3. Оформление отчета

Отчет о данной работе должен содержать следующее.

1. Название и цель работы.

2. Краткую характеристику применяемых сталей.

3. Особенности термической обработки легированных сталей.

4. Таблицы с экспериментальными данными.

5. График зависимости твердости легированных сталей (НВ) от ско­рости охлаждения (печь, воздух, масло, вода).

6. Г рафик зависимости твердости легированных сталей (НВ) от тем­пературы отпуска (tom)-

7. Выводы, объясняющие полученные экспериментальные зависимо­сти.

Техника безопасности

1. Помещать образцы в печь и извлекать их необходимо только кле­щами.

2. При зачистке образцов на наждачном круге необходимо помещать их на специальную полочку перед кругом, в противном случае образец может вырвать из рук.

3. При работе на наждачном круге необходимо надевать защитные

очки.

4. При работе на наждачном круге не стоять в плоскости его враще­ния.

5. Зачистка образцов от окалины ведется торцевой поверхностью наждачного круга.

6. Не испытывать на приборе Бринелля образцы твердостью свыше 450 НВ во избежание разрушения образца и травмирования окружающих.

7. При испытании на твердость по методу Роквелла необходимо убе­диться, что на испытуемой поверхности нет закалочных трещин. При по­падании в трещину алмазного конуса может произойти выход прибора из строя.

8. При обнаружении каких-либо неисправностей прибора и оборудо­вания немедленно прекратить работу и сообщить о неисправности препо­давателю или учебному мастеру.

Контрольные вопросы

1. К каким группам по назначению относятся стали марок 40Х, Р18, 12Х18Н10Т?

2. В чем различие термической обработки легированных сталей от углеродистых?

3. Объясните изменение твердости легированных сталей в зависимо­сти от вида термообработки и химического состава.

Термическая обработка сталей 30 и зохгса цель работы

Установить влияние легирующих элементов на свойства сталей по­сле термической обработки и экспериментально определить их прокали­ваемость.

1. Теоретическая часть

Конструкционные стали являются материалами для изготовления де­талей машин, станков, механизмов. В отличие от углеродистых сталей ле­гированные имеют повышенную прочность и твердость в сочетании с вы­сокой пластичностью и ударной вязкостью.

В качестве легирующих элементов чаще используют сравнительно недорогие и недефицитные элементы - марганец, кремний и хром.

Легированные стали обладают меньшей критической скоростью за­калки, а следовательно, лучшей прокаливаемостью. Кроме того, после термической обработки они имеют более мелкое зерно и более дисперсные структуры. Благодаря большей прокаливаемости и меньшей критической скорости закалки замена углеродистой стали легированной позволяет про­водить закалку деталей в менее резких охладителях (масло), что уменьша­ет деформацию изделий и опасность образования трещин. Легированные стали применяют поэтому не только для крупных изделий, но и для изде­лий небольшого сечения, имеющих сложную форму.

Легирующие элементы повышают устойчивость мартенсита к отпус­ку и задерживают коагуляцию карбидов. После одинаковой температуры отпуска легированная сталь будет иметь более высокую твердость, проч­ность, но несколько меньшую пластичность. Прочность стали после улуч­шения повышается за счет упрочнения ферритной основы (сохраняется большая плотность дефектов строения) и увеличивается дисперсность кар­бидных частиц.

1. Прокаливаемость сталей

Величина прокаливаемости является одним из главных критериев обоснованного выбора марки стали для изготовления деталей машин, станков, механизмов и инструментов.

Под прокаливаемостью понимается глубина закаленной зоны. За глубину закаленной зоны принято считать расстояние от поверхности до слоя, где в структуре будут примерно одинаковые объемы мартенсита и троостита.

Полумартенситную зону принимают в качестве критерия прокали­ваемости потому, что ее легко определить по микроструктуре, но еще проще по твердости.

Прокаливаемость тем выше, чем меньше критическая скорость за­калки, то есть чем выше устойчивость переохлажденного аустенита. Леги­рованные стали вследствие более высокой устойчивости переохлажденно­го аустенита и соответственно меньшей критической скорости охлаждения прокаливаются на большую глубину, чем углеродистые. Сильно повыша­ют прокаливаемость хром, марганец, молибден и малые добавки бора, ме­нее сильно влияют никель и кремний. Прокаливаемость особенно возрас­тает при одновременном введении в сталь нескольких легирующих эле­ментов. Это происходит только в том случае, если легирующие элементы растворяются в аустените. Если они образуют карбиды, то прокаливае­мость уменьшается. Карбиды служат готовыми зародышами, облегчаю­щими распад аустенита.

Сильно влияет на прокаливаемость величина зерна аустенита. С рос­том зерна глубина закаленного слоя возрастает, поэтому увеличение тем­пературы и длительности нагрева повышают прокаливаемость.

Характеристикой прокаливаемости является критический диаметр - максимальное сечение, прокаливающееся в данном охладителе на глубину, равную радиусу изделия.

Зная критический диаметр, можно правильно выбрать сталь для де­талей определенных размеров и назначения. Прокаливаемость каждой ста­ли определяется экспериментально.

2. Конструкционная углеродистая сталь 30

Является среднеуглеродистой сталью и применяется для изготовле­ния деталей различного назначения во всех отраслях машиностроения. Химический состав стали приведен в табл. 1.

Химический состав стали 30, %

1 С	Si	Мп	S	Р	Сг	Си	Ni	As
			Не более
0,27- 0,35	0,17- 0,37	0,50- 0,80	0,04	0,035	0,25	0,25	0,25	0,08

Таблица 1

Эту сталь применяют после нормализации, улучшения и поверхно­стной закалки. В отожженном состоянии хорошо обрабатывается резани­ем.

Структура стали после охлаждения на воздухе - ферритно-перлитная. Механические свойства стали после нормализации: а_в=490 МПа, о₀,2~

295 МПа, <?5 = 21 %, у =50 %. Прокаливаемость стали низкая; критический диаметр после закалки в воде не превышает 18 мм, а в масле 9 мм (50 % мартенсита). В связи с этим их следует применять для изготовления не-

больших деталей или более крупных, но не требующих сквозной прокали­ваемости.

3. Конструкционная легированная сталь ЗОХГСА

Из низколегированной среднеуглеродистой стали ЗОХГСА (хроман- сил) изготовляют многие детали машин (коленчатые валы, валы, оси, што­ки, шатуны, ответственные детали турбин и компрессорных машин), лис­ты, трубы для ответственных сварных конструкций. Для придания ей не­обходимых эксплуатационных свойств проводят закалку и высокий отпуск (улучшение). Сталь закаливается от 860 °С в масле (крупные детали охла­ждают в воде). Высокий отпуск проходит при 690...710 °С. После тер- .. мообработки о_в = 1040 МПа, ст₀.,2 = 940 МПа, 5₅ = 19 %, \(/ = 62 %. Критиче­ский диаметр прокаливаемости (50% мартенсита) для закалки в воде

Химический состав стали ЗОХГСА, %

60. .90 мм и в масле 34.. .60 мм. Химический состав стали приведен в табл. 2.

С	Si	Мп	Сг	р	S	Си | Ni
				Не более
0,28- 0,34	0,90- 1,20	0,80- 1,10	_ о ОО о о	0,025	0,025	0,30	0,30

Таблица 2