Термическая обработка углеродистых сталей

Июль 22, 2022

Главная
Разное
Термическая обработка углеродистых сталей

Содержание

2. Лабораторная работа Термическая обработка углеродистых сталей Диаграмма состояния сплавов «Железо – цементит». 1. Цель работы: ознакомиться
3. Стальной участок диаграммы «Железо – цементит» Общепринято обозначать критические точки (температуры) буквой «А». Нижняя критическая точка,
4. Сталь — сплав железа с углеродом (и/или с другими элементами) при содержании углерода более 2,14% углерода
5. Феррит – твердый раствор углерода в α-Fe (ОЦК). Растворимость углерода изменяется в зависимости от температуры –
6. Отжиг – нагрев стали выше линии Ас3 доэвтектоидной или Ас1 заэвтектоидной на 30–50 °С, выдержка при
7. Микроструктура стали 45 до отжига (а) и после отжига (б) Цель отжига – исправление структуры, т.
8. Структура: а – пластинчатого, б – зернистого перлита У заэвтектоидных сталей снижение прочности и повышение пластичности
9. Структуры и схемы структур эвтектоидной стали: а – перлит пластинчатый; б – сорбит закалки; в –
10. Термокинетическая диаграмма распада аустенита эвтектоидной стали: заштрихованная область – область перлитного превращения; V1, V2, V3, V4,
11. Цель закалки – максимальное повышение прочности путем образования мартенситной структуры. Критерием превращения является критическая скорость закалки
12. Нормы времени нагрева изделий различной формы в лабораторных печах
13. Зависимость твердости закаленной стали от температуры отпуска Цель отпуска – повышение вязкости закаленной на мартенсит стали.
14. Структура мартенсита отпуска стали У8 Схемы и фото структур стали У8А: а – троостит отпуска; б
15. Термической обработке подвергались образцы из стали: марка 40Х, химический состав: __________________________________, критические точки: АС1 = 750ºС
16. Таблица режимов термообработки и полученных результатов:
17. Влияние температуры нагрева под закалку на твердость стали 40Х: охлаждающая среда вода, образцы № 1,2,3 Выводы
18. Влияние скорости охлаждения (закалочной среды) на твердость сталей 40Х и У12 : охлаждающая среда вода, масло,
20. Скачать презентацию

Слайд 2

Лабораторная работа
Термическая обработка углеродистых сталей
Диаграмма состояния сплавов «Железо – цементит».
1. Цель

работы: ознакомиться с практикой выполнения отжига, нормализации, закалки и отпуска. Изучить влияние режимов термической обработки на твёрдость стали.

Слайд 3

Стальной участок диаграммы
«Железо – цементит»
Общепринято обозначать критические точки (температуры) буквой

«А». Нижняя критическая точка, обозначаемая А1, лежит на линии PSK и соответствует превращению А→П (см. рис.). Верхняя критическая точка А3 лежит на линии GS и соответствует началу выпадения или концу растворения феррита в доэвтектоидных сталях. Критическая точка Аm лежит на линии SЕ и соответствует началу выпадения (концу растворения) вторичного цементита в заэвтектоидных сталях. Чтобы отличить критическую точку при нагреве от критической точки при охлаждении рядом с буквой А ставят индекс: при нагреве – «с» (Ас); при охлаждении – «r» (Аr).

Слайд 4

Сталь — сплав железа с углеродом (и/или с другими элементами) при

содержании
углерода более 2,14% углерода (при большем количестве углерода образуется чугун).
Углерод придаёт сплавам железа прочность.
Учитывая, что в сталь могут быть добавлены легирующие элементы, сталью
называется содержащий не менее 45% железа сплав с углеродом и легирующими элементами (легированная, высоколегированная сталь).
По структуре при комнатной температуре стали подразделяются на
доэвтектоидные (со структурой перлита и феррита);
эвтектоидная (со структурой перлита);
заэвтектоидные (со структурой перлита и цементита).

