рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ОТЖИГ II РОДА. НОРМАЛИЗАЦИЯ

ОТЖИГ II РОДА. НОРМАЛИЗАЦИЯ - Лабораторная Работа, раздел Машиностроение, Лабораторная работа №1 Термическая обработка литейного чугуна в машиностроении   Перед Отжигом Углеродистых Сталей Исходной Структурой Чаще Вс...

 

Перед отжигом углеродистых сталей исходной структурой чаще всего является феррито-карбидная смесь. Основное превращение при нагреве – это переход перлита в аустенит при температурах выше точки А1 (727 оС).

Основное превращение, протекающее во время охлаждения при отжиге стали, – это эвтектоидный распад аустенита на смесь феррита с цементитом. Кинетика эвтектоидного превращения изображается С- образными кривыми на диаграмме изотермического превращения аустенита (рис.1).

С- диаграмма строится следующим образом. Тонкие образцы стали, содержащей 0,8 % С, нагревают до полной аустенизации при температуре выше точки А1 и затем быстро переносят в термостат (соляную ванну) с температурой ниже этой точки. Начало и конец распада аустенита при данной температуре можно определить несколькими методами: микроструктурным анализом, дилатометрическим, электрическим и магнитным методами, поскольку при эвтектоидном превращении аустенита увеличивается удельный объем, падает электросопротивление и сталь переходит из парамагнитного в ферромагнитное состояние.

При температуре 727 оС (точка А1) аустенит находится в термодинамически устойчивом равновесии со смесью феррита и цементита. Чтобы начался распад аустенита, необходимо его переохладить ниже 727 оС.

Устойчивость переохлажденного аустенита характеризуется инкубационным периодом, т.е. отрезком времени (от оси ординат до левой С-кривой, рис. 1), в течение которого обычные методы не фиксируют появление продуктов распада.

В эвтектоидной стали при температурах около 550 оС переохлажденный аустенит наименее устойчив. Как раз при этих же температурах обнаружены максимумы скорости зарождения и скорости роста эвтектоида.

В эвтектоидной смеси феррита с цементитом перлит растет из отдельных центров в виде колоний. Зародышем перлитной колонии может быть или цементит, или феррит. Чаще считают, что им является цементит.

Скорость роста колонии и межпластиночное расстояние (суммарная толщина пластин феррита и цементита или, что то же самое, расстояние между серединами ближайших одноименных пластин) постоянны при данной степени переохлаждения аустенита. Межпластиночное расстояние в перлите – важнейшая структурная характеристика. С его уменьшением прочностные свойства стали возрастают.

В эвтектоидной стали при распаде аустенита в области температур от А1 до ~650 оС межпластиночное расстояние в колониях равно 0,5-1 мкм, двухфазное строение колоний хорошо видно при средних увеличениях микроскопа. Такой эвтектоид называют перлитом. При распаде аустенита в интервале температур примерно 650-600 оС межпластиночное расстояние равно 0,4-0,2 мкм, двухфазное строение колоний выявляется лишь при больших увеличениях светового микроскопа (предельное разрешаемое расстояние светового микроскопа ~ 0,2 мкм). Такой эвтектоид называют сорбитом. Распад аустенита в интервале температур 600-500 оС дает очень тонкую эвтектоидную смесь с межпластиночным расстоянием около 0,1 мкм. Двухфазное строение такого эвтектоида, называемого трооститом, выявляется только под электронным микроскопом.

 
 

При непрерывном охлаждении указанные структуры образуются в углеродистой эвтектоидной стали в следующих условиях: перлит при охлаждении стали из аустенитного состояния вместе с печью со скоростью несколько градусов в минуту, сорбит – при охлаждении на воздухе со скоростью несколько десятков градусов в минуту, троостит – при охлаждении в масле со скоростью несколько десятков градусов в секунду. В стали с 0,8 % С твердость перлита, сорбита и троостита равна приближенно 17-24, 25-34, 35-45 НRC соответственно.

В до- и заэвтектоидных сталях перлитному превращению превращению должно предшествовать выделение избыточных фаз – феррита и вторичного цементита. На диаграммах изотермических превращений аустенита в до- и заэвтектоидных сталях должны быть нанесены линии начала образования избыточной фазы (рис.2).

