Задачи лабораторных работ 8 Упрочнение углеродистой стали
- 1. Изучить теоретические основы выбора температуры закалки углеродистой стали.
- 2. Изучите влияние охлаждающей среды (скорости охлаждения) на твердость охлаждаемой стали.
Установить влияние содержания углерода в стали на результаты упрочнения. Оборудование и материалы для выполнения работ
- 1. Отопительная печь с автоматическим оборудованием для контроля температуры.
- 2. Бак с различными охлаждающими средами (вода, масло).
- 3. Твердомер по Роквеллу с алмазным наконечником.
- 4. Образцы углеродистой стали с различным содержанием углерода.
Процедуры выполнения лабораторных работ
- 1. Перед выполнением лабораторных работ необходимо понять основные теоретические принципы.
- 2. Запустите экспериментальную часть в соответствии с заданием.
- 3. Проанализируйте полученные результаты и сделайте необходимые выводы по результатам работы всей подгруппы.
Цель основного процесса термообработки — вызвать желательные изменения в структуре металла или сплава и соответственно изменить свойства путем нагревания до определенной температуры, выдерживания с определенной скоростью и последующего охлаждения. Поэтому основными факторами воздействия при термообработке являются температура, время выдержки и последующая скорость охлаждения.
В практике машиностроения проводится различие между первичной и вторичной термообработкой. Целью первичной термообработки является подготовка конструкции для последующих механических и окончательных операций термообработки. Этот тип обработки включает в себя различные виды отжига и нормализации.
Целью вторичной (окончательной) обработки является получение необходимых эксплуатационных характеристик деталей и изделий. Окончательная термообработка включает закалку и отпуск. Целью закалки конструкционных и инструментальных сталей является достижение максимально возможной твердости и прочности.
Суть гашения заключается в получении пересыщенного твердого раствора. Пересыщение твердого раствора вызывает искажение кристаллической решетки и приводит к появлению дислокаций, которые компенсируют эти искажения.
Дислокации высокой плотности усложняют пластическую деформацию металла и увеличивают его прочность и твердость.
Упрочнение может быть применено к сплавам, которые образуют ограниченный твердый раствор. Когда такой сплав нагревают, растворимость компонентов увеличивается. Если сплав охлаждают с высокой скоростью, не оставляя времени для диффузии, в процессе охлаждения не происходит избыточного атомного выделения растворенных компонентов. Далее пересыщенный твердый раствор фиксируют при комнатной температуре.
Для сплавов, которые подвергаются полиморфному превращению при нагревании и охлаждении, достигается еще большее пересыщение. Наибольший эффект при закалке наблюдается у железоуглеродистых сплавов — стали. Аустенит (твердый раствор углерода в железе-железе) может более чем в 100 раз растворить углерод феррита (твердый раствор углерода в железе), поэтому сталь нагревают и охлаждают выше температуры дислокации решетки,
- Предотвращение выхода углерода из аустенита приводит к очень большой пересыщенности атомов железа и углерода из-за взаимных дислокаций решетки, что приводит к значительным изменениям в свойствах стали. Для каждой стали это можно определить из диаграммы изотермического превращения переохлажденного аустенита, геометрически это начало превращения в смесь феррита и карбида в контакте с кривой аустенита.
Представляет собой диаграмму изотермического превращения (или С-образную диаграмму) стали, содержащей 0,8% углерода, которая является очень короткой (inc = 0,5-1,0 с) и является критической для разложения аустенита. Время достигается только тогда, когда он охлаждается водой или водным раствором соли.
Лабораторные по материаловедению
