книги / Теория термической обработки Ч
.1.pdfНагрев и охлаждение при закалке сталей. Нагрев под закалку. Охлаждение при закалке, охлаждающие среды. Способы закалки.
Вопросы для самоконтроля
1. В чем различия диффузионного, бездиффузионного
ипромежуточного фазовых превращений?
2.Условия образования мартенсита.
3.Чем определяется температура начала и конца мартенситного превращения?
4.Тип кристаллической решетки мартенсита.
5.Что такое степень тетрагональности мартенсита? Отчего оназависит?
6.Механические свойства мартенсита.
7.От чего зависит содержание углерода в мартенсите?
8.Как содержание углерода в аустените влияет на строение и свойства мартенсита?
9.Обратимость мартенситного превращения.
10.Механизм мартенситного превращения. Кристаллогеометрия мартенситного превращения.
11.Каковы особенности мартенситного превращения в углеродистых сталях?
12.Строение и свойства игольчатого мартенсита.
13.Строение и свойства пакетного мартенсита.
14.Переход от одного морфологического типа мартенсита к другому.
15.Какова роль напряжений скольжения и двойникования при мартенситном превращении?
16.Что такое мидриб?
17.Как изменяется плотность дислокаций при мартенситном превращении? Как это влияет на свойства стали?
18.От чего зависит размер кристаллов мартенсита? Как дисперсностьмартенситавлияет на механическиесвойствастали?
11
19.Остаточный аустенит в игольчатом и пакетном мар-
тенсите.
20.Типы кинетики мартенситного превращения.
21.Причины образования остаточного аустенита при мартенситном превращении. Чем определяется количество остаточного аустенита в закаленной стали?
22.Влияние остаточного аустенита на свойства закаленной стали.
23.Что такое обработка холодом? В чем ее назначение?
24.Термическая стабилизация аустенита.
25.Механическая стабилизация аустенита. Влияние степени деформации на устойчивость переохлажденного аустенита.
26.Как изменяются механические свойства сталей при
закалке?
27.Почему бейнитное превращение называют промежу-
точным?
28.Механизм бейнитного превращения.
29.Строение и свойства верхнего бейнита.
30.Строение и свойства нижнего бейнита.
31.Что такое бейнитная закалка? В чем ее преимущества
инедостатки по сравнению с закалкой на мартенсит?
32.Кинетика бейнитного превращения.
33.Перечислите, какие варианты структур могут образоваться при распаде аустенита в зависимости от содержания углерода в стали и температуры фазового превращения.
34.Объясните и обоснуйте выбор температуры нагрева под закалку для доэвтектоидных сталей.
35.Объясните и обоснуйте выбор температуры нагрева под закалку для заэвтектоидных сталей.
36.Какую структуру должны иметь перед закалкой заэвтектоидные стали? Какую термическую обработку делают для ее получения?
37.Причины образования закалочных напряжений. В чем их опасность?
12
38.Какие факторы определяют уровень закалочных напряжений? Способы уменьшения закалочных напряжений.
39.Какие охлаждающие среды можно использовать при
закалке углеродистых и легированных сталей? Требования
кзакалочным средам.
40.Что такоезакаливаемость стали? Чем она определяется?
41.Что такое прокаливаемость? Какие факторы влияют на прокаливаемость сталей?
42.Какие существуют методы определения прокаливаемости? Что является количественной характеристикой прокаливаемости?
43.Виды и способы закалки. Чем объясняется такое разнообразие способов закалки?
5. ОТПУСК СТАЛЕЙ
Отпуск. Структурные изменения при отпуске сталей: отпуск углеродистых сталей, влияние легирующих элементов. Изменение механических свойств при отпуске углеродистых сталей. Выбор режима отпуска: низкий, средний и высокий отпуск, закалка с самоотпуском. Влияние легирующих элементов на превращения при отпуске. Вторичное твердение при отпуске. Отпускная хрупкость: необратимая отпускная хрупкость, обратимая отпускная хрупкость, меры борьбы с обратимой отпускной хрупкостью.
