2. Запишите условия задачи.
Дано: 58÷60 HRC
стойкость к коррозии
Найти: режим обработки
3. Определите, какая химико-термическая обработка обеспечит эксплуатационные свойства изделий.
Азотирование – процесс химико-термической обработки, с помощью которого можно получить поверхностный слой с особо высокой твердостью, износостойкостью, повышенной усталостной прочностью и сопротивлением коррозии в водной среде, паровоздушной и влажной атмосфере.
4. Назначьте режим обработки.
Процесс азотирования состоит в выдержке в течение довольно длительного времени (до 69 ч) деталей в атмосфере аммиака при 500÷600ºС. Азотирование проводят в стальных герметически закрытых ретортах, в которые поступает аммиак. Реторту помещают в нагревательную печь. Поступающий из баллона аммиак при нагреве разлагается на азот и водород:
NH3 → 3H + N.
Активные атомы азота проникают в решетку α-железа и диффундируют в ней. Образующиеся при этом нитриды железа еще не обеспечивают достаточно высокой твердости. Высокую твердость азотированному слою придают нитриды легирующих элементов, прежде всего хрома, молибдена, алюминия.
Азотированию обычно подвергают готовые изделия, прошедшие механическую и окончательную термическую обработку (закалку с высоким отпуском 600÷675ºС, температура которого выше максимальной температуры азотирования).
5. Опишите структуру.
После такой термической обработки металл приобретает структуру сорбита, имеющую высокую прочность и вязкость. Эта структура сохраняется в сердцевине детали и после азотирования. Высокая прочность металлической основы необходима для того, чтобы тонкий и хрупкий азотированный слой не продавливался при работе детали. Высокая твердость азотирования достигается сразу и не требует последующей термической обработки. Это важное преимущество процесса азотирования. Азотированный слой сохраняет высокие свойства при нагреве до 500ºС.
6. Запишите ответ.
Закалка с отпуском при 600÷675ºС с последующим азотированием при 500÷600ºС. Структура – сорбит. Твердость поверхности деталей 58÷60 HRC, сердцевины 35 HRC.
3.2. Сложные задачи Задачи по разбору структурных превращений происходящих в сталях при разных режимах обработки
1. Прочитайте условия задачи.
В структуре углеродистой стали с содержанием углерода 0,75% после одной закалки обнаруживается только мартенсит, а после другой – мартенсит и 25% феррита. Приведите на диаграмме состояния железо – цементит ординату, соответствующую составу стали, укажите принятую в данном случае температуру нагрева под закалку. Как такая обработка называется? Какие превращения произошли при нагреве и охлаждении стали? Какому режиму следует отдать предпочтение и почему?
2. Запишите условия задачи.
Дано: ω(С) = 0,75%;
1 структура из мартенсита;
2 структура из мартенсита и феррита
Найти: tзак -?
3. Начертите диаграмму состояния железо-цементит и в каждой области укажите структуры.
4. Проведите вертикальную линию, соответствующую составу заданного в задаче сплава.
5. Найдите точку пересечения вертикальной линии
с линией GS (Ас3 ) .
6. Найдите значение температуры Ас3 .
Ас3 = 740ºС.
7. Найдите температуру закалки по формуле
для доэвтектоидных сталей.
t = Ас3 + (30 ÷ 50ºС);
t зак = 740 + (30 ÷ 50ºС) = 770 ÷ 790ºС.
8. Опишите структурные превращения.
При нагреве образовалась структура, состоящая из мелкозернистого аустенита. После закалки образовалась структура, состоящая из мелкоигольчатого мартенсита.
9. Дайте определение этому виду обработки.
Вид обработки, при которой образуется структура, состоящая только из мартенсита, называется полной закалкой.
10. Найдите температуру закалки, при которой образуется структура, состоящая из мартенсита и феррита.
Структура, состоящая из мартенсита и
25% феррита, образуется из структуры,
состоящей из аустенита и феррита. Таким
образом, температура закалки должна
быть ниже температуры Ас3 :
<
Ас3.
11. Дайте определение этому виду обработки.
Вид обработки, при которой образуется структура, состоящая из феррита и мартенсита, называется неполной закалкой.
12. Ответьте на основной вопрос задачи.
Для доэвтектоидных сталей рекомендуют полную закалку, так как структура мартенсита обеспечивает лучшие прочностные свойства стали. Неполная закалка не обеспечивает необходимую высокую твердость и прочность из-за присутствия в структуре феррита, который обладает высокой пластичностью.
13. Запишем полученный ответ.
Для стали с 0,75% углерода рекомендуется полная закалка с температурой 770÷790ºС, при которой образуется структура только из мартенсита. Такая структура обеспечивает высокие прочностные характеристики стали.