Анализ изотермических и термокинетических диаграмм распада переохлажденного аустенита и выбор режимов термической обработки для патрубка из стали 30Г2 и главного шатуна из стали 12Х2Н2. Курсовая работа (т). Другое.
👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Анализ изотермических и термокинетических диаграмм распада переохлажденного аустенита и выбор режимов термической обработки для патрубка из стали 30Г2 и главного шатуна из стали 12Х2Н2
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
НАЦИОНАЛЬНАЯ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ
Кафедра
материаловедения им. Ю.Н. Тарана
по теме:
«Анализ изотермических и термокинетических диаграмм распада переохлажденного
аустенита и выбор режимов термической обработки для патрубка из стали 30Г2 и
главного шатуна из стали 12Х2Н2»
1. Фазовый состав, структура,
свойства и назначение сталей 30Г2 и 12Х2Н2
.2 Фазовый состав структура,
свойства и назначение сталей 30Г2
.3 Фазовый состав структуры,
свойства и назначение сталей марки 12Х2Н2
. Режимы термической обработки
сталей 30Г2 и 12Х2Н2
.1 Виды термической обработки стали
30Г2
.2 Виды термической обработки стали
12Х2Н2
. Описание и анализ диаграмм
изотермического распада аустенита
.1 Общее описание диаграмм
изотермического распада аустенита
.2 Описание изотермической диаграммы
для стали 30Г2
.3 Описание термокинетической
диаграммы для стали 12Х2Н2
. Термическая обработка изделий
изготовленных из стали марок 12Х2Н2 и 30Г2
.1 Термическая обработка патрубка из
стали 30Г2
.2 Термическая обработка главного
шатуна из стали 12Х2Н2
Сегодня нельзя представить отрасль
промышленности и техники, которая обходилась бы без сталей. Однако стали имеют
большое ограничение для применения из-за своих свойств и характеристик. Этот
недостаток исправляется легированием, что дает класс совершенно новых и
уникальных по многим параметрам сталей - легированные стали.
Благодаря своим уникальным свойствам эти стали
применяются в агрессивных средах, работают под большими нагрузками, а так же в
других специальных условиях.
Для успешного применения деталей из легированных
сталей необходимо знать ее параметры. Такие как состав стали, критические точки
на диаграмме распада пересыщенного твердого раствора. Это позволит правильно
выбрать термическую обработку.
1. Фазовый
состав, структура, свойства и назначение сталей
Легированные стали - это сплавы на основе
железа, в химический состав которых специально введены легирующие элементы,
обеспечивающие при определенных способах производства и обработке требуемую структуру
и свойства. Около 10% всей выплавленной стали является легированной.
Легирующими элементами называют химические
элементы, специально введенные в сталь для получения требуемой структуры,
физико-химических и механических свойств. Легированные стали обладают рядом
специфических свойств: износостойкость, жаропрочность, прокаливаемость в
крупных сечениях, кислотостойкость.
Основными легирующими элементами в сталях
являются: Cr, Ni, Si, Mn, Mo, W, V, Ti, Co, Al, Zr,Cu. В некоторых сталях
легирующими элементами также могут быть P, S, N, Se, Te, Pb, Ge, La и другие.
Эти элементы, а также H, O, Sn, Sb, As, Bi могут быть также примесями в сталях.
Содержание легирующих элементов может колебаться в пределах от тысячных
процента до десятков %.
При легировании особенно сильно повышается
предел текучести, относительное сужение, ударная вязкость. Легирующие элементы
(л.э.) уменьшают критическую скорость закалки, повышая прокаливаемость. После
термической обработки (ТО) легированные стали имеют более мелкое зерно и более
мелкие дисперсные структуры.
Однако высокое легирование может ухудшать
обрабатываемость резанием, свариваемость, повысить порог хладноломкости.
Легирующие элементы повышают стоимость стали,
поэтому их использование должно быть строго обосновано.