Вопросы для самоконтроля
1.Что такое отпуск сталей?
2.Опишите четыре превращения, происходящие при
отпуске.
3.Что имеют общего и чем различаются мартенсит закалки и мартенсит отпуска?
13
4.В чем сходство и различие мартенсита, троостита и сорбита отпуска?
5.Чем отличаются друг от друга по строению и свойствам феррито-цементитные смеси, получаемые при охлаждении из аустенита и получаемые в результате отпуска?
6.Как влияют легирующие элементы на процессы, происходящие при отпуске?
7.Как изменяются механические свойства сталей при отпуске?
8.Какие вы знаете виды отпуска? Какая структура и какие свойств стали получаются в результате каждого вида отпуска?
9.Выборрежимаотпускавзависимостиотназначениястали.
10.Что такое вторичное твердение при отпуске? Как на него влияет химический состав стали?
11.Что такое необратимая и обратимая отпускная хрупкость? Какиесуществуютмеры борьбы сотпускной хрупкостью?
14
II. ВЫПОЛНЕНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ № 1
ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ «ЖЕЛЕЗО − ЦЕМЕНТИТ»
Вычертите диаграмму «железо − цементит», подпишите все области диаграммы.
Нанесите на диаграмму линию сплава с заданным содержанием углерода, обозначьте точки пересечения с линиями диаграммы. Опишите превращения, происходящие в сплаве при его охлаждении из жидкого состояния до комнатной температуры. Постройте кривую охлаждения и зарисуйте изменение микроструктуры сплава в процессе охлаждения. Укажите название сплава и критические точки.
Заданное содержание углерода определяется в соответствии с номером варианта по табл. 1.
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
Номер |
Содержаниеуглерода |
Номер |
Содержаниеуглерода |
варианта |
всплаве, % |
варианта |
всплаве, % |
1 |
0,1 |
11 |
1,2 |
|
|
|
|
2 |
2,5 |
12 |
5,5 |
|
|
|
|
3 |
0,9 |
13 |
1,5 |
4 |
4,5 |
14 |
4 |
|
|
|
|
5 |
0,6 |
15 |
0,5 |
|
|
|
|
6 |
3 |
16 |
6 |
7 |
0,3 |
17 |
2,8 |
|
|
|
|
8 |
5 |
18 |
0,7 |
|
|
|
|
9 |
0,4 |
19 |
4,7 |
10 |
3,5 |
20 |
1,8 |
|
|
|
|
15
КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ № 2
ДИАГРАММЫ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО РАСПАДА ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО АУСТЕНИТА
Пользуясь изотермической диаграммой для заданной марки стали (табл. 2), определите, какие превращения могут происходить в данной стали. Определите структуру стали, получающуюся в результате изотермических выдержек при температуре изотермы ti (°С) разной длительности τi (c) и охлаждения (быстрого и медленного). Под быстрым охлаждением будем понимать охлаждение в воде со скоростью 600 °С/с, под медленным – охлаждение с печью со скоростью 150 °С/ч.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Темпе- |