С увеличением скорости охлаждения (степени переохлаждения) уменьшается количество успевающего обособиться избыточного феррита. Избыточный феррит, не успевший обособленно выделиться из аустенита, входит в состав эвтектоидной сорбитной или трооститной смеси. Такой эвтектоид, с повышенным против концентрации эвтектоидной точки содержанием железа, назван А.А. Бочваром квазиэвтектоидом. В заэвтектоидных сталях квазиэвтектоид обогащен углеродом.

При достаточно большом переохлаждении выделение избыточной фазы в виде самостоятельной структурной составляющей полностью подавляется и сталь неэвтектоидного состава в этом случае имеет чисто квазиэвтектоидную структуру, т.е. составы квазиэвтектоида и стали одинаковы.

 

Отжиг стали

При отжиге сталь после нагрева выше критической точки медленно охлаждается вместе с печью. Проведение отжига 2-го рода основано на использовании фазового превращения в отличие от отжига 1-го рода, основанного на рекристаллизации, уменьшении макронапряжений и других структурных изменениях, необязательно связанных с фазовыми превращениями.

Для проведения полного отжига доэвтектоидную сталь нагревают до температур на 20-40оС выше точки А3 (рис.3).

Охлаждение при отжиге проводят с такой малой скоростью, чтобы аустенит распадался при небольшой степени переохлаждения. Для углеродистых сталей это скорость порядка 200 град/час.

 
 

Если не опасны термические напряжения, то отжигаемые изделия можно выдавать из печи на спокойный воздух уже при температурах 500-600 оС, поскольку превращение аустенита при отжиге полностью завершается при температурах значительно выше изгиба С-кривых.

Рис.3

 

Основные цели полного отжига следующие: устранение пороков структуры, возникших при предыдущей обработке металла (литье, горячей деформации, сварке, термической обработке), смягчение стали перед обработкой резанием и уменьшение напряжений. Для устранения указанных недостатков структуры необходимо провести полную фазовую перекристаллизацию. При нагреве до температуры А3 + (20-40 оС) образуется мелкое аустенитное зерно, из которого при охлаждении складывается равномерная и мелкая структура, состоящая из феррита и перлита.

Для заэвтектоидных сталей полный отжиг с нагревом выше Аcm (линия ES) не используют (рис. 3), так как при медленном охлаждении после такого нагрева образуется грубая сетка вторичного цементита, ухудшающая механические и другие свойства. К заэвтектоидным углеродистым сталям широко применяют отжиг с нагревом до 740-780 оС и последующим медленным охлаждением. После такого нагрева в аустените остается большое число нерастворившихся включений цементита, которые служат центрами кристаллизации во время распада аустенита при охлаждении. В результате образуется структура зернистого перлита (сферолита), поэтому этот отжиг называется сфероидизирующим отжигом. Конечная структура зависит от скорости охлаждения и температуры сфероидизирующего отжига. Чем меньше скорость охлаждения, тем до больших размеров вырастают глобули карбида при распаде аустенита. Регулируя скорость охлаждения, можно получать структуры глобулярного перлита от точечного до крупнозернистого. Более мелкозернистый перлит обладает повышенной твердостью.

Если при однократном отжиге не произошло полной сфероидизации цементита, то применяют циклический, или маятниковый, отжиг: углеродистую сталь несколько раз попеременно нагревают до 740 и охлаждают до 680 оС, пластинка цементита при каждом нагреве частично растворяется в аустените. Растворение идет преимущественно с вершин и ребер пластин. При охлаждении из аустенита выделяется цементит на нерастворившихся остатках цементитных пластин, причем выделение идет преимущественно вдали от вершин и ребер. Попеременно растворяясь и подрастая, цементитная пластинка постепенно округляется.

 

Нормализация стали

При нормализации сталь нагревают до температур на 30-50 оС выше линии GSE и охлаждают на воздухе (рис. 3).

Часто нормализацию используют как промежуточную операцию для смягчения стали перед обработкой резанием, для устранения пороков строения и общего улучшения структуры перед закалкой. Как промежуточная обработка нормализация аналогична отжигу. Если нормализация дает такие же результаты, что и отжиг, то ее применять выгоднее. Ее можно применять вместо отжига к малоуглеродистым сталям, в которых аустенит слабо переохлаждается. Но она не заменяет отжига высокоуглеродистых сталей, поскольку они весьма ощутимо упрочняются при охлаждении на воздухе из-за значительного переохлаждения аустенита.

