Получение заданных структур стали 9Х2

КУРСОВАЯ РАБОТА

Руководитель: Кардонина Н.И.

Студент: Трубина О.С.

Группа Мт-44074

Екатеринбург, 2007 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ.. 3

1 СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ СТАЛИ 9Х2. 4

2 ПОЛУЧЕНИЕ НАБОРА СТРУКТУР РАЗЛИЧНЫМИ ТЕРМИЧЕСКИМИ ОБРАБОТКАМИ ДЛЯ СТАЛИ 9Х2. 7

2.1 Перлит без карбидной сетки. 7

2.2 Перлит + карбидная сетка. 8

2.3 Крупноигольчатый мартенсит. 8

2.4 Зернистые карбиды.. 9

2.5 Бесструктурный мартенсит с зернистыми карбидами. 10

2.6 Сорбит отпуска. 10

2.7 Мартенсит + ФКС.. 11

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 12

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Для стали 9Х2 найти:

1. справочные данные;

2. набор структур различными термическими обработками:

перлит без выделения карбидной сетки;

2.1 перлит без карбидная сетка;

2.2 перлит + карбидная сетка;

2.3 крупноигольчатый мартенсит;

2.4 зернистые карбиды;

2.5 бесструктурный мартенсит с зернистыми карбидами;

2.6 сорбит отпуска;

2.7 мартенсит + ФКС.

Зарисовать структуры и описать термическую обработку, которой получили данную структуру.

1 СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ СТАЛИ 9Х2

Заменитель: сталь 9Х1.

Вид поставки: валки ОСТ 24.013.20-85, ОСТ 24.013.04-83.

Массовая доля элементов, % по ОСТ 24.013.20-85

С	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	Mo	V	Cu
0,85 – 0,95	0,25 – 0,50	0,20 – 0,70	≤0,030	≤0,030	1,70 – 2,10	≤0,050	-	-	≤0,25

Температура критических точек, °С

Ac1	Ac3	Ar1	Ar3
		-	-

Назначение: рабочие и опорные валки двух- и четырехвалковых клетей листовых станов для холодной и горячей прокатки металлов. Рабочие и опорные кованые валки листовых станов для горячей прокатки металлов.

Механические свойства

Состояние поставки	Сечение, мм	Твердость HSD
ОСТ 24.013.20-85 Бочки рабочих валков (после индукционной термообработки): ü дрессировочных и чистых клетей станов холодной прокатки, тип 1 ü клетей станов холодной прокатки, тип 2 ü станов теплой прокатки, тип 3 Бочки или бандажи опорных валков (после термообработки): ü тип 4^1 ü тип 5 Шейки рабочих валков ОСТ 24.013.04-83 Бочки рабочих валков листовых станов для горячей прокатки: ü нормализация и отпуск ü закалка и отпуск Шейки рабочих валков листовых станов для горячей прокатки. Нормализация и отпуск Бочки опорных составных валков листовых станов для горячей прокатки. Нормализация и отпуск	до 650   до 900 до 900     до 1600 до 1600 -   до 1000   -   до 1600	95 – 105   90 – 96 75 – 90     70 – 85 45 – 69 30 – 55   35 – 55 45 – 60 30 – 60   60 – 85

¹ С повышенными требованиями по твердости.

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °С	σ0,2, МПа	σВ, МПа	δ5, %	ψ, %
				-

Примечание. Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм кованный и отожженный. Скорость деформирования 16 ; скорость деформации 0,009 .

Технологические свойства

Ковка	Охлаждение поковок, изготовленных
Вид полуфабриката	Температурный интервал ковки, °С	из слитков	из заготовок
Размер сечения, мм	Условия охлаждения	Размер сечения, мм	Условия охлаждения
Слиток	1180 – 800	Все размеры	Отжиг с перекристаллизацией, два переохлаждения, отпуск	До 300	В яме
Заготовка	1180 – 800

Свариваемость: не применяется для сварных конструкций.

Флокеночувствительность: чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости: склонна.

