В лабораторных электрических печах

Нормы времени нагрева стальных заготовок

Методические указания по выполнению работы

Студенты получают образцы различных марок углеродистых сталей. Для группы студентов в 2-3 человека преподаватель указывает конкретные марки стали для проведения экспериментов (ВСт3; 10; 45; У8; У12).

Студенты определяют содержание углерода в стали по обозначению марки. Зная содержание углерода, выбирают по диаграмме состояния системы «железо-цементит» оптимальную температуру закалки для данной стали.

Исходя из температуры нагрева и размеров образцов, студентам необходимо выбрать время нагрева образцов в печи.

Время нагрева стали под закалку складывается из времени прогрева образца до заданной температуры и времени выдержки при температуре закалки. Длительность выдержки при температуре закалки определяется временем, необходимым для превращения исходной структуры в аустенит. Общее время нагрева под закалку можно определить по данным табл. 1, в которой приведены нормы нагрева стали при термической обработке в лабораторных электрических печах.

Скорость охлаждения, обеспечивающая получение структуры мартенсита, определяется экспериментально. Наиболее распространенными охлаждающими средами в термических цехах являются вода и водные растворы солей и щелочей, минеральные масла, возможно применение в качестве охлаждающей среды воздуха (спокойного или циркулирующего). Охлаждая образцы, нагретые до температур закалки в различных средах, определяют оптимальную среду охлаждения. Образцы, получившие в результате нагрева и охлаждения структуру мартенсита (твердость стали соответствует значению на рис. 2), являются закаленными. Образцы, не получившие максимально возможной твердости для данной стали, закаленными не являются.

Таблица 1

Температура нагрева, °С	Форма детали
Круг	Квадрат	Пластина
Продолжительность нагрева в минутах
На 1 мм диаметра На 1 мм толщины
	2,0	3,0	4,0
	1,5	2,2	3,0
	1,0	1,5	2,0
	0,8	1,2	1,6
	0,4	0,6	0,8

Кроме того, в ходе данной лабораторной работы готовятся закаленные образцы для проведения следующей лабораторной работы – «Отпуск закаленной углеродистой стали». Производится закалка 3-4 образцов одной марки стали, которые будут подвергнуты на следующем занятии отпуску при различных температурах.

Все результаты проведенного эксперимента сводятся в таблицу 2.

Таблица 2

Результаты эксперимента: твёрдость сталей после охлаждения

№ п/п	Марка стали	Режим закалки	Твердость, НRС	Структура
Темпе-ратура нагрева, °С	Время нагрева, мин.	Среда охлаждения, °С/c

По результатам работы студенты строят следующие графики:

а) зависимость твердости стали от скорости охлаждения (принимая скорость охлаждения: в воде – 600 °С/с, в масле – 150 °С/с, на воздухе – 30 °С/с);

б) зависимость твердости закаленной стали от содержания углерода.

Содержание отчета

1. Название и цель работы.

2. Краткие сведения о выборе оптимальных температур закалки и скорости охлаждения углеродистых сталей.

3. Таблица с данными по твердости сталей до и после термообработки, графики по результатам работы.

4. Выводы по проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. В каком температурном интервале образуется сорбит при изотермическом превращении аустенита?

2. К чему приводит повышение температуры нагрева доэвтектоидной стали под закалку от (Ас ₁ + 50°) до (Ас ₃ + 50°)?

3. Почему мартенсит имеет тетрагональную решетку?

4. С какой целью проводят закалку стали?

5. Чем отличается перлит от сорбита и троостита?

6. От чего зависит степень дисперсности (размер зерна) продуктов перлитного превращения?

8. От чего зависит температура нагрева стали под закалку?

9. Чем отличается мартенсит от аустенита, из которого он образовался?

10. Чем отличается структура стали У12 после закалки с температуры (Ас ₁ + 50°) от структуры после закалки с температуры (Ас _cm + 50°)?

11. Как влияет повышение содержания углерода в доэвтектоидной стали на температуру нагрева стали под закалку?

12. Что является обязательным результатом закалки?

13. Каков механизм перлитного превращения?

14. От чего зависит закаливаемость стали (твердость после закалки)?

15. Как называется пересыщенный твердый раствор углерода в a-железе?

16. Как изменяются свойства закаленной стали при увеличении содержания углерода до 0,8 %?

17. Чем объясняется высокая твердость и прочность закаленной стали?

18. Объясните, почему для конструкционных сталей не применяют закалку от температур несколько выше Ас ₁.

19. Почему при закалке необходимо охлаждать сталь со скоростью выше критической?

20. Что такое критическая скорость охлаждения?

21. Чем объясняется устойчивость и неустойчивость аустенита в различных температурных интервалах?

22. Каков механизм мартенситного превращения?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

Дата добавления: 2014-12-24