Сталь 40 (0,4% С):
σв=620 МПа,
1700НВ,
δ=20%

Сталь У8 (0,8% С):
σв=950 МПа,
2750НВ,
δ=8%

Сталь У12 (1,2% С):
σв=820 МПа,
4200НВ,
δ=2%

Слайд 5

Феррит – твердый раствор углерода в α-Fe (ОЦК). Растворимость углерода изменяется
в

зависимости от температуры – 0,02% при температуре 727ºС и 0,006%
при температуре 0ºС: σв=200 МПа, 600НВ, δ=40%
Аустенит – твердый раствор углерода в γ-Fe (ГЦК). Растворимость углерода изменяется
в зависимости от температуры – 2,14% при температуре 1147ºС и 0,8% при температуре
727ºС со средними прочностными характеристиками: 800НВ, δ=50%.
Цементит – химическое соединение Fe3C (8000НВ, δ=0%)
Перлит – смесь феррита и цементита пластинчатой или зернистой формы. В зависимости
от этого изменяются механические свойства.

Слайд 6

Отжиг – нагрев стали выше линии Ас3 доэвтектоидной или Ас1 заэвтектоидной

на 30–50 °С, выдержка при этой температуре и последующее охлаждение вместе с печью. Весьма медленное охлаждение приводит сталь в равновесное состояние, снижает её твёрдость. Выполняется для исправления структуры или улучшения обрабатываемости резанием конструкционных и инструментальных сталей.
Нормализация – нагрев стали выше линии Ас3 (доэвтектоидной) или Аст (заэвтектоидной) на 30–50 °С, выдержка при этой температуре и последующее охлаждение – на спокойном воздухе. Более ускоренное охлаждение при нормализации несколько повышает прочность и твёрдость стали. Выполняется для исправления структуры или придания большей прочности и повышенной вязкости конструкционным и инструментальным сталям.
Закалка – нагрев стали выше линии Ас3 (доэвтектоидной) или Ас1 (заэвтектоидной) на 30–50 °С, выдержка при этой температуре и последующее ускоренное охлаждение – в воде, масле или другом охладителе. Максимально повышается твёрдость и прочность конструкционных и инструментальных сталей.
Отпуск стали – это нагрев закаленной стали до температуры ниже линии Ас1, выдержка при этой температуре и последующее охлаждение (как правило в воде) до комнатной температуры.

Слайд 7

Микроструктура стали 45 до отжига (а) и после отжига (б)
Цель отжига

– исправление структуры, т. е. повышение пластичности, снижение
прочности и твердости, измельчение зерна.
У доэвтектоидных сталей это происходит при нагреве под полный отжиг.

Слайд 8

Структура: а – пластинчатого, б – зернистого перлита
У заэвтектоидных сталей

снижение прочности и повышение пластичности происходит
только при неполном отжиге, при котором образуется структура зернистого перлита –
перлита с цементитными включениями зернистой формы. При полном отжиге образуется пластинчатый перлит с цементитной сеткой.

Слайд 9

Структуры и схемы структур эвтектоидной стали: а – перлит пластинчатый; б –

сорбит закалки; в – троостит закалки

Например, твердость сталей, содержащих 0,2; 0,4 и 0,8% С, после отжига равна соответственно 1200, 1600 и 1800 НВ, а после нормализации 1300, 1900 и 2400 НВ.

Цель нормализации – измельчение зерна и некоторое повышение прочностных свойств
за счет образования более дисперсных структур сорбита и троостита. У заэвтектоидных
сталей, кроме того, не успевает выделиться цементитная сетка.

Слайд 10

Термокинетическая диаграмма распада аустенита эвтектоидной стали: заштрихованная область – область перлитного

превращения;
V1, V2, V3, V4, VКР – векторы скоростей охлаждения; МH – линия начала мартенситного превращения

Мартенсит — основная структурная составляющая закалённой стали;
представляет собой упорядоченный пересыщенный твердый раствор углерода в α-Fe в такой же концентрации, как у исходного аустенита.

Структура мартенсита

Слайд 11

Цель закалки – максимальное повышение прочности путем образования мартенситной структуры.
Критерием превращения

является критическая скорость закалки VКР.
Это наименьшая скорость охлаждения, при которой подавляется диффузия атомов углерода. Для углеродистых и низколегированных сталей VКР = 250 ºС/с.

Зависимость твёрдости мартенсита от содержания углерода в стали: 1 – закалка от температуры выше Ас3, , 2 – твердость мартенсита, 3 – закалка от температуры выше Ас1, 4 – закалка от температуры выше Аст

Слайд 12

Нормы времени нагрева изделий различной формы в лабораторных печах

Слайд 13

Зависимость твердости закаленной стали от температуры отпуска
Цель отпуска – повышение

вязкости закаленной на мартенсит стали.
При низком отпуске вязкость увеличивается и сохраняется повышенная твердость (структура – мартенсит отпуска).
При среднем – повышается ударная вязкость, предел упругости и наблюдается снижение твердости (структура - троостит отпуска).
При высоком – ударная вязкость повышается до максимального значения при относительно высокой прочности и твердости стали (структура – сорбит отпуска).

