X.Технология термической обработки стали

1. Установите температуру полного отжига стали, содержащей 0,30 и 0,6% С. Каково назначение отжига?

Читаем диаграмму. Температура отжига на тридцать-пятьдесят градусов выше линии Ас3. Назначение отжига – снятие остаточных напряжений, снижение твёрдости, повышения пластичности и получение мелкозернистой структуры.

2. Как изменяются величина зерна и характер структуры после полного отжига?

Зёрна имеют равноосную мелкодисперсную структуру после отжига. Плюс строчечность структуры вызванная неметаллическими включениями не исправляется отжигом.

3. Какую сталь нужно при отжиге охлаждать медленнее – углеродистую или легированную? Почему?

Легированную. Из-за большей устойчивости переохлаждённого аустенита.

Высоколегированные стали экономичнее подвергать изотермическому отжигу, т.е. выдерживать при температуре несколько меньшей Ар1, чтобы получить продукты распада аустенита с низкой твёрдостью.

4. Зачем и как проводится процесс сфероидизации заэвтектоидных углеродистых и легированных сталей?

Для начала – мы заэвтектоиды не проходили, но всё равно напишу.

Что бы получить перлит зернистой структуры – имеет наименьшую твёрдость.

Как. Отжиг при нагреве немного выше Ас1 и последущего медленного охлаждения или изотермической выдержки при субкритической температуре 650-680 градусов.

5. В каких случаях рекомендуется процесс нормализации?

Нормализация вызывает полную фазовую кристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье и прокатке, ковке или штамповке. Нормализацию широко применяется для улучшения свойств стальных отливок вместо закалки и отпуска.

Назначение нормализации различно в зависимости от состава стали, для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига. При повышении твердости нормализация обеспечивает большую производительность при обработке резанием и получение более чистой поверхности. Для отливок из среднеуглеродистой стали нормализацию с высоким отпуском применяют вместо закалки и высоко отпуска. В этом случае механические свойства несколько ниже, но детали будут подвергнуты меньшей деформации по сравнению с получаемой при закалке, и вероятность появления трещин практически исключается.

Нормализация с последующим высоким отпуском (600-6500С) часто используют для исправления структуры легированных сталей вместо полного отжига, так как производительность и трудоемкость этих двух операций выше, чем одного отжига.

6. Каким требованиям должны отвечать закалочные жидкости? Какие применяют жидкости для закалки, каковы их достоинства и недостатки?

Охлаждение при закалке должно обеспечить получение структуру мартенсита в пределах заданного сечения изделия (определенную прокаливаемость) и не должно вызывать закалочных эффектов: трещин, деформаций, коробления и высоких растягивающих остаточных напряжений в поверхностных слоях.
Чаще всего для закалки используют кипящие жидкости - воду, водные растворы щелочей и солей, масла.

Вода как охлаждающая среда имеет существенные недостатки: высокая скорость охлаждения в области температур мартенситного превращения нередко приводит к образованию закалочных дефектов; с повышением температуры воды резко ухудшается ее закалочная способность.

Масло как закалочная среда имеет преимущества: небольшую скорость охлаждения в мартенситном интервале температур; постоянство закаливающей способности в широком интервале температур (20-1500С). К недостаткам следует отнести повышенную воспламеняемость (температура вспышки 165 - 3000С); недостаточную стабильность и низкую охлаждающую способность в области температур перлитного превращения, а так же повышенную стоимость.

Лучше пользоваться добавками едкого натра – щелочная среда не вызывает последующей коррозии стальных деталей.

7. Установите режим закалки стали, содержащей 0,4 и 1,0% С (температура аустенитизации, время нагрева, среда нагрева, охлаждающая среда).

1 процент углерода – заэвтектоид. мы с ними не работаем. И я не буду ничего по ним писать. Но напишу. Закалка при температуре слегка выше Ас1. При мелких размерах выдержка 15 минут – что бы деталь прогревалась полностью. Затем в масло или воду.

0,4%С – конструкционная сталь. Греем до температуры слегка выше Ас3. Затем в масло или воду. Время выдержки так же зависит от размеров детали.

8. Как влияет температура аустенизации на устойчивость переохлажденного аустенита, закаливаемость и прокаливаемость стали?

температура влияет на степень перехода сплава в аустенитное состояние на их рост и конечный размер и на отднородность по структуре....