особенности обнаруживаются в термически
обработанном состоянии, поэтому изготовляются детали, подвергающиеся
термической обработке;
улучшенные легированные стали обнаруживают более
высокие показатели сопротивления пластическим деформациям (σ Т );
легирующие элементы стабилизируют аустенит,
поэтому прокаливаемость легированных сталей выше;
возможность использования более «мягких»
охладителей (снижает брак по закалочным трещинам и короблению), так как
тормозится распад аустенита;
повышается запас вязкости и сопротивление
хладноломкости, что приводит к повышению надежности деталей машин.
подвержены обратимой отпускной хрупкости 2 рода;
высоколегированных сталях после закалки остается
аустенит остаточный, который снижает твердость и сопротивляемость усталости,
поэтому требуется дополнительная обработка;
склонны к дендритной ликвации, так как скорость
диффузии легирующих элементов в железе мала. Дендриты обедняются, а границы -
междендритный материал - обогащаются легирующим элементов. Образуется
строчечная структура после ковки и прокатки, неоднородность свойств вдоль и
поперек деформирования, поэтому необходим диффузионный отжиг.
Основные легирующие элементы сталей - марганец,
кремний, хром, никель, кобальт, молибден, вольфрам, ванадий, титан, ниобий,
алюминий, бор, редкоземельные металлы (церий, лантан, и др.), азот.
В соответствии с принятой классификацией по
действию на аллотропические модификации железа эти элементы делятся на 2
группы.
Первая группа объединяет элементы, расширяющие
область γ-фазы.
В эту группу, кроме углерода и азота, образующих твердые растворы внедрения,
входят также элементы, образующие растворы замещения (никель, марганец,
кобальт).
Вторая группа объединяет легирующие элементы,
уменьшающие область γ-фазы
(кремний, хром, алюминий, титан, ванадий, ниобий, молибден, вольфрам).
По отношению к углероду легирующие элементы
можно распределить на три группы.
. Графитизирующие элементы, к которым
относятся кремний, никель, медь, алюминий. При значительном содержании в стали
никеля, меди и особенно кремния протекает процесс графитизации, в результате
которого цементит распадается на железо и графит. Эти элементы во всех случаях
находятся в твердом растворе.
. Нейтральные элементы, к которым
относится кобальт. Кобальт в стали не образует карбидов и не вызывает
графитизации. Находится в твердом растворе.
. Карбидообразующие элементы, которые по
возрастающей степени сродства к углероду и устойчивости карбидных фаз располагаются
в следующем порядке : Mn, Cr, Mo, W, V, Ti, Nb, Zr.
При малом содержании карбидообразующих элементов
Mn, Cr, W, Mo растворяются в цементите, замещая в нем атомы железа. Более
сильные карбидообразующие элементы (V, Ti, Nb, Zr) практически не растворяются
в цементите и даже при самом небольшом своем содержании образуют специальные
карбиды TiC, NbC, CrC, VC и др.
Влияние легирующих элементов на свойства стали
заключается в основном в воздействии их на характер превращения
переохлажденного аустенита и на состав карбидных или интерметаллидных фаз,
образующихся в стали и выделяющихся в процессе распада мартенсита при отпуске.
Легирующие элементы, влияя на устойчивость
переохлажденного аустенита, могут повышать или снижать (при введении кобальта)
прокаливаемость стали, изменяя тем самым механические свойства изделий
повышенных сечений.
Если в стали при отпуске выделяются специальные
карбиды или интерметаллиды, сталь приобретает устойчивость против отпуска, а
также повышенную твердость, прочность и износостойкость. Влияние некоторых
легирующих элементов на фазовый состав, критические точки и свойства стали
показано в таблице 1.1.
Сталь конструкционная легированная в зависимости
от содержания углерода в стали делятся на цементуемые (низкоуглеродистые) и улучшаемые
(среднеуглеродистые). Одно из основных отличий этих сталей от углеродистых
сталей - более глубокая прокаливаемость, что позволяет получать высокие
механические свойства в больших сечениях. Особенности структурных превращений
этих сталей позволяют для получения нужных свойств широко использовать не
только все виды термической и химико-термической обработки, но также применять
при достаточном легировании термомеханическую обработку, с помощью которой
можно достигать весьма высоких механических свойств.