Слайд 14

Структура мартенсита отпуска стали У8
Схемы и фото структур стали У8А: а

– троостит отпуска; б – сорбит отпуска

Структура мартенсита закалки стали У8

Слайд 15

Термической обработке подвергались образцы из стали:
марка 40Х, химический состав: __________________________________,
критические точки:

АС1 = 750ºС , АС3 =805ºС;
марка У12, химический состав: __________________________________,
критические точки: АС1 =730 ºС, АСm = 820ºС

Температурные интервалы нагрева при термической обработки стали:

Отчет по лабораторной работе

Слайд 16

Таблица режимов термообработки и полученных результатов:

Слайд 17

Влияние температуры нагрева под закалку на твердость стали 40Х:
охлаждающая среда вода,

образцы № 1,2,3

Выводы _______________

Влияние температуры нагрева под закалку и отжиг на твердость стали У12:
охлаждающая среда вода, печь. Образцы № 10, 11 и 12,13

Выводы _______________

Слайд 18

Влияние скорости охлаждения (закалочной среды) на твердость сталей 40Х и У12

:
охлаждающая среда вода, масло, воздух, печь, образцы № 3,4,5, 6 и 10, 12

Выводы _______________

Влияние температуры отпуска на твердость сталей 40Х и У12:
образцы №7,8,9 и 15,16,17

Выводы _______________

Термическая обработка углеродистых сталей

Содержание

Лабораторная работаТермическая обработка углеродистых сталейДиаграмма состояния сплавов «Железо – цементит».1. Цель

Стальной участок диаграммы «Железо – цементит»Общепринято обозначать критические точки (температуры) буквой

Сталь — сплав железа с углеродом (и/или с другими элементами) при

Феррит – твердый раствор углерода в α-Fe (ОЦК). Растворимость углерода изменяетсяв

Отжиг – нагрев стали выше линии Ас3 доэвтектоидной или Ас1 заэвтектоидной

Микроструктура стали 45 до отжига (а) и после отжига (б)Цель отжига

Структура: а – пластинчатого, б – зернистого перлита У заэвтектоидных сталей

Структуры и схемы структур эвтектоидной стали: а – перлит пластинчатый; б –

Термокинетическая диаграмма распада аустенита эвтектоидной стали: заштрихованная область – область перлитного

Цель закалки – максимальное повышение прочности путем образования мартенситной структуры.Критерием превращения

Нормы времени нагрева изделий различной формы в лабораторных печах

Зависимость твердости закаленной стали от температуры отпуска Цель отпуска – повышение

Структура мартенсита отпуска стали У8Схемы и фото структур стали У8А: а

Термической обработке подвергались образцы из стали:марка 40Х, химический состав: __________________________________,критические точки:

Таблица режимов термообработки и полученных результатов:

Влияние температуры нагрева под закалку на твердость стали 40Х:охлаждающая среда вода,

Влияние скорости охлаждения (закалочной среды) на твердость сталей 40Х и У12

Похожие презентации

Лабораторная работа
Термическая обработка углеродистых сталей
Диаграмма состояния сплавов «Железо – цементит».
1. Цель

Стальной участок диаграммы
«Железо – цементит»
Общепринято обозначать критические точки (температуры) буквой

Феррит – твердый раствор углерода в α-Fe (ОЦК). Растворимость углерода изменяется
в

Микроструктура стали 45 до отжига (а) и после отжига (б)
Цель отжига

Структура: а – пластинчатого, б – зернистого перлита
У заэвтектоидных сталей

Цель закалки – максимальное повышение прочности путем образования мартенситной структуры.
Критерием превращения

Зависимость твердости закаленной стали от температуры отпуска
Цель отпуска – повышение

Структура мартенсита отпуска стали У8
Схемы и фото структур стали У8А: а

Термической обработке подвергались образцы из стали:
марка 40Х, химический состав: __________________________________,
критические точки:

Влияние температуры нагрева под закалку на твердость стали 40Х:
охлаждающая среда вода,