Закалка. Влияние содержания углерода на твёрдость стали после закалки

Приложение для заочников групп 4ЭТМ по курсу «Материаловедение. ТКМ» (методические указания)


Лабораторная работа №3 «Закалка. Влияние содержания углерода на твёрдость стали после закалки» - 4 часа

I Цель работы

Целью данной работы является исследование влияния углерода на твердость стали после закалки.
Вопросы по теоретической части:
Аустенизация. Аустенизация - это вид термообработки стали (аналог закалки), при котором сталь нагревается до 1050–1100 ° C, выдерживается при этой температуре в течение примерно 10 минут, а затем быстро охлаждается.
Изменение размера зерна при аустенизации. Зерна аустенита образуются и растут с повышением температуры. Это связано с разными значениями свободной энергии мелкозернистого и крупнозернистого аустенита.
По размеру зерна делятся на наследственные и настоящие.
Для определения размера наследственного зерна образец нагревают до 930 ° C, а затем определяют размер зерна.
Фактический размер зерна - это размер зерна при комнатной температуре, полученный после термообработки.
Рост зерен аустенита при нагреве, перегреве. Образование большого количества зародышей аустенита происходит при их постоянном нагреве выше линий Ac1, Ac3, Asm. В конце превращения зерна аустенита мелкие. Эти зерна называются семенами. В зависимости от химического состава зерна постоянно имеют различную тенденцию к росту, которая, в свою очередь, делится на наследственные мелкозернистые стали и наследственные крупнозернистые стали. Наследственные крупнозернистые стали характеризуются быстрым увеличением размера зерна даже при небольшом перегреве выше линий Ac1, Ac3, Asm, а наследственные мелкозернистые стали, в отличие от наследственных крупнозернистых сталей, сохраняют относительно мелкое зерно при различных температурах нагрева. .
Легированные стали определяют тенденцию к росту зерна (подавляет рост зерна). Среди них следует различать сильные и слабые ингибиторы: в первую группу входят V, Ti, Al и Zn, W, Mo и Cr; ко второму - Ni и Si. Причина ингибирования - образование карбидов и оксидов, которые трудно растворить в аустените.
В результате неправильного режима нагрева может произойти перегрев или перегрев стали.
Перегрев. При нагреве стали с содержанием углерода до 0,8% выше температуры А3 зерно аустенита увеличивается. Полученная таким образом структура называется Widmanstätt (наличие пластинчатого феррита) и характеризуется пониженными механическими свойствами. Перегрев можно исправить путем повторного нагрева до идеальной температуры с последующим медленным охлаждением.
Горение происходит, когда температура нагрева приближается к температуре плавления. В этом случае наблюдается окисление границ зерен, что резко снижает прочность стали. Излом этой стали похож на камень. Выгорание - неисправимый брак.
Предполагаемый размер зерна. Влияние перегрева на твердость, прочность, ударопрочность.
Размер частиц отражается на механических свойствах сплава. Мелкое зерно имеет высокую прочность (σ_w), пластичность (δ) и ударную вязкость (KCU, KST), низкий порог хладноломкости (T50) и меньшую склонность к хрупкому разрушению.
Устойчивость к растрескиванию K1c ведет себя ненормально. По мере роста зерна аустенита до 10–15 мкм трещиностойкость уменьшается, а при дальнейшем росте зерна - увеличивается. Наверное,
Закономерности разложения аустенита при охлаждении. Разложение аустенита при охлаждении стали области аустенитного состояния может