|
|
|
Температураизотермы, °С |
|
|
|
||||||
Вариант |
Марка |
ратура |
|
|
|
|
Времявыдержки, с |
|
|
|
|
|
|||
стали |
нагрева, |
t1 |
τ1 |
t2 |
|
τ2 |
t3 |
τ3 |
t4 |
|
τ4 |
t5 |
|
τ5 |
|
|
|
°С |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
10 |
|
11 |
12 |
|
13 |
1 |
Сталь |
850 |
400 |
1 |
520 |
|
1 |
600 |
1 |
650 |
|
3 |
700 |
|
|
|
35 |
|
|
10 |
|
|
3 |
|
7 |
|
|
600 |
|
|
|
|
|
|
|
3600 |
|
|
15 |
|
60 |
|
|
36000 |
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
300 |
|
– |
|
|
– |
|
|
|
2 |
Сталь |
1300 |
400 |
1 |
500 |
|
1 |
600 |
3 |
650 |
|
7 |
700 |
|
10 |
|
35 |
|
|
10 |
|
|
5 |
|
10 |
|
|
20 |
|
300 |
|
|
|
|
|
1800 |
|
|
60 |
|
600 |
|
|
180 |
|
54000 |
|
|
|
|
|
– |
|
|
– |
|
– |
|
|
3600 |
|
|
– |
3 |
Сталь |
1200 |
400 |
1 |
500 |
|
1 |
650 |
1 |
700 |
|
1 |
720 |
|
1 |
|
20Р |
|
|
20 |
|
|
10 |
|
10 |
|
|
10 |
|
|
3 |
|
|
|
|
10800 |
|
|
300 |
|
60 |
|
|
900 |
|
|
40 |
|
|
|
|
– |
|
|
– |
|
– |
|
|
– |
|
1800 |
|
4 |
Сталь |
880 |
300 |
1 |
400 |
|
1 |
500 |
1 |
600 |
|
1 |
700 |
|
5 |
|
40 |
|
|
10 |
|
|
10 |
|
2 |
|
|
2 |
|
180 |
|
|
|
|
|
3600 |
|
|
3600 |
|
5 |
|
|
5 |
|
36000 |
|
|
|
|
|
– |
|
|
– |
|
60 |
|
|
3600 |
|
|
– |
16
Продолжение табл. 2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
5 |
Сталь |
850 |
400 |
1 |
500 |
1 |
600 |
3 |
650 |
5 |
700 |
10 |
|
30Г |
|
|
5 |
|
20 |
|
7 |
|
30 |
|
600 |
|
|
|
|
30 |
|
300 |
|
50 |
|
300 |
|
36000 |
|
|
|
|
300 |
|
– |
|
– |
|
– |
|
– |
6 |
Сталь |
1300 |
400 |
2 |
500 |
3 |
550 |
10 |
600 |
5 |
700 |
10 |
|
30Г |
|
|
10 |
|
10 |
|
60 |
|
15 |
|
900 |
|
|
|
|
600 |
|
60 |
|
7200 |
|
60 |
|
18000 |
|
|
|
|
– |
|
3600 |
|
– |
|
– |
|
– |
7 |
Сталь |
850 |
400 |
1 |
500 |
1 |
600 |
1 |
650 |
1 |
700 |
10 |
|
20Х |
|
|
60 |
|
60 |
|
10 |
|
10 |
|
30 |
|
|
|
|
3600 |
|
3600 |
|
60 |
|
180 |
|
36000 |
|
|
|
|
– |
|
– |
|
3600 |
|
3600 |
|
– |
8 |
Сталь |
875 |
400 |
1 |
500 |
5 |
550 |
1 |
600 |
10 |
700 |
3 |
|
30Х |
|
|
20 |
|
20 |
|
5 |
|
600 |
|
60 |
|
|
|
|
600 |
|
600 |
|
20 |
|
36000 |
|
10800 |
|
|
|
|
– |
|
– |
|
1200 |
|
– |
|
– |
9 |
Сталь |
850 |
350 |
1 |
400 |
1 |
500 |
10 |
600 |
1 |
700 |
10 |
|
35Х |
|
|
60 |
|
60 |
|
600 |
|
10 |
|
60 |
|
|
|
|
3600 |
|
3600 |
|
36000 |
|
180 |
|
3600 |
|
|
|
|
– |
|
– |
|
– |
|
10800 |
|
– |
10 |
Сталь |
850 |
400 |
1 |
500 |
1 |
550 |
