🗊Презентация Термическая обработка стали

Любая термическая обработка состоит из нагрева до определенной температуры, выдержки и охлаждения

ПРЕВРАЩЕНИЯ В СТАЛЯХ ПРИ НАГРЕВАНИИ

Схема роста зерна аустенита при нагревании (перегреве) в наследственно мелкозернистой (НМЗ) и крупнозернистой (НКЗ) эвтектоидных сталей dП –исходный размер зерна перлита; dн – размер начальных зерен аустенита; d1, d2, d3 – размеры действительного зерна аустенита .

Схема построения диаграммы изотермического превращения аустенита эвтектоидной стали

В зависимости от полноты протекания диффузионных процессов возможны три принципиально различных по механизму превращения аустенита: В зависимости от полноты протекания диффузионных процессов возможны три принципиально различных по механизму превращения аустенита: перлитное – полностью диффузионное, протекает в интервале температур от А1 (727°С) до 500°С; бейнитное – частично диффузионное, идет в температурном интервале от точки минимальной устойчивости аустенита до МН; мартенситное – бездиффузионное, происходит в температур-ном интервале МН – МК.

Диаграмма изотермического превращения аустенита доэвтектоидной и заэвтектоидной сталей

Схема когерентного роста кристаллов мартенсита Схема когерентного роста кристаллов мартенсита

Диаграмма изотермического распада аустенита с нанесенными на нее скоростями охлаждения

Диаграмма изотермического распада аустенита для эвтектоидной стали с нанесенными на нее скоростями охлаждения при различных видах термообработки

ОТЖИГ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ Операция термической обработки, связанная с нагревом до температуры отжига, выдержкой и последующем медленном охлаждении (вместе с печью)

Виды отжига стали: а – рекристаллизационный и низкотемпе­ратурный; Виды отжига стали: а – рекристаллизационный и низкотемпе­ратурный; б – диффузионный; в – полный; г – изотермический; д – неполный; е – циклический

НОРМАЛИЗАЦИЯ (нормализационный отжиг) – операция ТО, связанная с нагревом стали до аустенитного состояния, выдержки при температуре нагрева и последующего ускоренного охлаждения на воздухе (получаются следующие структуры: сорбит+феррит в доэвтектоидных сталях (С+Ф); сорбит в эвтектоидных сталях (С); сорбит+вторичный цементит в заэвтектоидных сталях ) Температурный интервал нагрева стали под нормализацию

ЗАКАЛКА - операция ТО, заключается в нагреве стали до температуры выше критической (доэвтектоидных сталей на 30 - 50°С выше Ас3 (полная), заэвтектоидных на 30 - 50°С выше Ас1,) (неполная) выдержке и последующем охлаждении со скоростью выше критической с целью получения мартенситной структуры,обеспечивающей максимальную твердость, прочность и износоустойчивость (не является окончательной операцией термической обработки)

ЗАКАЛИВАЕМОСТЬ И ПРОКАЛИВАЕМОСТЬ СТАЛИ Закаливаемость – это способность стали повышать твердость в результате закалки (чем больше в мартенсите углерода, тем выше его твердость) . Прокаливаемость – это способность стали получать закален-ный слой на определенную глубину. Под закаленным слоем понимают слой со структурой мартенсита или троосто-мартенсита, обладающий высокой твердостью.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ МЕТОДОМ ТОРЦЕВОЙ ЗАКАЛКИ

ОТПУСК - операция ТО, связанная с нагревом закаленной стали до температуры ниже Ас1, выдержке и последующем охлаждении с определенной скоростью. Он является окончательной операцией термической обработки, т.к. обеспечивает требуемые механические свойства стали и полностью или частично устраняет внутренние напряжения (температурные и структурные), возникающие при закалке. ВИДЫ ОТПУСКА: 1) Низкий отпуск. Нагрев – 150 – 200°С, выдержка – 1 – 1,5 часа. Снижаются внутренние напряжения. Мартенсит закалки переходит в мартенсит отпуска. Твердость (60 – 64 HRC). 2) Средний отпуск. Нагрев – 350 – 500°С), выдержка – 1 – 8 ч. мартенсит закалки переходит в троостит отпуска – 40 – 45 HRC. Обеспечивается наилучшее сочетание предела упругости с пределом выносливости. 3) Высокий отпуск. Нагрев – 500 – 680°С, выдержка – 1 – 8 ч. Полностью снимаются внутренние напряжения. Структура – сорбит отпуска – 25 – 35 HRC. Наилучшее соотношение прочности, пластичности и ударной вязкости стали.

Влияние температуры отпуска на механические свойства закаленной стали

ОТПУСКНАЯ ХРУПКОСТЬ Это понижение ударной вязкости при отпуске. В зависимости от температуры проявления различают отпускную хрупкость I и II рода. Отпускная хрупкость I рода, или необратимая отпускная хрупкость, проявляется в температурном интервале 250 - 400°С. Она наблюдается у всех конструкционных сталей. Хрупкость этого рода связывают с неравномерным распадом мартенсита, когда карбиды образуются преимущественно по границам зерен и охрупчивают сталь. Хрупкость этого вида необратима: повторный отпуск при той же температуре не повышает ударную вязкость. Хрупкость устраняется нагревом до температуры свыше 400°С, но снижает твердость. Отпускная хрупкость II рода, или обратимая отпускная хрупкость, возникает в температурном интервале 500 - 550°С. Она наблюдается в сталях, содержащих Cr, Mn, Ni, повышенное количество фосфора, если они медленно охлаждаются после отпуска. Наиболее вероятная причина хрупкости II рода заключается в обогащении границ зерен фосфором и другими элементами внедрения, что способствует образованию межзеренных трещин. Хрупкость II рода является обратимой, она устраняется повторным отпуском с последующим быстрым охлаждением для подавления диффузия атомов фосфора и предотвращения образования его скоплений.

ВЫБОР ОПЕРАЦИЙ ТЕРМООБРАБОТКИ Закалке и низкому отпуску подвергают детали машин, работающие в условиях изнашивания, высоких контактных нагрузок, например, детали подшипников качения, режущий, измерительный инструмент. Структура для доэвтектоидной стали – мартенсит отпуска (полная закалка), для заэвтектоидной – мартенсит отпуска + цементит вторичный (неполная закалка). Твердость – 60 HRC) Закалку с последующим средним отпуском применяют для упругих элементов машин из высокоуглеродистых сталей: пружин, мембран, рессор Структура – троостит отпуска, обеспечивает высокий предел упругости, выносливости и релаксационную стойкость. Твердость – 40 HRC. Полная закалка с последующим высоким отпуском, (называется термическим улучшением) создает наилучшее сочетание прочности и пластичности стали, повышенная ударная вязкость, и применяется для деталей машин из среднеуглеродистых сталей, испытывающих статические и динамические или циклические нагрузки (валы, шатуны, оси, крепежные детали). Структура – зернистый сорбит отпуска. Твердость – 30 HRC.

Пример выполнения индивидуального задания