Сталь легированную поставляют в соответствии с
ГОСТ 4543-71.
В зависимости от содержания примесей, а
следовательно, и свойств различают сталь:
в) особо высококачественную (электрошлакового
переплава);
а) для горячей обработки давлением и холодного
волочения (подкат),
б) для холодной механической обработки по всей
поверхности;
б) кованую (в том числе с обточенной или
ободранной поверхностью) диаметром или толщиной до 250 мм,
г) круглую со специальной отделкой поверхности
(серебрянку);
в зависимости от заказа - на поставляемую как в
горячекатанном, так и в термически обработанном состоянии (отожженную,
высокоотпущенную или нормализованную с высоким отпуском);калиброванную и
серебрянку в нагартованном или термически обработанном состоянии (отожженную,
отпущенную, закаленную и отпущенную).
.2 Фазовый состав структура, свойства и
назначение стали 12Х2Н2
Сталь 12Х2Н2 - конструкционная,
среднелегированная, цементованная (низкоуглеродистая), класс ферритный, фазовый
состав Ф+П. Ее химический состав представлен в следующей таблице.
Таблица 1.1 Химический состав стали 12Х2Н2
Легирующие элементы за исключением Mn затрудняют
возрастание размеров аустенитного зерна при нагреве. Влияние
некарбидообразующих элементов (в данном случае это Si и Ni) в этом отношении
сравнительно слабо; карбидообразующий элемент Cr сильно препятствует росту
зерна аустенита, причем степень этого влияния пропорционально устойчивости их
карбидов (и оксидов).
Также упомянутые выше легирующие элементы
сдвигают кривые на диаграммах изотермического превращения вправо, иначе говоря,
увеличивают его устойчивость и способствуют улучшению прокаливаемости.
Посредством количественной оценки
прокаливаемости методом определения идеального критического диаметра можно
установить, что наиболее активным среди других элементов оказывается Cr, затем
следуют Mn, Si и Ni. Сильнее других элементов прокаливаемость углубляет Мо.
Легирующие элементы не оказывают влияния
собственно на механизм мартенситного превращения, который остается одинаковым
для разных сталей. Однако они изменяют температурный интервал
аустенитно-мартенситного превращения, что приводит к изменению количества
остаточного аустенита, фиксируемого закалкой. Влияние различных легирующих
элементов (в том числе и интересующих нас Mn, Si, Ni, Cr) на положение
мартенситной точки и на количество остаточного аустенита в стали с содержанием
углерода 0,76-1 % характеризуется кривыми на рисунке 1.1 - 1.2.
Рисунок. 1.1. Влияние легирующих элементов на
прокаливаемость стали.
Рисунок 1.2. Влияние легирующих элементов: а -
на температуру мартенситной точки М Н ; б - на количество остаточного
аустенита в закаленной стали (по оси абсцисс - содержание легирующего
элемента).
Растворение легирующих элементов в α-железе
происходит путем замещения в узлах его решетки атомов железа атомами
легирующего элемента. Различие в атомных размерах железа и легирующего элемента
ведет к изменению параметра α-решетки
(рисунок 1.3).
В сталях, легированных Mn, Ni, Cr, полученной
закалкой упрочнение сохраняется до высоких температур отпуска, что определяет
различные свойства ферритной фазы в улучшенной и нормализованной стали,
легированной различными элементами.
Рисунок. 1.3. Изменения параметра решетки α-железа
в зависимости от концентрации легирующего элемента в твердом растворе.
Свойства легированного феррита после охлаждения
на воздухе, а также после закалки в воде и отпуска при 550 0 С,
характеризующие свойства ферритной фазы в нормализованной или улучшенной стали,
приведены в таблице. 1.2.