7 |
600 |
10 |
700 |
10 |
|
40Х |
|
|
60 |
|
4 |
|
20 |
|
60 |
|
600 |
|
|
|
|
54000 |
|
10 |
|
600 |
|
3600 |
|
36000 |
|
|
|
|
– |
|
1800 |
|
36000 |
|
– |
|
– |
11 |
Сталь |
1300 |
350 |
1 |
400 |
1 |
500 |
1 |
600 |
5 |
700 |
5 |
|
65 |
|
|
60 |
|
60 |
|
10 |
|
300 |
|
60 |
|
|
|
|
3600 |
|
3600 |
|
600 |
|
10800 |
|
600 |
|
|
|
|
– |
|
– |
|
– |
|
– |
|
36000 |
12 |
Сталь |
845 |
400 |
1 |
500 |
1 |
550 |
1 |
600 |
5 |
700 |
10 |
|
70C2 |
|
|
60 |
|
7 |
|
5 |
|
10 |
|
600 |
|
|
|
|
3600 |
|
600 |
|
600 |
|
600 |
|
36000 |
|
|
|
|
– |
|
36000 |
|
– |
|
– |
|
– |
13 |
Сталь |
840 |
400 |
10 |
500 |
10 |
550 |
10 |
600 |
120 |
700 |
10 |
|
50ХГФ |
|
|
60 |
|
300 |
|
600 |
|
420 |
|
600 |
|
|
|
|
3600 |
|
7200 |
|
1800 |
|
18000 |
|
36000 |
|
|
|
|
– |
|
– |
|
36000 |
|
– |
|
– |
14 |
Сталь |
1050 |
250 |
1 |
400 |
1 |
500 |
600 |
600 |
10 |
700 |
10 |
|
50ХГФ |
|
|
10 |
|
600 |
|
1800 |
|
180 |
|
600 |
|
|
|
|
600 |
|
3600 |
|
54000 |
|
600 |
|
36000 |
|
|
|
|
– |
|
– |
|
– |
|
3600 |
|
– |
17
Окончание табл. 2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
15 |
Сталь |
850 |
400 |
1 |
500 |
1 |
600 |
1 |
650 |
3 |
700 |
10 |
|
35 |
|
|
8 |
|
3 |
|
10 |
|
900 |
|
180 |
|
|
|
|
7200 |
|
15 |
|
180 |
|
36000 |
|
– |
|
|
|
|
– |
|
300 |
|
– |
|
– |
|
– |
16 |
Сталь |
1300 |
400 |
1 |
500 |
1 |
600 |
3 |
650 |
7 |
700 |
5 |
|
35 |
|
|
8 |
|
8 |
|
20 |
|
20 |
|
300 |
|
|
|
|
3600 |
|
120 |
|
1800 |
|
60 |
|
54000 |
|
|
|
|
– |
|
– |
|
– |
|
3600 |
|
– |
17 |
Сталь |
1050 |
300 |
1 |
400 |
1 |
500 |
1 |
600 |
1 |
700 |
5 |
|
40 |
|
|
10 |
|
15 |
|
2 |
|
2 |
|
180 |
|
|
|
|
7200 |
|
10800 |
|
10 |
|
5 |
|
36000 |
|
|
|
|
– |
|
– |
|
300 |
|
10800 |
|
– |
18 |
Сталь |
850 |
420 |
0,5 |
500 |
2 |
600 |
5 |
650 |
1 |
700 |
10 |
|
30Г |
|
|
5 |
|
7 |
|
20 |
|
60 |
|
900 |
|
|
|
|
50 |
|
60 |
|
3600 |
|
3600 |
|
18000 |
|
|
|
|
600 |
|
10800 |
|
– |
|
– |
|
– |
19 |
Сталь |
850 |
400 |
1 |
500 |
1 |
550 |
1,5 |
600 |
1 |
700 |
10 |
|
20Х |
|
|
60 |
|
60 |
|
10 |
|
10 |
|
60 |
|
|
|
|
3600 |
|
3600 |
|
60 |
|
60 |
|
600 |
|
|
|
|
– |
|
72000 |
|
– |
|
– |
|
– |
20 |
Сталь |
850 |
400 |
1 |
500 |
10 |
550 |
1 |
600 |
10 |
700 |
3 |
|
30Х |
|
|
20 |
|
600 |
|
5 |
|
60 |
|
10 |
|
|
|
|
18000 |
|
3600 |
|
600 |
|
25200 |
|
180 |
|
|
|
|
– |
|
– |
|
18000 |
|
– |
|
– |
КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ № 3
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДОЭВТЕКТОИДНОЙ СТАЛИ
Внимание! Задание № 3 состоит из двух частей. Необходимо выполнить обе части задания.
