Превращения, происходящие при термической обработке.
Главная цель нормализации является измельчение зерна в сердцевине детали и устранение цементитной сетки в поверхностном слое, после цементации. Грубая цементитная сетка постепенно разрушается, растворяется пограничный цементит. Но из-за длительного нагрева диффузионные процессы начинают активизироваться, и может произойти обезуглероживание, т.е. углерод перейдет из поверхности в окружающую среду, что нельзя допустить. Содержание углерода в наружной зоне не должно стать меньше заданного, чтобы не произошло уменьшения твердости, ухудшения восприимчивости к последующей закалке. Охлаждают деталь на воздухе.
Для повышения механических свойств
(прочности и твердости), и измельчения
зерна на поверхности (так как температура
нормализации для поверхности будет
перегревом, вследствие чего будет
крупное зерно) проводим закалку получая
мартенситную структуру. Изделие нагреваем
до аустенитного состояния, выдерживаем
для прохождения аустенизации, а затем
охлаждаем с большой скоростью в масле.
В результате бездиффузионного распада
аустенита получим мартенситную структуру
с выделением карбидов типа
в
поверхностном слое, и в сердцевине
образуется мартенсит с ферритом, так
как была закалка с МКИ (межкритического
интервала)
То есть в результате получаем на поверхности мартенсит с большим содержанием углерода (он более твердый) и карбиды, а в сердцевине более мягкий и менее хрупкий малоуглеродистый мартенсит с ферритом.
Проводим низкий отпуск в результате из мартенсита уходит часть углерода и легирующих элементов. Вследствие этого снимаются напряжения.
Структура и свойства стали
После термообработки получаем структуру в сердцевине феррит + мартенсит отпуска или нижний бейнит, в поверхностном слое - мартенсит отпуска и карбиды.
Механические свойства в «сыром» состоянии:
Предел кратковременной прочности σв = 950 МПа.
Предел пропорциональности σт = 750 МПа.
Относительное удлинение при разрыве δ = 11%.
Относительное сужение ψ = 55%.
Ударная вязкость aн = 100 Дж/см2.
Механические свойства в после термообработки:
Предел кратковременной прочности σв = 1330 МПа.
Предел пропорциональности σт = 1180 МПа.
Рисунок 10. Изотермическая кривая распада аустенита для стали 20ХГН2Т (взята как наиболее близкая).
Рисунок 11. Изотермическая кривая распада аустенита для стали 20Р
Рисунок 12. Изотермическая кривая распада аустенита для стали 20кп
Можно расчетным путем вычислить температуру начала мартенситного превращения по формуле Попова:
Мн = 520 - 320·(%С) - 45·(%Mn) - 30·(%Cr) - 20·(%Ni + %Mo) - 5·(%Si + %Cu)
Для стали 15ХГН2ТА:
Мн = 520 - 320·0.155 - 45·0.85 - 30·0.85 - 20·(1.6 + 0) - 5·(0.27 + 0) ≈ 373° С
Ленточные пилы изготавливаются из стали 9ХФ.