Таблица 1.2 Влияние легирующих элементов на
механические свойства феррита
Содержание
легирующего элемента в вес. %
Свойства
в нормализованном состоянии
Легированные элементы оказывают сильное влияние
на механические свойства стали. Легированные конструкционные
(машиностроительные) стали широко применяются благодаря более высоким
механическим свойствам по сравнению с углеродистыми (особенно для деталей
больших сечений).
Можно сравнивать изменение определенного
показателя механических свойств в функции содержания в стали того или иного
легирующего элемента при условии идентичности предшествующей термической
обработки. Однако различие в свойствах при этом будет в действительности
обусловлено различием в структуре. Вследствие неодинаковой способности к
переохлаждению аустенита или различной стойкости против отпуска стали с разным
содержанием элемента будут иметь и различную структуру. Таким образом, для
оценки влияния легирующих элементов на свойства стали пригодны лишь
качественные характеристики.
Детали, изготовленные из легированных сталей,
обладают более высоким комплексом механических свойств. Это следует понимать
таким образом, что образцы, вырезанные из этих деталей (или сами детали при
натурных испытаниях), имеют более высокое значение прочности при одинаковой
пластичности и вязкости или более высокое значение пластичности и вязкости при
одинаковом значении прочности, или, наконец, более высокий уровень всех свойств
в сравнении с образцами или деталями, изготовленными из углеродистой стали.
Повышение комплекса механических свойств обусловлено рядом причин, из которых
важнейшими являются следующие.
а) Легирующие элементы замедляют распад
аустенита. В результате этого детали, изготовленные из легированных сталей,
прокаливаются на большую глубину. После следующей термической операции
обеспечивается получение значительной зоны структур отпуска, которым присущи
более высокие механические свойства, чем сходным структурам, образующимся в
результате непосредственного распада аустенита при закалке (в верхнем районе
субкритических температур).
Пониженная в результате влияния легирующих
элементов скорость распада аустенита позволяет при закалке производить
охлаждение в масле или в горячих средах, а при относительно высоком содержании
некоторых легирующих элементов - даже на воздухе. Это обеспечивает понижение
закалочных внутренних напряжений.
б) Легирующие элементы замедляют процесс
отпуска. С повышением температуры отпуска прочность всякой стали падает, а
пластичность повышается. Однако в легированных сталях вследствие замедления
процессов выделения и коагуляции карбидов для достижения заданного снижения прочности
и твердости или заданного повышения пластичности требуется применить более
высокую температуру отпуска. Такой отпуск в большей степени снимает внутренние
напряжения; с повышением температуры отпуска улучшается сочетание прочности их
и пластических свойств. Таким образом, применение легированных сталей дает
возможность получить более высокий комплекс механических свойств.
в) Легирующие элементы измельчают зерно. Многие
легирующие элементы задерживают рост зерна аустенита, в особенности при
перегреве выше критической точки Ас1. Более мелкое зерно при прочих равных
условиях ведет к заметному повышению ударной вязкости и понижает температуру
перехода стали в хрупкое состояние.
г) Легирующие элементы упрочняют феррит. Феррит,
содержащий в растворе легирующие элементы, как было рассмотрено выше, обладает
иными свойствами, чем чистый феррит. Так, например, наличие в растворе α-железа
таких элементов, как никель, способствует повышению его прочности и вязкости.
Введение в хромоникелевую сталь молибдена имеет
целью устранение или уменьшение склонности к отпускной хрупкости, измельчение
зерна и дальнейшее снижение критической скорости охлаждения. Улучшение
механических свойств и увеличение прокаливаемости делает
хромоникельмолибденовые стали пригодными для изготовления наиболее
ответственных деталей в машиностроении. Хромоникельмолибденовые и
хромоникелевольфрамовые стали при эквивалентном содержании молибдена и
вольфрама и равном содержании остальных элементов являются взаимозаменяемыми.
Так как сталь марки 12Х2Н2 цементованная
следовательно ее свойства более высоки. Благодаря повышенному содержанию
углерода на поверхности сталь характеризуется высоким сопротивлением хрупкому
разрушению при ударно-усталостных нагрузках, оптимальным сопротивлением
усталостному разрушению при изгибе, повышенным пределом выносливости на
сравнительно небольшую глубину, пониженной чувствительностью к концентраторам
напряжения (это является следствием образования в цементованном слое
благоприятных остаточных напряжений сжатия). Но чаще всего контактная
усталостная прочность (усталостное выкрашивание) с увеличением глубины слоя
возрастает. Понижение контактной прочности с уменьшением глубины цементованного
слоя проявляется тем сильнее, чем ниже твердость сердцевины.
Назначение сталь марки 12Х2Н2 как
конструкционной стали это изготовлении различных высокоответственных деталей в
машиностроении. Из стали данной марки изготавливают детали, подвергаемые как
цементации с последующей термической обработкой, так и улучшаемые стали. Их
стали марки 12Х2Н2 изготовляются такие детали как главный шатун, крышка шатуна,
прицепной шатун, палец поршня, ответственные детали высокой прочности и
вязкости, подвергающиеся динамическим нагрузкам при высоких требованиях к
прочности сердцевины (взамен сталей 18Х2Н4МА и 20Х2Н4) для поковок сечением до
350 мм.
1.3 Фазовый состав структура, свойства и
назначение стали 30Г2
Сталь 30Г2 относится к низколегированной
конструкционной стали. Свойства и хим.состав приведены в таблицах 1.3-1.6.
Трубы
бесшовные горячедеформированные, термообработанные
Таблица 1.5 Технологические свойства
Температура
начала ковки 1250, конца 800-780. Заготовки сечением до 100 мм охлаждаются на
воздухе.
Сваривается
без ограничений. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС.
Не
склонность к отпускной способности
Таблица 1.6 Температура критических точек
Очень часто необходимо изготовление деталей
сложных конструкций, нестандартных конфигураций. В этом случае требуется
материал, который достаточно легко и без нарушения собственной структуры и
изменения свойств подвергается обработке. Именно таким и является металл марки
30Г2. Благодаря наличию в определенных концентрациях легирующих элементов
изделия из нее отлично выдерживают знакопеременные нагрузки, а сам металл легко
обрабатывается без изменения собственных свойств и характеристик.
Данную сталь применяют для изготовления прутков,
поковок, бесшовных горячекатаных труб, трубы бесшовные холодно- и
теплодеформированные, термообработанные. В сталях этого класса прочности
преобладает твердорастворимый механизм упрочнения. Определенный вклад вносит
повышение устойчивости аустенита при легировании и получение более дисперсных
продуктов его распада. Для проката толщиной 10-40 мм диаметр зерна феррита
равен 20-50 мкм. Это обеспечивает низколегированным сталям хладностойкость,
несмотря на высокую прочность. Стали повышенной прочности применяют в
нормализованном состоянии. Нормализация приводит к большей стабильности
механических свойств, улучшению характеристик пластичности, ударной вязкости и
хладностойкости по сравнению с горячекатаным состоянием. При этом прочностные
характеристики практически не изменяются.
2. Режимы
термической обработки сталей
Термическая обработка стали - важнейшая
технологическая операция. Ее цель изменение структуры и свойств сталей. В
зависимости от химического состава сталей, размером поковок и требований,
предъявляемых к готовым деталям машин, в кузницах возможно применение следующих
видов термической обработки сталей.
Отжиг состоит в нагреве сталей до определенной
температуры, выдержке и затем очень медленном охлаждении, чаще всего вместе с
горном или печью.
. Нагрев стали для отжига проводится в кузнечном
горне или печи. Для того чтобы при нагреве в горне не допустить выгорания
углерода с поверхности стали, поковки укладывают в металлические ящики,
пересыпают их сухим песком, древесным углем или металлической стружкой и
нагревают до температуры, необходимой для отжига данной марки стали.