Нормализацию широко применяют взамен отжига для устранения пороков стали, возникших при горячей деформации и термической обработке.

В заэвтектоидной стали нормализация устраняет грубую сетку вторичного цементита. При нагреве выше точки Аcm (линия ES) вторичный цементит растворяется, а при последующем ускоренном охлаждении на воздухе он не успевает образовать грубую сетку, понижающую свойства стали.

 

Задание

 

1.Изучить изменение микростркутуры и твердости при отжиге II рода углеродистых сталей 45, У8 и У12.

2.Сталь 45. Нагреть три образца до 900 оС и выдержать их 30 мин. Один образец охладить вместе с печью, примерно до 500 оС, другой – на воздухе, а третий – в масле (для получения структуры троостита). Приготовить шлифы и зарисовать микроструктуру (травитель – 5 % раствор HNO3 в спирте). Измерить твердость по Роквеллу.

3.Сталь У8. Нагреть три образца до 800 оС и выдержать их 30 мин. Один образец охладить вместе с печью, примерно до 500 оС, другой – на воздухе, а третий – в масле. Измерить твердость по Роквеллу.

4.Сталь У12. Нагреть один образец до 900 оС, выдержать его 60 минут и охладить вместе с печью до 500 оС. Другой образец подвергнуть циклическому отжигу на зернистый перлит по следующему режиму: нагрев до 760 оС, выдержка 15 мин., охлаждение вместе с печью до 680 оС, снова нагрев до 760 оС, выдержка 15 мин., охлаждение вместе с печью до 600 оС. Приготовить шлифы и зарисовать микроструктуру обоих образцов (травитель – 5 % раствор HNO3 в спирте).

 

Требования к отчету

 

Предоставить зарисовки микроструктур сталей 45, У12 после разной термообработки. Указать увеличение микроскопа, травитель и структурные составляющие.

Предоставить таблицу значений твердости сталей 45 и У8 после разной термообработки с указанием соответствующих структурных составляющих.


– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Лабораторная работа №1 Термическая обработка литейного чугуна в машиностроении

Лабораторная работа термическая обработка литейного чугуна в машиностроении в большом.. цель работы.. при выполнении этой работы необходимо смягчение чугуна путем обычного и изотермического отжига и нормализации а также..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ОТЖИГ II РОДА. НОРМАЛИЗАЦИЯ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ОТЖИГ I РОДА (РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИОННЫЙ ОТЖИГ)   Рекристаллизационный отжиг предназначен в основном для устранения различных отклонений в структуре металла или сп

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДУРАЛЮМИНА (ТО СПЛАВА БЕЗ ПОЛИМОРФНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ) Закалка Закалка без полиморфного превращения применима к любым сплавам, в которых одна ф

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ЗАКАЛКА. ОТПУСК СТАЛИ (ТО СПЛАВА С ПОЛИМОРФНЫМ ПРЕВРАЩЕНИЕМ) Закалка стали заключается в нагреве доэвтектоидных сталей выше критической температуры А3 на 30-50

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЛИТЕЙНОГО ЧУГУНА
  В машиностроении в большом количестве применяют литейный чугун различных марок. За последние годы в практике находит все более широкое применение легированный литейный чугун. Путем

Цель работы
Изучить микроструктуры химико-термически обработанных сталей и зависимость между структурой и свойствами стали после различных видов обработки. Химико-термическая обработка это обработка ,

E+g ¢изб®g ¢®a+g ¢(эвтектоид)®a+g ¢изб.
Концентрация азота изменяется от поверхности в глубь слоя соответственно диаграмме состояния железо-азот и особенно резко на границах отдельных фаз. Твердость азотированного слоя железа и простых у

ПРОКАЛИВАЕМОСТЬ. ЗАКАЛИВАЕМОСТЬ
  Мартенситное превращение в стали, особенно в реальных изделиях конечной величины, нужно рассматривать совместно с закаливаемостью и прокаливаемостью стали. Под закаливаемос

Алюминий и сплавы на его основе
Алюминий кристаллизуется в кубическую гранецентрированную решетку. Он не имеет полиморфных превращений. Характерными свойствами алюминия является малый удельный вес (ρ = 2, 72 г/см3

Медь и сплавы на ее основе
Чистая медь, обладая высокой электропроводностью и пластичностью, является основным материалом для проводов. Помимо этого медь применяется на прокладки, уплотнительные кольца, шайбы и т.д.

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги