1. Выбрать режим закалки (tзакºС, время нагрева и выдержки в печи) для образцов из разных марок сталей, используя рис. 1, табл. 1 и 2, таблицу критических точек для сталей.
2. Измерить твёрдость образцов до закалки в единицах HRB и перевести их в единицы НВ.
3. Загрузить образцы в нагретые печи. Следить за температурой и временем нахождения образцов в печах.
4. Определить uкр для закаливаемых сталей и выбрать охлаждающие среды, которые должны обеспечить закалку данных сталей (см. табл. 3).
5. Ознакомиться по плакату или пособию со скоростями охлаждения, которые обеспечивают самые распространённые охлаждающие среды, назначить охлаждающие среды для образцов, предположить ожидаемый результат.
6. Охладить образцы в назначенных охлаждающих средах, измерить их твёрдость в единицах HRC и перевести в единицы НВ, оценить полученный результат, сравнить его с ожидаемым. Сделать вывод.
7. Для образцов из стали 45 построить график в координатах «твёрдость HRC – скорость охлаждения град/с», сделать вывод по данному графику.
|
|
8. Для образцов из разных марок стали и максимальной твёрдости, достигнутой при их закалке, построить график в координатах «твёрдость HRC – содержание углерода в стали в %», сделать вывод о закаливаемости сталей.
9. Сравнить и объяснить результаты полной и неполной закалки стали 45. Сделать выводы (см. рис. 6).
10. Рассмотреть в металлографический микроскоп и зарисовать микроструктуру сталей после закалки, определить и оценить каждую из них (см. рис. 6 и плакат «Полная и неполная закалка стали»).
Содержание письменного отчета
1. Записать цель работы, суть и цель закалки.
2. Заполнить исходные данные и результаты проведения закалки по форме, приведенной в табл. 4.
3. Выполнить пункты 6, 7, 8, 9 и 10 задания.
4. Нарисовать графики зависимости твёрдости закалённой стали от скорости охлаждения HRC = f (Vохл) и содержания углерода HRC = f (% C).
5. Записать выводы по работе и по полученным результатам.
Контрольные вопросы
1. Что называется термообработкой (ТО)?
2. Перечислить порядок операций ТО.
3. Что необходимо помнить при выполнении операций ТО?
4. Что называется закалкой?
5. Цель закалки и как она достигается?
6. Как назначают (задают) температуру нагрева при закалке?
7. Как выбирают температуру нагрева при закалке?
8. В каких случаях необходимо применять полную, в каких неполную закалку?
9. Как определяют (назначают) время нагрева и выдержки детали в печи при закалке?
10. Как назначают (выбирают) охлаждающую среду при закалке?
11. Перечислите основные правила закалки.
12. Какие выводы следуют из проведённой лабораторной работы?
|
|
Литература
1. Арзамасов Б.Н. и др. Металловедение. М.: Машиностроение, 1986.
2. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1987.
3. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1979.
4. Мозберг Р.К. Материаловедение. М.: 1990.
№ опыта | Марка стали | Вид закалки (полная, неполная) | Режим закалки | Охлаждение | Критическая скорость Vкр | Твёрдость | Структура стали | |||||||
до закалки | после закалки | до закалки | после закалки | |||||||||||
tºС | время в печи, мин | охлаждающая среда | скорость охлаждения Vохл | |||||||||||
HRB | HB | HRC | HB | |||||||||||
полная | раствор NaOH в воде | |||||||||||||
полная | вода | |||||||||||||
полная | масло | |||||||||||||
полная | воздух | |||||||||||||