Продолжительность нагрева принимают в зависимости от размеров поковок -
примерно по 45 минут на каждые 25 мм наибольшей толщины поперечного сечения.
Нагрев выше температуры для отжига и длительная выдержка при этой температуре
недопустимы, так как возможно образование крупнозернистой структуры, что резко
уменьшит ударную вязкость металла.
. Охлаждение поковок можно осуществлять
несколько быстрее, чем вместе с горном и печью, если воспользоваться следующими
рекомендациями. Углеродистые качественные конструкционные стали следует
охлаждать приблизительно до 600 °С на воздухе с целью получения мелкозернистой
структуры, а затем, чтобы избежать возникновения внутренних напряжений,
охлаждение осуществлять медленно в печи или в ящике с песком или золой,
установленном в горне. Инструментальные углеродистые стали следует охлаждать в
печи или горне до 670 °С, а затем скорость охлаждения можно ускорить, открыв
заслонки печи и удалив топливо из горна.
1. Полный отжиг состоит в
нагреве сталей, содержащих углерода до 0,8%, до температуры выше линии SG на
30...50 °С, что отражено на диаграмме состояния железо - углерод, т. е. Ас3 +
(30...50 °С), а сталей с содержанием углерода больше 0,8% до температуры вьше
линии SIC на 30...50 °С, т.е. Act + (30...50 °C, выдержка при этой температуре
до полного прогрева поковки и последующем медленном охлаждении вместе с горном
или печью. Поковки из углеродистых сталей охлаждают со скоростью 50...150
градус/ч, а из легированных сталей - 20...60 градус/ч. В результате в металле
снимаются внутренние напряжения, он становится более мягким и пластичным, но
менее твердым.
. Низкий отжиг состоит в
нагреве поковок до температуры, немного превышающей критическую 723 °С
(примерно до 740...780 °С), с периодическим изменением температуры ниже и выше
точки S и медленном охлаждении до 670 °С, после чего охлаждение можно ускорить.
Такой отжиг применяют для уменьшения твердости, увеличения пластичности и
улучшения обрабатываемости поковок из инструментальных сталей.
. Рекристаллизационный отжиг
состоит в нагреве сталей до температуры 650...700 °С и охлаждении на воздухе. С
помощью этого отжига снимают наклеп и исправляют структуру сталей, нарушенную
во время ковки при низких температурах.
. Нормализационный отжиг
(нормализация) состоит в нагреве поковок до температуры 780......950 °С,
непродолжительной выдержке при ней и последующем охлаждении на воздухе.
Нормализацию, как правило, применяют для устранения крупнозернистой структуры,
образовавшейся в результате вынужденного или случайного увеличения времени
нахождения заготовок в печи для исправления структуры перегретой стали
(перегрева), измельчения зерна, смягчения стали перед обработкой резанием и
получения при резании более чистой поверхности, а также общего улучшения
структуры перед закалкой. В результате нормализации сталь получается несколько
тверже и менее пластичной, чем после низкого отжига. Нормализация по сравнению
с отжигом более экономичная операция, так как не требуется охлаждения вместе с
горном или печью.
Закалка состоит в нагреве
углеродистых сталей, содержащих углерода до 0,8%, до температуры выше линии SG
на 20...40 °С (см. рисунок), т.е. Ас3 + (20...40 °С), а сталей с содержанием
углерода более 0,8% до температуры выше линии SK на 20...40°С, т.е. Лс, +
(20...40 °С), выдержке при этих температурах и охлаждении в охлаждающей среде о
соответствующей скоростью охлаждения. Стали с содержанием углерода меньше 0,25%
в результате закалки свои свойства изменяют незначительно, поэтому обычно их не
закаливают. Закалку применяют для увеличения твердости, прочности и
износостойкости деталей, получаемых из поковок. В практике обычно закаливают
рабочие части различного технологического инструмента, измерительного
инструмента, тяжелонагруженные и работающие на истирание детали машин.