Обрабатываемость резанием: в отожженном состоянии при 187 – 196 HB, σ_В = 680 МПа, К_ν = 0,95 (твердый сплав), К_ν = 0,55 (быстрорежущая сталь).

Прокаливаемость

Твердость HRCЭ на расстоянии от торца, мм
1,5
	65,5		63,5		40,5	38,5	35,5

Изотермическая диаграмма А.А. Попова для стали 9Х2

Термокинетическая диаграмма А.А. Попова для стали 9Х2

2 ПОЛУЧЕНИЕ НАБОРА СТРУКТУР РАЗЛИЧНЫМИ ТЕРМИЧЕСКИМИ ОБРАБОТКАМИ ДЛЯ СТАЛИ 9Х2

2.1 Перлит без карбидной сетки

 

1. В легированных сталях в результате перлитного превращения образуются специальные карбиды Ме₇С₃ и Ме₂₃С₆ и феррито-цементитная смесь (перлит). В данной стали получаем пластинчатый перлит в результате перегрева до 1000 °С и выдержки ниже А_С1. При перегреве специальные карбиды из аустенита растворяются. Поэтому используем перегрев до t = 1000 °С и выдержку на t_выд. = 660 °С (τ_выд. = 40 сек). В результате получаем пластинчатый перлит без карбидной сетки. 2. В стали 9Х2 также можно получить зернистый перлит без карбидной сетки. Данную структуру получаем маятниковым отжигом. Пластина цементита при каждом нагреве частично растворяется в аустените. Растворение идет преимущественно с вершин и ребер. При каждом охлаждении из аустенита выделяется цементит на нерастворившихся остатках цементитных пластин, причем выделение идет преимущественно вдали от вершин и ребер. Попеременно растворяясь и подрастая, цементитная пластина постепенно округляется. Данный способ применяют для заэвтектоидных сталей. Поэтому для получения зернистого перлита сталь несколько раз попеременно нагреваем до 780 °С (А_С1 + 40 °С) и охлаждаем до 700 °С (А_С1 – 40 °С) τ_выд. = 5 мин. Последняя выдержка необходима на t = 700 °С (А_С1 – 40 °С). В результате получаем зернистый перлит.

2.2 Перлит + карбидная сетка

Для получения данной структуры можно использовать перегрев на температуру t = 1000 °С, в результате чего специальные карбиды растворяются. А также делаем выдержку ниже АС1 (tвыд. = 710 °С), время выдержки τвыд. =5,5 мин. В итоге получаем пластинчатый перлит и карбидную сетку.

2.3 Крупноигольчатый мартенсит

Для стали 9Х2 структуру крупноигольчатого мартенсита получить нельзя.

2.4 Зернистые карбиды

 

Данную структуру для стали 9Х2 можно получить двумя способами. 1. Первый способ – сфероидизирующий (маятниковый) отжиг. Пластина цементита при каждом нагреве частично растворяется в аустените. Растворение идет преимущественно с вершин и ребер. При каждом охлаждении из аустенита выделяется цементит на нерастворившихся остатках цементитных пластин, причем выделение идет преимущественно вдали от вершин и ребер. Попеременно растворяясь и подрастая, цементитная пластина постепенно округляется. Данный способ применяют для заэвтектоидных сталей. Поэтому для получения зернистого цементита сталь несколько раз попеременно нагреваем до 780 °С (А_С1 + 40 °С) и охлаждаем до 700 °С (А_С1 – 40 °С) с временем выдержки 5 минут (τ_выд. = 5 мин.). Последняя выдержка необходима на t = 700 °С (А_С1 – 40 °С). В результате получаем структуру – ферритную матрицу с дисперсными карбидами равноосной формы. 2. Данную структуру также можно получить простым отжигом. Нагреваем сталь 9Х2 до температуры выше А_С1 (t_аус. = 780 °С), выдерживаем 10 секунд (τ_выд. = 10 сек.) и охлаждаем на воздухе. В итоге получается структура зернистые карбиды.

