|
хорошая
Назначение - инструмент, который
работает в условиях, не вызывающих разогрева рабочей кромки: зубила, долота,
бородки, молотки, лезвия ножниц для резки металла, топоры, колуны, стамески,
плоскогубцы комбинированные, кувалды.
. Вычертите диаграмму состояния
Fe-Fe3C и нанесите вертикальную линию, соответствующую содержанию
углерода в стали
Рисунок 1 Диаграмма состояния
системы железо-цементит
Линия АВСD - линия ликвидус, линия
AHJECF - солидус. Точка А соответствует температуре плавления железа (1 536ºС), точка D -
температура плавления цементита (1 252ºС). Точки N и G соответствуют температурам полиморфного
превращения железа.
В системе Fe-Fe3C на
разных ярусах происходят эвтектичекое и эвтектоидное превращения. По линии ECF
при температуре 1 147ºС происходит эвтектическое превращение: ЖС ↔ АЕ
+ ЦF. Образующаяся эвтектика называется ледебуритом.
Ледебурит (Л) - механическая смесь
аустенита и цементита, содержащая 4,3% углерода.
По линии PSK при температуре 727ºС происходит
эвтектоидное превращение: АС ↔ ФР + ЦК,
в результате которого из аустенита, содержащего 0,8% углерода, образуется
механическая смесь феррита и цементита. Эвтектоидное превращение происходит
аналогично кристаллизации эвтектики, но не из жидкого, а из твердого раствора.
Образующийся эвтектоид называется перлитом.
Перлит (П) - механическая смесь
феррита и цементита, содержащая 0,8% углерода. Перлит состоит из пластинок
цементита в ферритной основе, на травленном шлифе имеет блеск перламутра,
отсюда и название - перлит. Зерно перлита состоит из параллельных пластинок
цементита и феррита. Чем грубее и крупнее выделения цементита, тем хуже
механические свойства перлита.
Аустенит, входящий в состав
ледебурита, при температуре 727ºС также испытывает эвтектоидное превращение. Поэтому ниже
температуры 727ºС ледебурит состоит из механической смеси перлита и цементита.
3. Опишите структурные превращения
при нагреве и охлаждении стали
Рисунок 2 Кривая охлаждения с
содержанием углерода 1,2 %
углеродистая сталь термическая
обработка
В сплаве с содержание углерода 1 %
образование кристаллов аустенита происходит в интервале температур 1-2. В точке
2 кристаллизация аустенита заканчивается, и от точки 2 до точки 3 структурных
изменений не происходит, аустенит просто охлаждается. При охлаждении в
диапазоне температур между точками 3-4 из кристаллической решетки аустенита
выделяется избыточный углерод с образованием вторичного цементита ЦII. При этом
содержание углерода в аустените изменяется по линии ES. На линии PSK при
температуре 727ºС происходит эвтектоидное превращение, при котором аустенит
превращается в перлит. Поэтому при комнатной температуре структура сплава
состоит из перлита и вторичного цементита. Такой сплав называется углеродистой
заэвтектоидной сталью.
4. Выбрать способ термической
(химико-термической) обработки стали для получения твердости поверхностного
слоя более 60 НRC
Заэвтектоидные стали подвергают
неполной закалке. Оптимальная температура нагрева углеродистых сталей -
температура Ас1 + (30-50 °С), т.е. до температуры 750ºС.
После закалки заэвтектоидная сталь
приобретает структуру, состоящую из мартенсита и цементита. Кристаллы цементита
твёрже кристаллов мартенсита, поэтому при неполной закалке заэвтектоидные стали
имеют более высокую твёрдость, чем при полной закалке.
. Вычертите график термической
(химико-термичекой) обработки с указанием температур нагрева, времени выдержки
и скорости охлаждения стальной детали или инструмента
Отжиг инструментальной углеродистой
стали (У10-У12) проводится с непрерывным охлаждением, изотермический,
маятниковый, по режимам, приведенным на рис.3, а, б и в.
Выдержка при температуре отжига и
изотермическая выдержка при 680-700oC составляет 1-2 ч. При маятниковом отжиге
выдержка на каждой ступени 0,5-1 ч. Структура после отжига - зернистый перлит.
Перед повторной закалкой, а также
для снятия внутренних напряжений от обработки резанием и снятия наклепа после
холодной пластической деформации производится низкотемпературный отжиг (рис. 3,
г) с выдержкой 2 - 3 ч.
Для устранения цементной сетки и
измельчения зерна применяется нормализация (рис. 3, д).
Для получения повышенной чистоты
поверхности (при нарезании резьбы и т.п.) применяют улучшение (рис. 3, е).
Рисунок 3 Графики рекомендуемых
режимов предварительной термической обработки сталей У10, У11 и У12
а - отжиг с непрерывным охлаждением;
б - изотермический отжиг; в - маятниковый отжиг; г - низкотемпературный отжиг;
д - нормализация; е - улучшение
6. Опишите предполагаемую структуру
стали после термической (химико-термической) обработки
Структура сталей, содержащих больше
0,8% углерода, состоит из зерен перлита и зерен цементита.
Рисунок 4 Микроструктура
заэвтектоидной углеродистой стали
При нагреве углеродистой стали любой
марки никаких изменений в ее структуре не происходит до температуры 720°. При
температуре 720° в стали происходит первое очень глубокое изменение структуры:
зерна перлита превращаются в зерна аустенита. Это превращение заключается в
том, что пластинчатые зерна цементита, которые образовали как бы каркас внутри
зерна перлита, растворяются в окружающем их железе и равномерно по нему
распределяются. Получившееся из зерна перлита зерно аустенита представляет
собой уже не сложное зерно чистого железа, внутри которого были заключены
пластинчатые зерна цементита, а однородное зерно твердого раствора углерода в
железе. Превращение зерен перлита в зерна аустенита происходит в углеродистой
стали всех марок, когда температура металла достигает 720°. Эта очень важная
для теории и практики термической обработки температура называется нижней
критической температурой.
При нагреве углеродистых сталей выше
720° зерна аустенита будут увеличиваться, а зерна феррита уменьшаться, потому
что зерна аустенита будут постепенно поглощать зерна феррита и растворять их в
себе. Наконец, при какой-то температуре зерен феррита не останется вовсе -
структура металла будет состоять из одних зерен аустенита. Та температура, при
которой заканчивается полностью процесс растворения зерен феррита в зернах
аустенита, называется верхней критической температурой.
Список литературы
1 Арзамасов Б.Н., Макарова В.И., Музова Г.Г. материаловедение:
Учебник для вузов - 3-е издание. М.: Изд-во МГТУ им. И. Э. Баумана, 2002.
Материаловедение и технология металлов. Фетисов Г.Л., Картман М.Г.
М.: Высшая школа, 2000.
Справочник по конструкционным материалам. Справочник./ Б.Н.
Арзамасов и др.: Под ред. Б. М. Арзамасова. - М.: изд-во МГТУ им. Баумана,
2005.
Углеродистая сталь обыкновенного качества (ГОСТ 380-94).
Сталь конструкционная (ГОСТ 1414-75).
Углеродистая качественная конструкционная сталь (ГОСТ 1050-88).
Инструментальная углеродистая сталь (ГОСТ 1435-90).
Сталь низкоуглеродистая качественная (ГОСТ 9045-80).
Похожие работы на - Упрочнение углеродистых конструкционных и инструментальных сталей термической (химико-термической) обработкой
|