Закалка стальных изделий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Назначьте температуру закалки, охлаждающую среду и температуру отпуска шпилек для станков из стали МСт6, которые должны иметь твердость HB 207-230. Опишите микроструктуру и свойства.

Закалка и отпуск проводятся в комплексе с целью повышения механической прочности и твердости и сохранения достаточно вязкой структуры.

С выше температуры фазовых превращений, выдержка при этой температуре и последующее очень быстрое охлаждение в воде или в масле. Полученные при быстром охлаждении структуры являются нестабильными, они представляют собой различные стадии превращений аустенита ( мартенсит, троостит, сорбит ).Закалка -- это нагрев стали на 30…50 С и ниже с ним происходят так называемые аустенитные превращения и образуется мелкоигольчатый мартенсит. Это будет полная закалка. А если нагреть сталь в интервале Ас1 .. Ас3, то будет неполная закалка (частичная перекристаллизация стали).С , а в диапозоне температур 300…350 С выше точки Ас3 ; феррит и перлит образуют однородный твердый раствор аустенита. Если охлаждение металла проводить медленно, то будут происходить обычные фазовые превращения в соответствии с диаграммой железо- углерод. При очень быстром охлаждении аустенит не успевает изменить свою фазу при температурах ниже 727 Доэвтектоидные стали (к которым относится рассматриваемая сталь) при закалке нагревают на 30 …50

Вслед за закалкой стальные изделия обычно подвергают отпуску, поскольку в закаленном состоянии сталь слишком тверда и хрупка и находится в напряженном состоянии.

При отпуске закаленную на мартенсит сталь нагревают до температуры ниже 727 °С. Основное превращение при отпуске стали - распад мартенсита. Выделение карбида из пересыщенного раствора и уменьшение концентрации углерода до равновесной концентрации в феррите происходит при нагревании закаленной стали до 400 °С. При нагреве до 100 °С происходит собирание атомов углерода в отдельных участках решетки мартенсита. Затем в интервале 100 - 200 °С наблюдается образование промежуточного карбида железа, отличного от устойчивого карбида Fe3C. При 150 - 250 °С тетрагональная ячейка мартенсита становится кубической. Выше 200 °С начинается образование частиц Fe3C, которые затем постепенно укрупняются и сфероидизируются. Остаточный аустенит интенсивно распадается при 200 - 300 °С на феррит и промежуточные карбиды. После нагрева ниже 300 °С видимых изменений структуры не наблюдается. Отпуск при 300 - 450 °С приводит к исчезновению мартенсита и появлению игольчатого троостита, в котором полностью обособляются частицы цементита. Выше 400 °С наблюдается укрупнение частиц цементита. Карбид образуется в пределах исходных мартенситных игл. Поэтому микроструктура отпущенной стали сохраняет игольчатый характер и похожа на мартенсит. Этим двухфазная феррито-карбидная смесь, получающаяся при распаде мартенсита, отличается от феррито-цементитной смеси, образующийся при распаде переохлажденного аустенита. Нагрев до 500 - 600 °С приводит к образованию сорбита отпуска, в котором частицы цементита приобретают округлую форму и размер около 0,1 мкм. При нагреве до 650 - 700 °С возникает перлит отпуска с глобулярными частицами цементита размером около 0,5 мкм. Перечисленные изменения структуры сопровождаются соответствующими изменениями механических свойств.

Структуру, получающуюся при отпуске стали ниже 300 °С, называют отпущенным мартенситом: она отличается от мартенсита закалки большей травимостью из-за дисперсных выделений карбида. После отпуска в интервале 300 - 450 °С обнаруживается особенно сильно травящаяся игольчатая структура, которую называют трооститом отпуска. Сильная травимость троостита отпуска обусловлена высокой дисперсностью этой двухфазной смеси. При отпуске в интервале 450 - 650 °С получается сорбит отпуска. Цементит в нем находится в виде сферических частиц (в отличие от пластинчатого цементита, образующегося при распаде переохлажденного аустенита при нормализации стали). Двухфазное строение сорбита отпуска отчетливо выявляется при небольших увеличениях.

На практике применяют низкотемпературный, среднетемпературный и высокий отпуск.

В зависимости от температуры различают: низкий отпуск » 200 °С; средний отпуск » 400 °С; высокий отпуск » 600 °С.

Высокий или высокотемпературный отпуск выполняют при 500-680°С с целью получения сорбита отпуска. В результате отпуска почти полностью снимаются возникшие при закалке напряжения и образуется специфическая форма цементитных частиц - короткие пластинки с округленными краями. Такая структура обеспечивает наилучшее соотношение между прочностными и пластическими свойствами, высокую ударную вязкость, снижая температуру верхнего и нижнего порога хладноломкости.

Высокому отпуску подвергают сталь и получают структуру с твердостью 35-40 НRС.

Необходимо знать сущность рекристаллизационных процессов: возврата, первичной рекристаллизации, собирательной (вторичной) рек ристаллизации, протекающих при нагреве деформированного металла.

Закалка стали и температура закалки стали. При закалке производится нагрев изделий до температуры выше верхнего предела интервала превращений, выдержка при этой температуре и быстрое охлаждение.

Закалка применяется с целью получения требуемых механических и физических свойств (после соответствующего отпуска): повышения твердости, пределов прочности, упругости и выносливости, повышения износоустойчивости, обеспечения однородности структуры и улучшения коррозийной стойкости (для нержавеющих сталей).

В станкостроении используется несколько видов закалки стали: полная-, неполная, изотермическая, ступенчатая, объемная и поверхностная.

Нагрев деталей под закалку стали производится в пламенных и электрических печах, а также в соляных и свинцовых ваннах. Наибольшее распространение получили пламенные и электрические печи без защитной атмосферы; в этом случае в процессе нагрева поверхность деталей может сильно обезуглероживаться и покрываться окалиной.

В результате нагрева изделий по всему объему и быстрого охлаждения при закалке получаются большие деформации, особенно у изделий сложной конфигурации.

При нагреве под закалку стали в соляных ваннах поверхность изделия не обезуглероживается (при соответствующем составе и раскислении ванны) и получаемые деформации значительно ниже, чем при закалке с нагревом в пламенной или электрической печи. Соляные ванны используются для нагрева под закалку деталей небольших размеров или для местной закалки отдельных участков.

Отпуск является окончательной термической обработкой. Целью отпуска является повышение вязкости и пластичности, снижениетвердости и уменьшение внутренних напряжений закаленных сталей (см. Закалка стали). С повышением температуры нагрева прочность обычно снижается, а пластичность и вязкость растут. Температуру отпуска выбирают, исходя из требуемой прочности конкретнойдетали.

закалка сталь металл термическая

1.В.М.Никифоров “Технология металлов и конструкционные материалы.”

2.http://www.journed.net

Размещено на Allbest.ru