Введение. Министерство образования Российской Федерации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Термическая обработка сплавов

Методические указания

к проведению лабораторных работ по материаловедению

для студентов всех специальностей

очной и заочной форм обучения

Тюмень 2006

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

Цель работы; приобрести навыки выбора режимов термической обработки изделий из углеродистых сталей.

Задачи:

1. провести закалку нормализацию и отпуск образцов сталей с разным содержанием углерода;

2. определить изменение твердости углеродистых сталей в зависимости от содержания углерода и режимов термической обработки

Оборудование, материалы:

1. Печи лабораторные камерные с температурами 850, 770, 600, 400 и 200°С;

2. Пирометры для измерения температуры;

3. Закалочные баки с водой и машинным маслом;

4. Твердомер Роквелла;

5. Образцы сталей углеродистых марок 40 и У8;

6. Клещи;

7. Шкурка абразивная;

8. Ветошь.

ВВЕДЕНИЕ

Термическая обработка сплавов имеет несколько разновидностей. Углеродистые стали могут с успехом подвергаться: отжигу, закалке, отпуску. Эффект от термообработки сталей обеспечивается благодаря полиморфному превращению железа

Термическая обработка сталей основана на четырех основных превращениях, происходящих в сталях при нагреве и охлаждении.

1. В эвтектоидной стали, например, при нагреве выше температуры А₁ перлит, представляющий собой дисперсную смесь феррита и цементита превращается в аустенит – твердый раствор углерода в гранецентрированной кубической решетке железа (П→ А) (рисунок 1). До аустенитного состояния нагревают для отжига, нормализации, закалки.

2. При медленном охлаждении аустенита ниже температуры А₁ происходит диффузионное превращение его в дисперсную пластинчатую смесь феррита и цементита, называемую перлитом. Это превращение реализуется при отжиге стальных заготовок перед их механической обработкой (А→П).

3. При быстром охлаждении аустенита диффузия железа и углерода, необходимая для образования равновесных фаз – феррита и цементита, произойти не успевает. В этом случае гранецентрированная кристаллическая решетка железа перестраивается в объемно-центрированную бездиффузионно, путем коллективного сдвига ионов железа на расстояния меньше межатомных. Образуется пересыщенный твердый раствор углерода в ОЦК решетке железа – мартенсит. Мартенситное превращение реализуется при закалке стальных деталей и инструментов (А→М) (рисунок 3).

4. Мартенсит, полученный из аустенита, благодаря очень быстрому охлаждению, является термодинамически неустойчивой фазой. При нагреве его по мере возрастания диффузионной подвижности атомов углерода, а затем и железа, происходит выделение атомов углерода из решетки железа и образование карбидов железа. Образуется двухфазная структура, представляющая смесь феррита и цементита. Это превращение М → (феррит + карбиды) реализуется при отпуске закаленных изделий (рисунок 4).

В предстоящее лабораторной работе предстоит провести закалку, нормализацию и отпуск углеродистые стали марок 40 и У8.

Дата добавления: 2015-07-07