неполная | вода | |||||||||||||
У10 | неполная | вода | ||||||||||||
полная | вода |
Таблица 4 – Результаты проведенной закалки
Таблица 5 – Критические точки некоторых марок сталей
Марка стали | Критические точки, ºС | Марка стали | Критические точки, ºС | ||
АС1 | АС3 | АС1 | АС3 | ||
05кп | 50С2 | ||||
55С2 | |||||
60С2 | |||||
63С2 | |||||
70С2 | - | ||||
15Х | |||||
20Х | |||||
30Х | |||||
35Х | |||||
38Х | |||||
40Х | |||||
45Х | |||||
50Х | |||||
05Х | |||||
Х09 | |||||
Х | |||||
80, 85 | - | 9Х | |||
У7 | 45Х2 | ||||
У8 | - | 45Х3 | |||
У9А | - | 7Х3 | |||
У10 | - | 8Х3 | |||
У12 | Х12 | - | |||
У13 | Х14 | - | |||
15Г | Х17 | ||||
20Г | Х18 | ||||
30Г | 20Х13 | ||||
40Г | 3Х13 | - | |||
45Г | 4Х13 | ||||
50Г | 25Н | ||||
60Г | 30Н | ||||
65Г | 40Н | ||||
70Г | 50Н | ||||
У10Г | 10Н2 | ||||
У10Г2 | 40Н2 | ||||
У8Г | - | 13Н2 | |||
10Г2 | 12Н3 |
Продолжение таблицы 5
Марка стали | Критические точки, ºС | Марка стали | Критические точки, ºС | ||
АС1 | АС3 | АС1 | АС3 | ||
30Г2 | 25Н3 | ||||
Х9С2 | 38ХГН | ||||
35Г2 | 30Н3 | ||||
40Г2 | 40Х3 | ||||
45Г2 | 13Н5 | ||||
50Г2 | 40Н5 | ||||
30Т | ХГ | ||||
15М | 18ХГ | ||||
20М | 40ХГ | ||||
30М | 35ХГ2 | ||||
В1 | 50ХГ2 | ||||
Ф | 20ГМ | ||||
15ГС | 45ГМ | ||||
18Г2С | 50ГМ | ||||
27СГ | 30Г3М | ||||
35ГС | 35Г2М | ||||
36Г2С | 35Г2Ф | ||||
20ХН | 40Г2Ф | ||||
40ХН | ХВ5 | - | |||
45ХН | 3Х2В8 | - | |||
12ХН2 | 4Х8В2 | - | |||
12ХН3 | 35Х10 | ||||
20ХН3 | 60С2Н2К | ||||
30ХН3 | Н17Н2 | ||||
12Х2Н4 | 15НМ | ||||
20Х2Н4 | 20НМ | ||||
55СГ | 50НМ | ||||
15ХМ | 15ХР | ||||
30ХМ | 30ХР | ||||
35ХМ | 35ХР | ||||
35Х2М | 40ХР | ||||
ХМ5 | ХГС | ||||
Х12М | 20ХГС | ||||
35Х2М | 25ХГС | ||||
33ХС | 30ХГС | ||||
38ХС | 35ХГС |
Продолжение таблицы 5
Марка стали | Критические точки, ºС | Марка стали | Критические точки, ºС | ||
АС1 | АС3 | АС1 | АС3 | ||
40ХС | - | 30ХГСН | |||
4ХС | 18ХГТ | ||||
6ХС | 30ХГТ | ||||
9ХС | 18ХГ | ||||
60ХС2 | 30ХНГ | ||||
15ХФ | 30Х2ГН2 |
|
|
Рисунок 2 – Диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита стали 0,8 % С: 1 – линия начала распада аустенита; 2 - линия конца распада аустенита; МН – линия (температура) начала мартенситного превращения; МК – линия (температура) конца мартенситного превращения; V1, V2, V3, V4 – скорости непрерывного охлаждения; VКР – критическая скорость закалки (минимальная скорость охлаждения, при которой получается структура «мартенсит»).
Р.S. при скоростях охлаждения Vохл > Vкр – также получается структура «мартенсит».
Сталь 20 (0,2% С)
Рисунок 3 – Диаграмма изотермического превращения аустенита
Сталь 45 (0,45% С)
Рисунок 4 – Диаграмма изотермического превращения аустенита
Сталь У10 (1% С)
Рисунок 5 – Диаграмма изотермического превращения аустенита
Рисунок 6 – Твердость мартенсита в зависимости от содержания углерода в стали.
Рисунок 7 – Изменение мартенситных (температур) точек МН и МК в зависимости от содержания углерода в стали.
Из рис. 7 следует, что для прохождения всего интервала температур мартенситного превращения (от Мн до Мк) сталей с содержанием углерода больше 0,6% (С>0,6%) необходимы температуры охладителя ниже комнатной (20ºС) и даже ниже нуля. Если интервал температур Мн – Мк пройти при закалке не удается, то часть аустенита не превратится в мартенсит, и структура после закалки представит собой М + А остаточный.