Порядок выполнения работы.

1. Определить твердость образцов углеродистой стали в исходном (отожженном) состоянии.

2. Нарисовать нижнюю левую часть диаграммы состояния железо-цементит, указать на ней оптимальный интервал температур закалки углеродистой стали, определить температурный режим нагрева под закалку изучаемых сталей Ст 45 и У8.

3. Определить время нагрева образцов под закалку.

4. Провести закалку в масле и в воде образцов углеродистой стали.

5. Определить твердость после закалки.

6. Определить время выдержки образцов в печи при низком -200ºС, среднем -400ºС и высоком -600ºС отпуске

7. Провести отпуск закаленных образцов и определить твердость образцов после каждого режима отпуска.

8. Построить кривые влияния температуры отпуска на изменение твердости.

Рис.8.1. Оптимальный интервал температур закалки углеродистой стали.

9. Сделать шлифы образцов отпущенной стали, рассмотреть их под микроскопом при увеличении в 150 раз и зарисовать полученные структуры.

10. Заполнить протокол результатов работы.

11. Написать отчет о работе.

Цементитная сетка выпадает в том случае, если весь цементит (и цементит вторичный и цементит перлита) растворяется в аустените при нагреве выше А_С3. В этом случае цементита хватает на образование цементитной сетки. Если нагрев идет до Ас₁, то вторичные включения цементита не растворяются в аустените и цементитная сетка не образуется. При закалке получается структура – мартенсит + карбиды железа + остаточный аустенит.

Время нагрева под закалку образцов из углеродистой стали, определяется для электрических камерных печей (Т=900ºС) по норме 1-1,5 минуты на 1 мм диаметра заготовки. Если заготовки квадратного сечения или пластинообразные, то время увеличивается соответственно в 1,5 и 2 раза. Эта норма включает время сквозного прогрева до заданной температуры и время на фазовое превращение перлита в аустенит.

Скорость нагрева высокоуглеродистой стали не должна превышать 300ºС в час, так как из-за низкой теплопроводности в этих сталях возможно появление трещин. Закалка образцов производится в воде или в масле. После закалки образцы протираются тряпкой, зачищаются наждачной шкуркой и на них замеряется твердость по Роквеллу. Структура закаленной Ст 45: мартенсит + остаточный аустенит, а стали У8 – мартенсит + остаточный аустенит + цементит (рис. 8.2.а,б). Отпуск образцов углеродистых сталей производится в муфельной лабораторной печи. В зависимости от температуры отпуска получается различная структура и следовательно, свойства стали.

При низком (200ºC), среднем (400ºC) и высоком (600ºC) отпуске образцов из Ст45 получаются структуры соответственно: отпущенный мартенсит (HRC 50 – 60), троостит (HRC 40-42) и сорбит (HRC 25-30).

Рис.8.2. Схемы структур закаленных сталей:

а) мартенсит + остаточный аустенит; б) мартенсит + остаточный аустенит + карбиды.

Низкий отпуск применяют для режущего и мерительного инструмента (высокая твердость и износостойкость); средний – для пружин и рессор (высокий предел прочности и упругости при высокой твердости); высокий отпуск – для деталей, работающих при значительных ударных нагрузках (оси автомобилей, шатуны, коленвалы и т.д.)

Структурные изменения в стали при отпуске приводят к изменению механических свойств (рис.8.3.)

Время выдержки при отпуске в электрических камерных печах определяется в соотношении 2 мин. на 1 мм сечения.

Рис.8.3. Изменение механических свойств Ст40 в зависимости от температуры отпуска

Схемы микроструктур стали после отпуска при различных температурах показывают (рис.8.4) изменение структуры от игольчатого мартенсита до зернистого сорбита.

Рис.8.4. Схемы структур Ст. 45 после а) низкого (200°С, мартенсит), б) среднего (400°С,троостит), в) высокого (600°С, сорбит) отпуска

Результаты испытаний оформляются протоколом (табл. 8.1.)

Таблица 8.1.

Протокол испытаний образцов на твердость до и после термической обработки

№ п.п	Марка стали	Размер образца	Твердость образца	Температура закалки	Время нагрева под закал ку	Твердость после закалки	Твердость после отпуска HRC
200º	400º	600º

Дата добавления: 2015-08-17