Отпуск углеродистой стали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт нефти и газа

Технологические машины и оборудование нефтяных и газовых комплексов

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Отпуск углеродистой стали

Г.К. Зайцева

Красноярск 2014

Содержание

Введение

Краткие теоретические сведения

Ход выполнения работы

Ответы на контрольные вопросы

Индивидуальное задание

Заключение

Введение

Цель работы: исследование влияния температуры отпуска на структуру и свойства конструкционной углеродистой стали.

Приборы, материалы и инструмент: камерная печь, щипцы, набор закаленных образцов из стали 45, набор микрошлифов, микроскоп МИМ-7, твердомер ТШ для определения твердости по методу Бринелля и твердомер ТК для определения твердости по методу Роквелла.

Краткие теоретические сведения

Отпуск заключается в нагреве закаленной стали ниже температуры первого фазового превращения (Ас1), выдержке при заданной температуре и последующем охлаждении с определенной скоростью (чаще всего на воздухе). Отпуск делается для уменьшения величины внутренних напряжений, возникших в изделии при закалке, а также для получения нужного комплекса механических свойств стальных изделий. В практике термической обработки стали наиболее часто применяют три вида отпуска: низкий (150-200 °С), средний (350-500 °С) и высокий (500-650 °С). Основными фазами закаленной доэвтектоидной стали являются мартенсит и остаточный аустенит. В заэвтектоидных сталях кроме этих фаз присутствуют еще карбиды. В процессе отпуска в закаленной стали протекают диффузионные процессы, ведущие к распаду мартенсита и остаточного аустенита. В углеродистых сталях, при температурах 120-200 °С, уменьшается концентрация углерода в мартенсите, возникают микроучастки структуры с неоднородным распределением углерода в б-твердом растворе и образуются весьма дисперсные частицы карбидов (е-карбид), когерентные (неразрывные) с кристаллами б-твердого раствора. Такая структура называется отпущенным мартенситом (рис. 1, а), а этот вид отпуска низким. Его осуществляют для сохранения высокой твердости необходимой инструментальным сталям. Одновременно с превращениями в мартенсите углеродистой стали при температурах 200-300 °С происходит распад остаточного аустенита, продукты которого аналогичны структуре отпущенного мартенсита. Примерно при 350 °С мартенсит исчезает, так как степень тетрагональности решетки б-Fe становится равной единице, одновременно частицы е-карбида теряют когерентность с б-фазой и превращается в обычный карбид железа - цементит (Fе3С). Такой вид отпуска называется средним. Полученная в результате структура состоит из ферритокарбидной смеси, сохранившей игольчатое строение, и носит название троостит отпуска (рис. 1, б). Если нужно обеспечить соотношение высокой прочности у_в с высокими значениями условного предела упругости у_у и ударной вязкости, стали подвергают среднетемпературному отпуску при температурах 350-500 °С. Его назначают для пружинно-рессорных и штамповых сталей.

Рисунок 1 - Схемы зарисовки структур, возникающие после отпуска: (а - мартенсит отпуска, б - тростит отпуска, в - сорбит отпуска)

Рисунок 2 - Зависимость механических свойств отпущенных углеродистой стали от температуры отпуска

углеродистая сталь температура конструкционный

При температурах более 500 °С наблюдаются изменения в строении ферритокарбидной смеси стали: происходит округление цементитных частиц (процесс сфероидизации) и укрупнение их размеров (процесс коагуляции). Отпуск при температурах 500-650 °С называют высоким, а полученную зернистую феррито-карбидную смесь сорбитом отпуска (рис. 1, в). При этом твердость стали снижается, а возрастают показатели ударной вязкости и пре- дела упругости. Получить хорошее сочетание достаточной прочности, вязкости и пластичности (стали для ответственных деталей машин) позволяет высокий отпуск. Взаимосвязь между механическими свойствами отпущенной стали, ее структурой и температурой отпуска представлена на рис. 2. Каждый вид отпуска имеет определенный температурный режим и применяется для сталей различного назначения.

Ход выполнения работы

Таблица 1 - Значения, полученные в ходе лабораторной работы

Рисунок 3 - График зависимости твердости HRC от температуры отпуска

Ответы на контрольные вопросы

1. Каково назначение отпуска стали? Перечислите виды отпуска и их применение.

Отпуск делается для уменьшения величины внутренних напряжений, возникших в изделии при закалке, а также для получения нужного комплекса механических свойств стальных изделий.

В практике термической обработки стали наиболее часто применяют три вида отпуска: низкий (150-200 °С), средний (350-500 °С) и высокий (500-650 °С).

2. Чем мартенсит закалки отличается от мартенсита отпуска?

Мартенсит закалки имеет неустойчивую тетрагональную решетку, а мартенсит отпуска - устойчивую центрированную кубическую решетку альфа-железа.

3. Как влияет повышение температуры отпуска на пределы прочности и упругости стали?

При повышении температуры отпуска твердость стали снижается, а показатели ударной вязкости и предела упругости, напротив - возрастают.

4. Какую структуру должны иметь после термической обработки (закалка и отпуск) рессоры, пружины и пилы?

Полученная в результате структура состоит из ферритокарбидной смеси, сохранившей игольчатое строение, и носит название троостит отпуска.

5. При каких температурах отпуска заканчивается распад аустенита остаточного?

Одновременно с превращениями в мартенсите углеродистой стали при температурах 200-300 °С происходит распад остаточного аустенита, продукты которого аналогичны структуре отпущенного мартенсита.

6. Как изменяются структура и свойства стали в связи с коагуляцией карбидной фазы при отпуске?

При температурах более 500 °С наблюдаются изменения в строении ферритокарбидной смеси стали: происходит округление цементитных частиц (процесс сфероидизации) и укрупнение их размеров (процесс коагуляции). Отпуск при температурах 500-650 °С называют высоким, а полученную зер- нистуюферрито-карбидную смесь сорбитом отпуска .Взаимосвязь между механическими свойствами отпущенной стали, ее структурой и температурой отпуска представлена на рис. 2.

Индивидуальное задание

Углеродистые стали 35 и У8 имеют после закалки и отпуска структуру - мартенсит отпуска и твердость: первая - 52 НRC, вторая - 60 НRC. Используя диаграмму Fe-Fe3C, указать температуру закалки и отпуска каждой стали. Описать превращения, происходящие в этих сталях в процессе закалки и отпуска и объяснить почему мартенсит отпуска стали У8 имеет большую твердость, чем мартенсит отпуска стали 35.

Заключение

В ходе лабораторной работы я исследовала влияние температуры отпуска на структуру и свойства конструкционной углеродистой стали.

Размещено на Allbest.ru