Часть 1. Рассмотрите изменение структуры стали 40 в процессе термической обработки.
Образцы из стали 40 подвергаются термической обработке. В каждом варианте приведена исходная структура и последовательность обработки. Приведите график режима термооб-
18
работки с указанием структуры на каждом этапе обработки (см. пример на рисунке).
Использованы следующие обозначения: в – вода, с – масло, вз – воздух.
Рис. Пример графика режима термической обработки
Варианты задания № 3, часть 1
1.Ф+ П→ зак. 850°, в→ отп. 650° → зак. 750°, в→ зак. 850°,
м→ норм. 850°, вз→ отп. 180° → отп. 650°.
2.Ф + П → отп. 650° → норм. 850°, вз → зак. 750°, в → зак. 1050°, в → отп. 180° → отп. 300° → зак. 850°, м.
3.Ф + П → отп. 300° → зак. 750°, в → отп. 650° → норм. 850°, вз → зак. 850°, м → зак. 850°, в → отп. 650°.
4.Ф + П → норм. 850°, вз → отп. 650° → зак. 750°, м → зак. 750°, в → отп. 650° → зак. 850°, в → отп. 180°.
5.М → отп. 180° → отп. 300° → отп. 450° → зак. 750°, м → норм. 850°, вз→ зак. 850°, в → отп. 650°.
6.М → зак. 750°, в → отп. 650°→ зак. 850°, в → отп. 650°
→норм. 850°, вз → отп. 650° → зак. 750° → отп. 180°.
7.М → отп. 650° → отп. 180° → зак. 750°, м → отп. 650°
→норм. 850°, вз → отп. 650° → зак. 850°, в.
19
8.М → зак. 850°, в → отп. 650° → отп. 180° → норм. 850°, вз → отп. 650° → зак. 750°, м → отп. 300°.
9.Сотп → отп. 180° → норм. 850°, вз → отп. 650° → зак. 750°, м → отп. 180°→ зак. 850°, в → отп. 650°.
10.Сотп → зак. 750°, в → отп. 180° → отп. 650°→ зак. 850°, в → отп. 650° → зак. 750°, м→ норм. 850°, вз.
11.Сотп → отп. 180° → зак. 750°, м → отп. 180° → зак. 850°, м → отп. 180°→ зак. 850°, в → отп. 650°.
12.Сотп → отп. 500° → зак. 750°, м → зак. 850°, в → отп. 300° → отп. 650° → норм. 850°, вз → отп. 650°.
13.Ф + М → отп. 180° → зак. 850°, в → отп. 300° → отп. 650° → норм. 850°, вз → отп. 650° → зак. 750°, м.
14.Ф + М → отп. 650° → отп. 180° → зак. 750°, м → отп. 650° → зак. 850°, в → отп. 650° → зак. 750°, в.
15.Ф + М → зак. 850°, в → отп. 180° → отп. 650° → зак. 850°, в → отп. 650° → отп. 180° → норм. 850°, вз.
16.Ф + М → зак. 750°, м → зак. 850°, в → отп. 650° → отп. 180° → норм. 850°, вз → отп. 650° → зак. 750°, в.
17.Мотп → зак. 750°, в → норм. 850°, вз → зак. 850°, в → отп. 650° → отп. 180° → зак. 750°, м → отп. 300°.
18.Мотп → отп. 650° → зак. 750°, в → отп. 300° → отп. 650° → норм. 850°, вз → отп. 650°→ зак. 850°, в.
19.Мотп → зак. 750°, м → отп. 300° → зак. 850°, в → отп. 650° → отп. 180° → норм. 850°, вз → отп. 300°.
20.Мотп → зак. 750°, м → отп. 300° → зак. 850°, в → отп. 650° → отп. 180° → норм. 850°, вз → отп. 300°.
Часть 2. Предложите виды термической обработки для изменения структуры стали 40 в заданной последовательности.
Приведите график режима термообработки с указанием структуры на каждом этапе обработки (как в первой части задания).
20