9. Какая сталь прокалится на большую глубину: 1) 0,45% С; 2) 0,45% С и 1,0% Сr; 3% Ni; 3) 0,45% С, 1,0% Сr, 2,0% Ni и 0,4% Мо? Почему?

Последняя. Хромоникелелибденовая. Легираты увеличивают прокаливаемость сталей. Наиболее эффективно её увеличивают введением нескольких элементов.

10. Тонкая фреза из стали, содержащей 1% С, испытывает коробление при закалке в воде. Какой метод закалки следует применить, чтобы избежать коробления?

Ступенчатую закалку. Сначала в масло затем охлаждение на воздухе.

Либо изотермическая закалка. Но ступенчатая мне больше нравится.

11. Какую структуру должна иметь сталь после изотермической закалки для обеспечения высокой конструктивной прочности?

Нижний бейнит.

12. Какие преимущества перед обычной закалкой имеет термомеханическая обработка и почему?

Обеспечивает высокую прочность при достаточном запасу пластичности и вязкости.

Прирост прочности и характеристик пластичности и вязкости.

13. Почему после поверхностной закалки повышается предел выносливости?

После поверхностной закалки образуются сильные стягивающие напряжения в поверхностном слое. Соответственно повышается предел выносливости и сопротивление усталостному разрушению.

14. Почему температура под закалку при индукционном нагреве выше, чем при нагреве в печи? В каком случае будет более мелкое зерно аустенита?

При нагреве индукционном – из-за очень высокой скорости нагрева аустенитное зерно получится очень мелким. Мартенситные зёрна наследуют данное свойство.

Повышенная температура при индукционном нагреве так же способствует измельчению аустенита.

15. Как проводится и каковы преимущества закалки при глубинном индукционном нагреве?

При поверхностной закалке (поверхностном нагреве) глубина нагрева до температур закалки примерно равна глубине закаленного слоя. Структура сердцевины при этом остается без изменения, поэтому ее упрочняют предварительной термической обработкой (нормализацией или улучшением). Для поверхностного нагрева детали необходимо сконцентрировать большое количество электрической энергии в небольшом объеме металла (удельная мощность 0,5—1,5 кВт/см2) и проводить нагрев с большими скоростями (30—300° С/с). Время нагрева при этом составляет 1,5— 20 с.

При объемно-поверхностной закалке (глубинном нагреве) глубина нагрева до температур закалки больше слоя с мартен-ситной структурой, который определяется прокаливаемостью стали. Поэтому по данному методу необходимо закаливать стали, прокаливающиеся на меньшую глубину, чем толщина нагретого слоя. В участках детали, лежащих глубже зоны мартенситной структуры, но нагретых до температур закалки, образуются упрочненные зоны со структурой троостита или сорбита закалки.

В связи с нагревом на большую глубину значительно снижаются удельная мощность (до 0,05—0,2 кВт/см2) и скорость нагрева в области фазовых превращений (до 2—10° С/с); время нагрева составляет 20—100 с. Объемно-поверхностную закалку применяют для тяжелонагруженных деталей (шестерен, осей, крестовин и др.). Основное отличие индукционного нагрева от нагрева в печах и других нагревательных устройствах заключается в том, что тепло не подводится к детали от внешних источников (конвекцией или лучеиспусканием), а выделяется непосредственно в самой детали.

Рассмотрим принципиальную схему нагрева (рис. 72). Переменный электрический ток подводится к индуктору 2. Закаливаемую деталь 1 помещают в индуктор. Внутри индуктора возникает переменное магнитное поле, индуктирующее в поверхности детали электродвижущую силу, под действием которой в металле возникают электрические вихревые токи (токи Фуко), вызывающие нагрев детали до высокой температуры. Тепло выделяется на тех участках детали, которые подвергаются воздействию переменного магнитного поля и электрического тока. Это обеспечивает высокую скорость нагрева и позволяет производить местный нагрев

16. Установите режим отпуска для резца из стали, содержащей 1% С и шатуна из стали с 0,45% С.

Отпуск резца – низкий отпуск 120-250 градусов. Полчаса примерно. Или 10-12 часов при температуре отпуска не выше 120 градусов.

Отпуск шатуна – на сорбит отпуска. Где-то около часа-полутора. 450-650 градусов

Дата добавления: 2015-10-21