  2.5 Бесструктурный мартенсит с зернистыми карбидами

   

Бесструктурный мартенсит получается при мелком аустенитном зерне (при малых перегревах стали выше А_СМ), когда пластины мартенсита столь мелки, что «игольчатое» строение на шлифе не видно. Такой мартенсит наиболее желателен. После закалки в структуре при комнатной температуре сохраняется остаточный аустенит. Структуру бесструктурный мартенсит с зернистыми карбидами в стали 9Х2 можно получить закалкой, то есть нагрев до температуры аустенизации (t_аус. = 800 °С) и охлаждение в воде. В результате получаем нужную структуру – бесструктурный мартенсит в виде матрицы с остаточным аустенитом (γ_ост.) и карбиды равноосной формы.

2.6 Сорбит отпуска

 

Высокий отпуск на сорбит широко применяют в машиностроении. Такая структура характеризуется достаточной прочностью, хорошей сопротивляемостью ударным нагрузкам. В сорбите отпуска цементит имеет форму коротких пластинок с округлыми краями или сфероидальную форму, обеспечивающую более высокую вязкость стали. Данную структуру получаем с помощью закалки и отпуска. Закалка производится на температуру аустенизации t_аус. = 780 °С (А_С1 + 40 °С) с выдержкой при этой температуре 30 минут, затем охлаждается в воде со скоростью выше скорости υ_ВКЗ. Отпуск производится на температуру t_выд. = 660 °С (выше температур отпускной хрупкости), время выдержки зависит от размеров образца. Далее сталь охлаждается в воде. В итоге получаем структуру сорбита отпуска – ферритную матрицу и цементит в виде коротких пластинок с округлыми краями и сфероидальной формы.

2.7 Мартенсит + ФКС

   

ФКС – ферритокарбидная смесь. Её можно получить выдержкой после закалки на первой и второй ступени. Рассмотрим несколько случаев получения структуры мартенсит + ФКС. 1. Мартенсит + перлит + верхний бейнит. Данную структуру получаем путем нагрева стали 9Х2 до температуры 800 °С, охлаждения до температуры t = 690 °С, выдержке при этой температуре (τ_выд. = 8 сек.), охлаждение до температуры t = 480 °С, выдержка при t = 480 °С (τ_выд. = 52 сек.) и охлаждение в воде. В структуре получаем бесструктурный мартенсит с остаточным аустенитом, пластинчатый перлит, верхний бейнит и специальные карбиды. 2. Мартенсит + верхний бейнит + нижний бейнит. Данную структуру получаем путем нагрева стали 9Х2 до температуры 800 °С, охлаждения до температуры t = 480 °С, выдержке при этой температуре (τ_выд. = 50 сек.), охлаждение до температуры t = 370 °С, выдержка при t = 370 °С (τ_выд. = 30 сек.) и охлаждение в воде. В структуре получаем бесструктурный мартенсит с остаточным аустенитом, верхний бейнит, нижний бейнит и специальные карбиды.    

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Диаграммы превращения аустенита в сталях и β-раствора в сплавах титана: Справочник термиста. Попова Л.Е., Попов А.А. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1991. 503 с.

2. Марочник сталей и сплавов. 2-е изд., доп. и испр./ А.С.Зубченко, М.М. Колосков, Ю.В. Каширский и др. Под общей ред. А.С. Зубченко – М.: Машиностроение, 2003. 784 с.: илл.

3. Специальные стали. Учебник для вузов. Гольдштейн М.И., Грачев С.В., Векслер Ю.Г. М.: металлургия, 1985. 408 с.

4. Стали и сплавы. Марочник: Справ. изд./В.Г. Сорокин, и др.; Науч. ред. В.Г. Сорокин, М.А. Гервасьев – М.: «Интермет Инжиниринг», 2001. – 608 с.: ил.

5. Теория термической обработки металлов: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп.: Новиков И.И.: Металлургия, 1986. 480 с.

Дата добавления: 2015-07-07