Теоретические сведения по теме работы

ЧАСТЬ № 2. ОТПУСК ЗАКАЛЕННОЙ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

Цель работы:

1) Ознакомиться с процессами, происходящими при отпуске закаленной стали. 2) Изучить влияние температуры нагрева закаленной стали на твердость.

Сталь в закаленном состоянии очень хрупка и ненадежна в эксплуатации.
Термическая операция по отпуску стали проводится с целью улучшения механических свойств — прочности, пластичности, ударной вязкости, упругости Для снятия закалочных напряжений, получения окончательной структуры и свойств стали.
	Пересыщенный твердый раствор углерода в a-Fe (мартенсит) обладает большим запасом свободной энергии, и поэтому не является стабильным.
	Следовательно, при нагреве закаленной стали должен происходить распад пересыщенного твердого раствора.
	В зависимости от процессов, происходящих при отпуске, и от изменений структуры и свойств (рис. 1) различают три вида отпуска:
	Низкий (низкотемпературный)отпуск применяется для снятия закалочных напряжений, при этом сохраняется высокая твердость и износостойкость. 150-300°С.
	При таком отпуске получается структура, состоящая из частично обезуглероженного мартенсита и ε-карбидов.,
	она называется мартенсит отпуска
	Средний (среднетемпературный) отпуск применяется для придания стали высоких упругих свойств. 350-450°С
	При таком отпуске получается структура, состоящая из феррита и цементита (карбидов),
	она называется трооститом отпуска
	Высокий (высокотемпературный) отпуск применяют для улучшения стали: наряду с высокой прочностью сталь обладает высоким уровнем ударной вязкости (надежностью). 500-600°С
	При таком отпуске получается структура, состоящая из феррита и цементита (карбидов),
она называется сорбит отпуска

Результаты эксперимента:

Таблица 1

Результаты отпуска стали

Марка стали	№ образца	Твердость после закалки, HRC	Температура отпуска, °С	Время отпуска, мин	Твердость образца после отпуска, HRC	Структура стали
						Мартенсит отпуска
					Тростит отпуска
	37.5				Сорбит отпуска
						Мартенсит отпуска
					Тростит отпуска
	55.5				Сорбит отпуска
У12						Мартенсит отпуска
					Тростит отпуска
					Сорбит отпуска

Рис. 2. Графики изменения твердости закаленной стали в зависимости
от температуры отпуска

Таблица 2

Механические и эксплуатационные свойства сталей после отпуска

Виды отпуска	Механические свойства (макс. значения)	Эксплуатационные свойства (макс. значения)	Для каких деталей применяется
Низкий (200 °С)	Прочность, твердость	Износостойкость	Режущий и измерительный инструмент, детали после закалки и цементации
Средний (400 °С)	Предел упругости	Выносливость	Рессоры, пружины, упругие элементы
Высокий (600 °С)	Пластичность, ударная вязкость	Надежность	Детали машин, работающие при динамических нагрузках
Выводы:
Цель отпуска - снятие закалочных напряжений, получение окончательной структуры, требуемых механических и эксплуатационных свойств. Структуру и свойства стали после отпуска определяет температура нагрева закаленной стали. Твердость стали уменьшается с увеличением температуры отпуска. Это связано со структурными изменениями в стали, происходящими в процессе нагрева и выдержки. При нагреве закаленной стали происходит распад пересыщенного твердого раствора - мартенсита. При низком отпуске происходит снятие закалочных напряжений, твердость практически не изменяется. При среднем отпуске происходит распад мартенсита, образуется феррито-цементитная смесь - тростит отпуска. Твердость уменьшается. При высоком отпуске феррит все больше обедняется по углероду, при этом происходит коагуляция карбидов - образуется структура сорбит отпуска, твердость которого меньше тростита отпуска. На твердость феррито-цементитной смеси, полученной в процессе отпуска, влияет дисперстность карбидов. С увеличением температуры отпуска происходит увеличение карбидов - твердость уменьшается.

Дата добавления: 2017-01-13