмістом вуглецю більше 2,14%. Вуглець у чавунах залежно від хімічного складу, швидкості охолодження у процесі кристалізації є в складі цем
Запитання для самоперевірки
1. Дайте визначення чавуну.
2. Назвіть види чавунів.
3. Білі чавуни, їх різновиди, структура та властивості.
4. Назвіть умови одержання білого чавуну.
5. Схаракт
Основні положення щодо визначення критичних точок сталі
Знання про критичні точки сталі потрібні для розуміння перетворень, що виникають у сталі під час нагрівання й охолодження; для визначення температур термічної обробки в сталі та гарячій обробці тис
Сутність методу пробних гартувань
Складається із загартування зразків досліджуваної сталі в широкому діапазоні температур, починаючи нижче від критичної точки Ас1, (наприклад, з 680°С) і вище від критичних точок (наприкл
Порядок виконання роботи
1. Одержати комплект зразків вуглецевих сталей, які потім загартувати у воді за різних температур (за таблицею 5.1). Час нагрівання під загартування визначити за вказівками лабораторної роботи № 6.
Порядок виконання роботи
1. Бригада студентів одержує комплект зразків заданої марки сталі для визначення режиму термічної обробки. Температура нагрівання під гартування доевтектоїдної сталі tг. = Ас3
Запитання для самоперевірки
1. Сутність та призначення термообробки.
2. Види термічної обробки сталі.
3. Відпалювання, його призначення, види та режими.
4. Нормалізація сталі, її призначення та режи
Порядок виконання роботи
1. Вивчити за плакатами й літературою мікроструктуру сталей із різним умістом вуглецю після повного та неповного відпалювання, після відпалювання з перегріванням, сфероїдоутворюючого відпалювання,
Запитання для самоперевірки
1. Опишіть умови для одержання зрівноваженої структури сталі.
2. Схарактеризуйте режими відпалювання вуглецевих сталей.
3. Які структури утворюються у відпаленій сталі?
4
Основні відомості про прогартовуваність сталі
Прогартовуваність — здатність сталі одержувати в результаті гартування структуру мартенситу (або мартенситу і троститу) й відповідну їй високу твердість на потрібну глибину за
Порядок виконання роботи
1. Визначити прогартовування циліндричного зразка заданої марки сталі об'ємним способом. Для цього:
а) навести на торцевій поверхні підготовленого зразка лінію діаметра тонко загостреним о
Запитання для самоперевірки
1. У чому сутність прогартовування сталі?
2. Яке практичне значення прогартовуваності сталі в техніці?
3. Від чого залежить прогартовуваність сталі?
4. Наведіть приклади
Основні відомості про відпускання сталі
Загартування сталі — це не кінцева операція термічної обробки. Після гартування у виробах виникають великі внутрішні напруження, зумовлені нерівномірністю охолодження за терміч
Порядок виконання роботи
1. Одержати комплект свіжозагартованих зразків із вуглецевої або легованої сталі заданої марки.
2. Виконати відпускання зразків 1-5 протягом 30 хв за температури відповідно 100, 200, 400,
Запитання для самоперевірки
1. Чим характеризується стан свіжозагартованої сталі?
2. Сутність та призначення відпускання сталі.
3. Схарактеризуйте види і режими відпускання.
4. Особливості та призна
Основні відомості про гартування сталі
Загартування — здатність сталі одержувати потрібну твердість після термообробки. Основним елементом більшості вуглецевих та низьколегованих сталей, що визначають її структуру і
Порядок виконання роботи
1. Одержати комплект зразків вуглецевих сталей із різним умістом вуглецю. Визначити температуру нагрівання сталей під гартування і час витримки за заданої температури.
2. Нагріти зразки пі
Основні відомості про цементацію сталі
Хіміко-термічна обробка (ХТО) — один із найефективніших методів підвищення надійності та довговічності машин і механізмів, істотно збільшує твердість поверхневого шару д
Порядок виконання роботи
Для визначення якості цементації запропонованих деталей потрібно:
1) макро- і мікроаналізом установити ступінь насичення поверхні деталі вуглецем та глибину цементованого шару;
2)
Запитання для самоперевірки
1. Сутність ХТО і її види.
2. З якою метою виконується ХТО?
3. Схарактеризуйте елементарні процеси ХТО.
4. У чому сутність цементації, для чого вона виконується?
Основні відомості з термообробки алюмінієвих сплавів
Деформовані алюмінієві сплави поділяють на дві групи: термічно незміцнені та зміцнені.
До першої групи відносять чистий алюміній, а також сплави системи Al-Mn і Al-Mg.
Порядок виконання роботи
1. Виміряти твердість на комплектах зразків із різних термічно зміцнених алюмінієвих сплавів, підданих повному циклу зміцнювальної термообробки (загартуванню та старінню) і загартованих із різних т
Запитання для самоперевірки
1. Класифікація алюмінієвих сплавів за способом їх зміцнення.
2. На якому явищі засноване гартування алюмінієвих сплавів?
3. Як змінюються структура і властивості сплавів за гарту
Порядок виконання роботи
1. Вивчити за діаграмою стану можливий фазовий склад алюмінієвих і мідних сплавів.
2. Розглянути класифікацію, хімічний склад, структуру, властивості, маркування й використання сплавів на
Запитання для самоперевірки
1. Наведіть класифікацію алюмінієвих сплавів.
2. Як розрізняють за кількістю фаз термічно зміцнені алюмінієві сплави?
3. Як визначається присутність перепалу в сплавах?
4
Основні відомості про види корозії
Корозією називається руйнування металів і сплавів у результаті хімічної та електрохімічної дії навколишнього середовища.
Хімічна корозія відбуваєт
Порядок виконання роботи
Студенти діляться на ланки, кожна з яких одержує прилад, корозійне середовище і зразок.
Отримавши завдання, студенті повинні:
1) підготувати зразки для дослідження: зачистити їх п
Запитання для самоперевірки
1. Сутність корозії металів.
2. Чим відрізняється електрохімічна корозія від хімічної?
3. Схарактеризуйте механізм електрохімічної корозії.
4. Види корозії за характером
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов