Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Вычертить график термической (химико-термической) с указанием температур нагрева, времени выдержки и скорости охлаждения стальной детали



Введение

 

Материаловедение изучает закономерности, определяющие строение и свойства материалов в зависимости от их состава и условий обработки, и является одной из основных дисциплин, определяющих подготовки инженеров-машиностроителей.

Несмотря на все более широкое использование неметаллических материалов, металлы и сплавы останутся и в ближайшем будущем основным конструкционным и инструментальным материалом. В последнее время широкое применение нашли композиционные материалы на основе металлов, полимеров и керамики.

Теория термической обработки является частью металловедения. Главное в металловедении это учение о связи между строением и технически важными свойствами металлов и сплавов. при нагреве их охлаждении изменяется структура металлического материала, что обусловливаем изменение механических, физических и химических свойств и влияет на его повеление при обработке и эксплуатации.

 


1. Расшифруйте марку стали Ст3Г, укажите температуру критических точек, химический состав, механические свойства, назначение стали

 

Сталь конструкционная углеродистая, обыкновенного качества. По ГОСТ 27772-88 сталь Ст3Г соответствует стали для строительных конструкций С255 и С285

 

Температура критических точек, °С

 

Ac1 Ac3 Ar3 Ar1 Mn
- - - - -

 

 

Химический состав

в %

C Si Mn Ni S P Cr Cu As
0.14-0.22 до 0.15 0.8-1.1 до 0.3 до 0.05 до 0.04 до 0.3 до 0.008 до 0.08

 

 

Назначение стали марки Ст3Г

 

Сталь используется для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках при температуре от -20 до 425 град.

 

 

2. Вычертите диаграмму состояния Fe-Fe3C и нанесите вертикальную линию, соответствующую содержанию углерода в стали



 

 

Рисунок 1 :Диаграмма состояния системы железо-цементит

 

 

Линия АВСD — линия ликвидус, линия AHJECF — солидус. Точка А соответствует температуре плавления железа (1 536ºС), точка D — температура плавления цементита (1 252ºС). Точки N и G соответствуют температурам полиморфного превращения железа.

В системе Fe-Fe3C на разных ярусах происходят эвтектичекое и эвтектоидное превращения. По линии ECF при температуре 1 147ºС происходит эвтектическое превращение: ЖС ↔ АЕ + ЦF. Образующаяся эвтектика называется ледебуритом.

Ледебурит (Л) — механическая смесь аустенита и цементита, содержащая 4,3% углерода.

По линии PSK при температуре 727ºС происходит эвтектоидное превращение: АС ↔ ФР + ЦК, в результате которого из аустенита, содержащего 0,8% углерода, образуется механическая смесь феррита и цементита. Эвтектоидное превращение происходит аналогично кристаллизации эвтектики, но не из жидкого, а из твердого раствора. Образующийся эвтектоид называется перлитом.

Перлит (П) — механическая смесь феррита и цементита, содержащая 0,8% углерода. Перлит состоит из пластинок цементита в ферритной основе, на травленном шлифе имеет блеск перламутра, отсюда и название — перлит. Зерно перлита состоит из параллельных пластинок цементита и феррита. Чем грубее и крупнее выделения цементита, тем хуже механические свойства перлита.



Аустенит, входящий в состав ледебурита, при температуре 727ºС также испытывает эвтектоидное превращение. Поэтому ниже температуры 727ºС ледебурит состоит из механической смеси перлита и цементита.

 

 

3. Опишите структурные превращения при нагреве и охлаждении стали

 

Рисунок 2: Кривая охлаждения с содержанием углерода 0,20 %

Сталь эвтектоидная с содержанием 0,8 % углерода. При нагреве до Ас1 (727 °С) превращений нет, и сталь имеет перлитную структуру. При Ac1 происходит превращение перлита в аустенит. Выше Ac1 до начала плавления сталь имеет аустенитную структуру. При температуре солидуса (для этой стали tc2) начинается плавление аустенита. От tc2 до tл2 (температура ликвидуса) проис­ходит плавление, и сталь состоит из аустенита и жидкого сплава. Выше tл2 сталь находится полностью в жидком состоянии.

