![]() Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу! ![]() Дисциплины:
Архитектура (936) ![]() |
![]() 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
Химический состав в %
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 Acт. 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).
![]() |