А. А. РАУБА, А. А. РАЖКОВСКИЙ, С. В. ПЕТРОЧЕНКО,

Т. Г. БУНЬКОВА

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ

«ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ»

ОМСК 2012

Министерство путей сообщения Российской Федерации

Омский государственный университет путей сообщения

__________________

А. А. Рауба, А. А. Ражковский, С. В. Петроченко, Т. Г. Бунькова

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ

«ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ»

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний к лабораторным работам

для студентов очного и заочного обучения

Омск 2012

УДК 620.22 (076.5)

ББК 34.651 я7

Б 95

Материаловедение. Раздел «Термическая обработка стали»: Методические указания к лабораторным работам для студентов очного и заочного обучения / А. А. Рауба, А. А. Ражковский, С. В. Петроченко, Т. Г. Бунькова; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2012. 36 с.

В методических указаниях представлены пять лабораторных работ, в которых рассмотрены основные вопросы термической обработки стали, фазовые и структурные превращения в стали при ее нагреве и охлаждении.

Методические указания к лабораторным работам предназначены для студентов 1-го, 2-го и 3-го курсов, изучающих дисциплины «Материаловедение» и «Материаловедение и технология конструкционных материалов», очной и заочной форм обучения.

Библиогр.: 3 назв. Табл. 1. Рис. 9.

Рецензенты: доктор техн. наук А. В. Бородин;

доктор техн. наук В. В. Акимов

________________________

© Омский гос. университет

путей сообщения, 2012

Оглавление

Введение.....................................................................................................................5

Лабораторная работа 1. Фазовые превращения в стали при нагреве...................6

Лабораторная работа 2. Фазовые и структурные превращения в стали

при охлаждении.........................……………..................9

Лабораторная работа 3. Отжиг и нормализация...................................................16

Лабораторная работа 4. Закалка стали...................................................................22

Лабораторная работа 5. Отпуск закаленной стали...............................................28

Библиографический список.....................................................................................32

ВВЕДЕНИЕ

Термической обработкой называется технологический процесс, включающий нагрев стали до определенной температуры, выдержку при этой температуре и охлаждение с определенной скоростью. Применяется для получения материала с заданными свойствами путем изменения его фазового состава и перераспределения компонентов, размеров и формы кристаллических зерен, вида дефектов, их количества и распределения. К термической обработке относятся отжиг, закалка, отпуск, старение. Цель термической обработки стали – изменение ее структуры, обеспечивающее заданные свойства с сохранением формы и размеров детали.

Термическая обработка вызывает изменения в структуре материала в том случае, если в сплаве происходят превращения, вызванные полиморфизмом, диффузией компонентов или изменением растворимости одного компонента в другом. Часто эти процессы могут происходить одновременно и оказывать существенное влияние на структуру и свойства материалов.

Режим любой термической обработки сплава можно представить графически в координатах «температура – время». Причем в большинстве случаев решающая роль в получении заданной структуры и определенных свойств принадлежит скорости охлаждения.

Термическая обработка сплавов может быть предварительной или окончательной. Предварительной обработке подвергают в основном заготовки (поковки, отливки) для улучшения обрабатываемости, снижения твердости, исправления дефектов структуры и т. д., окончательной обработке – в основном готовые детали для получения свойств, необходимых в эксплуатации. Термическая обработка, может быть, простой и состоять из одной операции, например, отжига или нормализации, и сложной, состоящей из нескольких операций, например, из отжига, закалки и отпуска.

Термической обработкой можно изменять свойства одного и того же сплава в широких пределах. Это позволяет за счет увеличения прочности и твердости без существенного снижения пластичности повысить допустимые напряжения в материалах, таким образом, уменьшить размеры и массу деталей машин при сохранении или повышении их эксплуатационной надежности и долговечности.

Лабораторная работа 1

ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СТАЛИ ПРИ НАГРЕВЕ

Цель работы: изучить фазовые превращения в перлите при его перекристаллизации в аустенит и процесс роста зерна аустенита при нагреве; получить практические навыки определения действительного размера зерна по эталонам ГОСТ 5639-82, выбора рациональной температуры нагрева углеродистой стали в зависимости от содержания в ней углерода и в проведении нормализации образцов из перегретого металла; оценить влияние размера зерна на свойства стали.