При охлаждении до tл2 сталь находится в жидком сос­тоянии. При tл2 начинается кристаллизация аустенита. От tл2 до tс2 происходит кристаллизация аустенита и сталь состоит из аустенита и жидкого сплава. От tл2 до Ar1 (727 °С) сталь состоит из аустенита. При Ar1 происходит превращение аустенита в перлит. Ниже Ar1 сталь имеет структуру перлита

 

 

4. Выбрать способ термической обработки стали для получения твердости поверхностного слоя более 60 НRC

 

 

Нормализация (нормализационный отжиг) — вид термической обработки стали.

При нормализации доэвтектоидные стали нагреваются до температуры на 50 °C выше критической точки завершения превращения избыточного феррита в аустенитAC3, а заэвтэктоидные до температуры на 50 °C выше точки завершения превращения избыточного цементита в аустенит A. Нагревание ведется до полной перекристаллизации. Охлаждение производится на воздухе в цехе. В результате сталь приобретает мелкозернистую, однородную структуру. Твердость, прочность стали после нормализации выше на 10-15 %, чем после отжига[1].



Структура низкоуглеродистой стали после нормализации феррито - перлитная, такая же, как и после отжига, а у средне- и высокоуглеродистой стали — сорбитная. В некоторых случаях нормализация может заменить для низкоуглеродистой стали отжиг, а для высокоуглеродистой — закалку с высоким отпуском. Часто нормализацию используют для подготовки стали к закалке. Нормализация обеспечивает большую производительность и лучшее качество поверхности при обработке резанием

Для получение максимальной HRC для деталей стали марки Ст3Г

рекомендуется выполнить закалку и отпуск .

 

 

Вычертить график термической (химико-термической) с указанием температур нагрева, времени выдержки и скорости охлаждения стальной детали

(График термической обработки )

 

6. Опишите предполагаемую структуру стали после термической (химико-термической) обработки

 

Структура сталей, содержащих больше 0,8% углерода, состоит из зерен перлита и зерен цементита. Сталь Ст3Г - не более 0,20 % углерода.

П.+Ф.

Рисунок 4 Микроструктура заэвтектоидной углеродистой стали

Пластичность. 20

Придел прочности. 54

Твердость. 229

 

При нагреве углеродистой стали любой марки никаких изменений в ее структуре не происходит до температуры 720°. При температуре 720° в стали происходит первое очень глубокое изменение структуры: зерна перлита превращаются в зерна аустенита. Это превращение заключается в том, что пластинчатые зерна цементита, которые образовали как бы каркас внутри зерна перлита, растворяются в окружающем их железе и равномерно по нему распределяются. Получившееся из зерна перлита зерно аустенита представляет собой уже не сложное зерно чистого железа, внутри которого были заключены пластинчатые зерна цементита, а однородное зерно твердого раствора углерода в железе. Превращение зерен перлита в зерна аустенита происходит в углеродистой стали всех марок, когда температура металла достигает 720°. Эта очень важная для теории и практики термической обработки температура называется нижней критической температурой.

 

При нагреве углеродистых сталей выше 720° зерна аустенита будут увеличиваться, а зерна феррита уменьшаться, потому что зерна аустенита будут постепенно поглощать зерна феррита и растворять их в себе. Наконец, при какой-то температуре зерен феррита не останется вовсе — структура металла будет состоять из одних зерен аустенита. Та температура, при которой заканчивается полностью процесс растворения зерен феррита в зернах аустенита, называется верхней критической температурой.

 

Заключение:

Закреплены практические навыки по проведению термической обработки сталей. Проведены исследования структур после разных видов термической обработки для стали Ст3Г с соответствующим анализом

 

Список литературы :

 

1 Арзамасов Б.Н., Макарова В.И., Музова Г.Г. материаловедение: Учебник для вузов – 3-е издание. М.: Изд-во МГТУ им. И. Э. Баумана, 2002.

2 Материаловедение и технология металлов. Фетисов Г.Л., Картман М.Г. М.: Высшая школа, 2000.

3 Справочник по конструкционным материалам. Справочник./ Б.Н. Арзамасов и др.: Под ред. Б. М. Арзамасова. – М.: изд-во МГТУ им. Баумана, 2005.80).

 


Просмотров 1237

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!