Богодухов С.И., Бондаренко Е.В., Проскурин А.Д. и др. Материаловедение и технологические процессы машиностроительного производства. Лабораторный практикум
Подождите немного. Документ загружается.
71
Приложение А
(справочное)
Фрагменты диаграммы железо-углерод
Рисунок А.1 – Фрагмент диаграммы железо-углерод:
высокотемпературная область
72
Рисунок А.2 – Фрагмент диаграммы железо-углерод: линия IE и участок линии BC
73
Рисунок А.3 – Фрагмент диаграммы железо-углерод:
линия SE
74
Рисунок А.4 – Фрагмент диаграммы железо-углерод: линия GS,
участок линии SE
75
Рисунок А.5 – Фрагмент диаграммы железо-углерод: линии GP и PQ
76
Рисунок А.6 – Фрагмент диаграммы железо-углерод: участок линии ВС
77
Рисунок А.7 – Фрагмент диаграммы железо-углерод: линия CD
78
79
6 Лабораторная работа № 6
Закалка углеродистых сталей
6.1 Цель работы
6.1.1 Изучение превращений переохлажденного аустенита при закалке
углеродистых сталей.
6.1.2 Ознакомление с технологическим процессом и получение практи-
ческих навыков назначения режимов закалки.
6.2 Общие сведения
6.2.1 Сущность и назначение закалки
В процессе изготовления детали машин подвергаются упрочняющей
термической обработке. Наиболее распространенным видом термической об-
работки углеродистых сталей является закалка с последующим отпуском.
Закалкой стали называется термическая обработка, заключающаяся в
нагреве стали выше температур фазовых превращений, выдержке при этой
температуре и охлаждении со скоростью выше критической. Возможность
изменения структуры и свойств сталей при термической обработке обуслов-
лена наличием фазовых превращений в твердом состоянии. При охлаждении
аустенита с различными скоростями достигается разная степень его переох-
лаждения. Вследствие этого возможно получение продуктов распада аусте-
нита, отличающихся по строению и свойствам.
6.2.2 Превращения аустенита при различных степенях переохла-
ждения
6.2.2.1 Перлитное превращение аустенита
При эвтектоидном превращении образуются фазы, резко отличающие-
ся по составу аустенита: феррит, почти не содержащий углерода (0,02 % С
при 727
0
С) и цементит, содержащий 6,67 % С. Поэтому распад аустенита
на ферритно-цементитную смесь сопровождается диффузией, перераспреде-
лением углерода и железа. Этот процесс протекает при относительно не-
больших скоростях охлаждения, позволяющих аустениту распадаться при
температурах 700-550
0
С и не ниже, т.к. скорость диффузии резко уменьша-
ется с понижением температуры. При этом образуется механическая смесь
кристаллов феррита и цементита, дисперсность которой возрастает по мере
снижения температуры превращения. Чем больше переохлаждение, тем
меньше сумма толщин двух пластинок феррита и цементита (таблица 6.1).
Такие структуры по мере повышения дисперсности кристаллов феррита и
цементита называются перлитом, сорбитом и трооститом (рисунок 6.1). С
80
увеличением степени дисперсности ферритно-цементитных структур твер-
дость, предел прочности и текучести повышаются.
а – перлит; б – сорбит; в – троостит
Рисунок 6.1 – Микроструктура углеродистой стали
Таблица 6.1 - Характеристики ферритно-цементитных структур
Структура Перлит Сорбит Троостит
Сумма толщин пласти-
нок, мкм
0,6-1,0 0,25-0,3 0,1-0,15
Твердость НВ 180-250 250-350 350-450
6.2.2.2 Мартенситное превращение аустенита
Если аустенит быстрым охлаждением переохладить до более низких
температур, при которых диффузионные процессы становятся невозможны-
ми и перераспределение углерода и железа не происходит, то его решетка
перестраивается без выделения углерода. В результате такого бездиффузион-
ного превращения образуется мартенситная структура, представляющая со-
бой пересыщенный
α-твердый раствор.
Мартенсит стали – перенасыщенный твердый раствор внедрения угле-
рода в
α-железе.
Если в равновесном состоянии растворимость углерода в
α-железе при
20
0
С не превышает 0,002 %, то его содержание в перенасыщенном α-
твердом растворе (мартенсите) может быть таким же, как в исходном аус-
тените, то есть достигать 2,14 % С. Мартенсит имеет тетрагональную решет-
ку с отношением параметров
1=
A
C
. Чем больше в мартенсите углерода, тем