Влияние температуры закалки на структуру и свойства стали

Влияние температуры отжига на структуру и свойства стали

Порядок выполнения работы

Изучение микроструктуры термически обработанных сталей выпол­няется при определённых увеличениях. На каждом микрошлифе просматривается несколько полей, выявляется участок с наиболее характер­ной структурой и выполняется её зарисовка.

Микрошлиф 1 – сталь 45 после отжига (температура нагрева 860 °С - правильный нагрев). При правильном нагреве создаётся мелкое зер­но аустенита, а при последующем охлаждении из него образуются мел­кие равноосные (округлой формы) зёрна феррита и пластинчатого пер­лита (рис. 30, а). Такая структура, обеспечивает твёрдость стали НВ 190 и ударную вязкость КСU = 0,5 MДж/м².

Микрошлиф 2 – сталь 45 после отжига (температура нагрева 1000 °C – перегрев). При перегреве зерно аустенита укрупняется и при охлаждении из него образуется весьма характерная структура, состоящая из крупных зерен перлита и игольчатых выделений феррита - структура Видманштетта (рис. 30, б). Твёрдость стали такая же, как у микрошлифа 1, а ударная вязкость КСU = 0.1 МДж/м².

Снижение ударной вязкости обуславливается разрушением стали по мало прочным игольчатым выделениям феррита.

Наличие структуры Видманштетта в стали является браковочным критерием заготовок и деталей. Структура Видмэнштетта устраняется отжигом или нормализацией с правильной температурой нагрева.

Микрошлиф 3 – сталь У8А после закалки (температура нагрева 780 °С – правильный нагрев). При правильном нагреве образуется мелкоигольчатый мартенсит закалки (рис. 31, а), поскольку длина игл мартенсита L определяется размерами зерна аустенита. Кристаллы мартенсита травятся слабо и ориентированны друг к другу под угла­ми 60 °С и 120 °С. Такая структура обеспечивает стали невысокую ударную вязкость КСU= 0,1 МДж/м², но она может быть значительно повышена отпуском. Мартенсит закалки с содержанием углерода 0,8 % соз­даёт твёрдость стали НRС_Э 62.

Микрошлиф 4 – сталь У8А после закалки (температура нагрева 900 °С – перегрев). При перегреве образуется крупное зерно аустенита, и поэтому в процессе закалки образуется крупноигольчатый мартенсит закалки (рис. 31, б).

По сравнению с микрошлифом 3 длина игл L возрастает примерно в 10 раз. Такое строение мартенсита снижает ударную вязкость стали до значений менее 0,1 МДж/м², т. е. сталь становится хрупкой. Последующий отпуск вязкость стали практически не повышает.

Твёрдость стали после закалки с перегревом существенно не отличается от твёрдости правильно закалённой стали.

Рис. 30. Схема структур стали 45:

а – после отжига - мелкие равноосные зёрна феррита (светлые) и перлита; б – после отжига с перегревом - крупные зёрна перлита иигольчатые выделения феррита (светлые) - структура Видманштетта

а) б)

Рис. 31. Схемы структур стали У8:

а – после закалки – мартенсит мелкоигольчатый; б – после за­калки с перегревом - мартенсит крупноиголъчатый

Наличие в структуре крупноигольчатого мартенсита свидетельствует о перегреве стали при закалке и является браком термической обработки. Для устранения этого брака выполняется отжиг или нормали­зация. После этого выполняется закалка, но уже с правильной темпе­ратурой нагрева.

Дата добавления: 2014-11-25