Нагрев стали под закалку
осуществляют в горнах или нагревательных печах. Детали в горны укладывают так,
чтобы холодное дутье воздуха не попадало непосредственно на сталь. Нужно
следить, чтобы нагрев происходил равномерно. Чем больше углерода и легирующих
элементов содержит сталь, чем массивнее деталь и сложнее ее форма, тем
медленнее должна быть скорость нагрева под закалку. Продолжительность выдержки
при закалочной температуре ориентировочно принимается равной 0,2 от времени
нагрева. Слишком длительная выдержка при закалочной температуре не
рекомендуется, так как при этом интенсивно растут зерна и сталь теряет
прочность. Охлаждение является исключительно важной операцией закалки, так как
от него практически зависит получение требуемой структуры в металле. Для этого
должно быть достаточное количество охлаждающей жидкости, чтобы температура во
время нахождения в ней детали повышалась незначительно. Для достижения
равномерной закалки нагретую деталь надо быстро погрузить в охлаждающую
жидкость и перемешать ее в жидкости до полного охлаждения. Если закаливают
только конец или часть изделия (например, лезвие топора), те его опускают в
закалочную жидкость на требуемую глубину и перемещают вверх вниз, так чтобы не
было резкой границы скорости остывания между закаливаемой и незакаливаемой
частями изделия и не появились трещины в переходной части. Выбор охлаждающей
среды зависит от марки стали, величины сечения детали и требуемых свойств,
которые должна получить сталь после закалки. Стали с содержанием углерода от
0,3 до 0,6% обычно охлаждают в воде, а с большим содержанием углерода - в
масле. При этом следует учитывать конфигурацию деталей и их сечение. Детали со
сложной конфигурацией, с резкими переходами от малого сечения к большому и
массивные детали охлаждать в воде опасно, так как на них могут появиться
трещины.
При закалке стали сложным
является получение желаемого двухскоростного охлаждения ее. В интервале
температур 650...450 °С требуется быстрое охлаждение со скоростью 20...30 °С/с.
Это позволяет избежать коробления и трещин. Лучшей закалочной средой была бы
двухслойная жидкость, в которой верхний слой - вода с температурой 18...28 °С,
а нижний - машинное масло. Но, к сожалению, такую двухслойную жидкость получить
нельзя, потому что масло всплывает на поверхность. При определенном навыке
можно применять следующий режим охлаждения. На несколько секунд погрузить
деталь в воду, а затем быстро перенести ее в масло. Ориентировочное время
охлаждения в воде до переноса в масло составляет 1... 1,5 с на каждые 5...6 мм
сечения детали. Такой способ охлаждения получил название «через воду в масло»
или прерывистой закалки». Ее применяют для закалки инструмента из углеродистой
стали.
При большом сечении детали
наружные слои охлаждаются быстрее, чем внутренние, и поэтому твердость на
поверхности получается больше, чем в середине. Углеродистые стали, например,
стали 40 и 45, закаливаются на глубину 4...5 мм, а глубже будут частично
закаленная зона и незакаленная сердцевина. Легирующие элементы - марганец,
хром, никель и др. способствуют более глубокой закалке.
Некоторые детали нуждаются в
большей прочности на поверхности при сохранении мягкой и вязкой сердцевины.
Такие детали рекомендуется подвергают поверхностной закалке. Один из самых
простых способов такой закалки состоит в загрузке детали в печь с высокой
температурой (950... 1000 °С), быстром нагреве поверхности до закалочной
температуры и охлаждении с большой скоростью в проточной охлаждающей среде.
Часто закалку выполняют сразу
после ковки без дополнительного нагрева, если температура поковки после ковки
будет не ниже закалочной температуры.
