Главная / Материаловедение / Определение критических температур структурно-фазовых превращений в сталях методом пробных закалок

Определение критических температур структурно-фазовых превращений в сталях методом пробных закалок

Цель:

1. Освоить определение критических точек для стали методом пробных закалок

2. Ознакомиться с различными методами определения твердости

Методика проведения работы

1. Образцы из стали 40 нагревают до следующих температур:650, 700,720, 740, 760, 780, 800, 820, 850.

2. После выдержки в печи в течение 10 — 15 минут при данной температуре образцы охлаждают.

3. После охлаждения в воде с образцов удаляется окалина на наждачном круге.

4. Образцы, нагревающиеся до 720°С, испытывают на твердомере Бринелля, а остальные образцы испытывают на твердомере Роквелла.

5. Результаты исследования записывают в таблицу.

Вывод:

Если температура нагрева стали 40 будет ниже Ас1, то твердость не повысится, т. к. не произойдет структурных изменений и структура будет феррит + перлит. При нагреве стали выше Ас1 получается структура феррит + аустенит. В результате быстрого охлаждения сталь получает структуру феррит + мартенсит. Образование мартенсита повышает твердость. Более высокий нагрев вызывает увеличение твердости, т. к. с повышением температуры возрастает количество аустенита, но уменьшается количество феррита и после быстрого охлаждения увеличивается количество мартенсита. Повышение твердости будет продолжаться до тех пор, пока сталь не нагреют выше Ас3. При таком нагреве получают структуру аустенит, а в результате быстрого охлаждения — мартенсит. Дальнейшее повышение температуры закалки не изменит структуру стали и ее твердость в закаленном состоянии.

Для углеродистых сталей температуру закалки можно определить по диаграмме железо-углерод. Обычно для доэвтектоидной стали она должна быть на 30-50°С выше Ас3, а для заэвтектоидной стали — на 30-50°С выше Ас1.

При закалке доэвтектоидной стали с температуры выше Ас1, но ниже Ас3 в структуре наряду с мартенситом сохраняется часть феррита, который снижает твердость в закаленном состоянии и ухудшает механические свойства после отпуска. Такая закалка называется неполной, и, как правило, ее не применяют.

Для заэвтектоидных сталей оптимальная температура закалки, наоборот, лежит в интервале между Ас1 и Ас3 и теоретически является неполной.

Наличие в структуре закаленной стали избыточного цементита полезно во многих отношениях. Например, включения избыточного цементита повышают износоустойчивость стали. Нагрев же выше Ас3 опасен и не нужен, так как он не повышает твердости, наоборот, твердость даже несколько падает вследствие растворения избыточного цементита и увеличения остаточного аустенита. При таком нагреве растет зерно аустенита, увеличивается возможность возникновения больших закалочных напряжений.

Таким образом, оптимальной является закалка доэвтектоидной стали от температуры на 30 -50° выше Ас3 , а для заэвтектоидной стали на 30 — 50° выше Ас1.

Повышение температуры закалки выше этих температур и вызванный этим рост аустенитного зерна обнаруживается в первую очередь в получении более грубой и крупноигольчатой структуры мартенсита, или грубого крупнокристаллического излома. Следствием такого строения является низкая вязкость.

Терминология:

Прокаливаемость — глубина проникновения закаленной зоны

Мартенсит — пересыщенный раствор углерода в Feα.

Таблица результатов

Температура нагрева

Среда охлаждения

Диаметр отпечатка

Hb

HRc

650

Вода

5.0

143

———-

700

——//——

4.8

156

1

720

——//——

4.6

166

4

740

——//——

4.0

229

21

760

——//——

2.95

429

45

780

——//——

2.6

555

55

800

——//——

2.5

601

58

820

——//——

2.5

601

58

850

——//——

2.45

627

60