- •«Материаловедение и технология конструкционных материалов»
- •Лабораторная работа № 2
- •Лабораторная работа № 3
- •Лабораторная работа № 4 диаграмма состояния сплавов «железо-углерод» цель работы
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Фазы на диаграмме Fe-c
- •1.4 Двухфазные структуры на диаграмме Fe-c
- •1.5 Фазовые превращения сплавов
- •Микроструктурный анализ железоуглеродистых сплавов в равновесном состоянии цель работы
- •I. Теоретическа часть
- •Техническое железо
- •Серый чугун
- •Ковкий чугун
- •Высокопрочный чугун
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Измерение твердости по Бринеллю
- •Измерение твердости микроскопом мир: а - внешний вид микроскопа; б - отсчет по шкале микроскопа
- •Расчетная часть
- •Твердость по методу Роквелла
- •Цель работы
- •1.Теоретическая часть
- •Отжиг п рода
- •Нормализация
- •Температурные интервалы нагрева стали при термообработке: а - отжиг II рода и закалка; б - нормализация
- •1.3. Закалка
- •Твердость образцов после термообработки
-
Нормализация
Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку АСз на 30...50 °С, а заэвтектоидной стали выше Асш также на 30...5О °С, выдержке до завершения фазовых превращений и охлаждении на воздухе. Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру,
Температурные интервалы нагрева стали при термообработке: а - отжиг II рода и закалка; б - нормализация
полученную при литье, прокатке, ковке или штамповке. Ускоренное охлаждение на воздухе приводит к распаду аустенита при более низких температурах, что повышает дисперсность ферритно-цементитной структуры и увеличивает количество перлита или, точнее, квазиэвтектоида типа сорбита или троостита. Это повышает на 10... 15 % прочность и твердость нормализованной средне- и высокоуглеродистой стали по сравнению с отожженной.
Нормализация горячекатаной стали повышает ее сопротивление хрупкому разрушению, что характеризуется снижением порога хладноломкости и повышением работы развития трещин.
Для низкоуглеродистых сталей нормализацию можно применять вместо отжига.
1.3. Закалка
Закалкой называют вид термообработки, при которой доэвтектоид- ную сталь нагревают выше АСз на 30...50 °С, а заэвтектоидную сталь выше Aci на 15...20 °С, выдерживают при этой температуре и охлаждают со скоростью выше критической.
Скорость охлаждения выбирают таким образом, чтобы полиморфные превращения, связанные с переходом Fey в Fea, проходили в условиях отсутствия диффузии и самодиффузии. При комнатной температуре скорость диффузии атомов углерода и железа в структуре сплава практически равна нулю. Таким образом при бездиффузионном превращении Fey в Fea весь углерод, находящийся в структуре аустенита, остается в твердом растворе и образуется пересыщенный раствор углерода в Fea, называемый мартенситом. Резкое повышение концентрации углерода в кристаллической решетке железа вызывает ее сильное искажение, превращая из кубической в тетрагональную. С увеличением содержания углерода в сплаве степень тетрагональности кристаллической решетки (отношение высоты ячейки к ее основанию) возрастает, что ведет к росту внутренних напряжений. Кроме того, превращение аустенита в мартенсит сопровождается увеличением удельного объема, которое ведет к повышению внутренних напряжений, фазовому наклепу, измельчению блочной структуры и, в конечном результате, повышению плотности дислокаций до 10 .. 1012 см-2, что ведет к повышению прочности, твердости и резкому падению пластичности.
Доэвтектоидные стали нагревают под закалку до температуры на 30...50 РС выше точки Асз- В этом случае происходит полная перекристаллизация ферритно- перлитной структуры в аустенитную, а при охлаждении со скоростью выше критической образуется мартенсит. Закалку от температур, соответствующих межкристаллическому интервалу (Аа... Асз),не применяют, т.к. при нагреве в структуре сплава остается избыточный феррит, который после охлаждения остается в закаленной структуре и снижает прочность сплава
Заэвтектоидные стали под закалку нагревают несколько выше Ас1 При таком нагреве образуется аустенит при сохранении некоторого количества вторичного цементита. После охлаждения структура стали состоит из мартенсита и нерастворимых частиц карбида, обладающих высокой твердостью. Для большинства заэвтектоидных сталей перегрев выше критической точки Aci больше 15...20 °С, как правило, не допускается, т.к. он способствует росту зерна, что приводит к снижению прочности и сопротивления хрупкому разрушению.