Закалка может быть сильной,
умеренной и слабой. Для получения сильной закалки в качестве охлаждающей среды
применяют воду при 15...20 °С до погружения в нее детали и водные растворы
поваренной соли и соды (карбоната натрия). Умеренная закалка получается при
использовании воды со слоем масла толщиной 20...40 мм, нефти, мазута, мыльной
воды, жидкого минерального масла, а также горячей воды. Слабая закалка
получается, если применять в качестве охлаждающей среды струю воздуха или
расплавленный свинец и его сплавы. Закалка требует внимания и умения. Плохая
закалка может испортить почти готовые детали, т.е. привести к образованию
трещин, перегреву и обезуглероживание поверхности, а также к желоблению
(короблению), которое в значительной степени зависит от способа и скорости
погружения детали в охлаждающую жидкость.
Закалка - не окончательная
операция термической обработки, так как после ее сталь становится не только
прочной и твердой, но и очень хрупкой, а в поковке возникают большие закалочные
напряжения. Эти напряжения достигают таких значений, при которых в поковках
появляются трещины или детали из этих поковок разрушаются в самом начале их
эксплуатации. Например, только что закаленный кузнечный молоток нельзя
использовать, так как при ударах им о металл от него будут откалываться кусочки
металла. Поэтому для уменьшения хрупкости, внутренних закалочных напряжений и
получения требуемых прочностных свойств стали после закалки поковки подвергают
отпуску. Отпуск состоит в нагревании закаленной стали до температуры ниже Ас1
(см. рисунок), выдержке при этой температуре некоторое время и быстрого или
медленного охлаждения, как правило, на воздухе. В процессе отпуска в металле
структурных изменений не происходит, однако уменьшаются закалочные напряжения,
твердость и прочность, а пластичность и вязкость увеличиваются. В зависимости
от марки стали и от предъявляемых к детали требований по твердости, прочности и
пластичности применяют следующие виды отпусков.
. Высокий отпуск состоит в
нагреве закаленной детали до температуры 450...650 °С, выдержке при этой
температуре и охлаждении. Углеродистые стали охлаждаются на воздухе, а
хромистые, марганцовистые, хромокремнивые - в воде, так как медленное
охлаждение их приводит к отпускной хрупкости. При таком отпуске почти полностью
ликвидируются закалочные напряжения, увеличивается пластичность и вязкость,
хотя заметно уменьшается твердость и прочность стали. Закалка с высоким
отпуском по сравнению с отжигом, создает наилучшее соотношение между прочностью
Похожие работы на - Анализ изотермических и термокинетических диаграмм распада переохлажденного аустенита и выбор режимов термической обработки для патрубка из стали 30Г2 и главного шатуна из стали 12Х2Н2 Курсовая работа (т). Другое.
Контрольная работа по теме Основы организации бюджетирования и учета затрат коммерческих предприятий
Реферат: Transcendentalism 2 Essay Research Paper Although the
Практическое задание по теме Литературные критики о произведениях Пушкина
Реферат: О вреде пищи ГМО 2
Духовный Менеджмент Реферат
Моральный конфликт
Сочинение По Тексту Мертвые Души
Сварочные Работы Практическое Пособие Скачать
Отчет По Практике Уралсиб Банк
Реферат: The Send Off
Общие Начала Назначения Наказания Курсовая Работа
Реферат: Взаимоотношения между Израилем и Ватиканом
Курсовая работа по теме Вплив стресових факторів на функціонування нервової системи людини
Сочинение Рассуждение Не Менее 3 Аргументов
Курсовая работа: Общественная психология и идеология
Дипломная работа по теме Программа по самообразованию
Контрольная работа по теме УПРАВЛЕНИЕ ОБЩЕСТВЕННЫМИ ОТНОШЕНИЯМИ
Курсовая работа: Аудит затрат на осуществление капитального строительства
Реферат: Правила поведения торгового представителя при заключении сделки и пролонгировании отношений
Сочинение На Тему Самый Счастливый День
Сочинение: Памятник русскому солдату
Реферат: Залучення дошкільників до словесного мистецтва
Реферат: Древняя индийская цивилизация