ДРЕС

ЭЛЕКТРОННЫЙ АДРЕС [email protected]
Упражнения выполнить в тетрадях для самостоятельных работ. Конспект выполнить в
рукописном виде, сканировать и выслать по электронному адресу для проверки, указав фамилию
студента. Во время карантина, каждый студент выполняет задание и отправляет на электронную
почту. Ежедневно по итогам проверки выставляются оценки студентам в журнал
ЗАДАНИЕ по МДК 03.03 на 01.02.16
По изученному материалу Тема 4.2. Фазовые превращения в сталях при
термообработке выполнить следующие упражнения
Упражнение 1
Вставить пропущенные слова в предложения.
1. Превращение перлита в аустенит
, происходит при …….(нагреве или
охлаждении) …. (ниже или выше) критической температуры …..(А1,, А3, Аcm)
минимальной свободной энергией обладает ….. (аустенит или перлит).
2. Превращение аустенита в перлит
, происходит при температуре …. (А1,, А3,
Аcm) , минимальной свободной энергией обладает ……:(аустенит или перлит).
3. Превращение аустенита в мартенсит
, происходит при ….(медленном или
быстром охлаждении) ниже температуры нестабильного равновесия
Ванадий, титан, молибден, вольфрам, алюминий – …….(уменьшают или
увеличивают) склонность к росту зерна аустенита, а марганец и фосфор –
…….(уменьшают или увеличивают) ее.
Заэвтектоидные стали ……(менее или более) склонны к росту зерна.
От размера зерна зависят механические свойства. Крупное зерно ……….(снижает или
увеличивает)сопротивление отрыву, ударную вязкость, повышает порог хладноломкости.
Различают величину зерна наследственного и действительного.
Для определения величины наследственного зерна, образцы нагревают до ………..
(930oС, 727оС, 1200оС) и затем определяют размер зерна.
Действительная величина зерна – размер зерна при обычных температурах.
полученный после той или иной термической обработки.
Свойства и строение продуктов превращения аустенита зависят от температуры, при
которой происходит процесс его распада и дисперсности структуры и обозначается
.
а)
мм. Образуется при переохлаждении до температуры Т =
o
650…700 С, или при скорости охлаждения Vохл = 30…60 oС/ч. Твердость составляет
180…250 НВ.-……. Сорбит,.перлит или троостит
мм. Образуется при переохлаждении до температуры Т = 600…650 oС,
или при скорости охлаждения Vохл = 60 oС/с. Твердость составляет 250…350 НВ.
Структура характеризуется высоким пределом упругости, достаточной вязкостью и
прочностью. -……. Сорбит,.перлит или троостит
мм. Образуется при переохлаждении до температуры Т = 550…600 oС,
или при скорости охлаждения Vохл = 150 oС/с. Твердость составляет 350…450 НВ.
Структура характеризуется высоким пределом упругости, малой вязкостью и
пластичностью. -……. Сорбит,.перлит или троостит
При температуре ниже 550 oС самодиффузия атомов железа практически не
происходит, а атомы углерода обладают достаточной подвижностью.
Механизм превращения состоит в том, что внутри аустенита происходит
перераспределение атомов углерода и участки аустенита, обогащенные углеродом
превращаются в цементит.
Превращение обедненного углеродом аустенита в феррит происходит по сдвиговому
механизму. Такая структура, состоящая из цементита и феррита, называется бейнитом.
Особенностью является повышенное содержание углерода в феррите (0.1…0.2 %).
При температуре
мм – …….(верхний или нижний бейнит).
Структура характеризуется недостаточной прочностью, при низких относительном
удлинении ( ) и ударной вязкости ( ).
При температуре 300oС –
– …….(верхний или нижний бейнит).
Структура характеризуется высокой прочностью в сочетании с пластичностью и
вязкостью.
При охлаждении стали со скоростью, большей критической (V > Vк), превращение
начинается при температуре начала мартенситного превращения (Мн) и заканчивается при
температуре окончания мартенситного превращения (Мк). В результате такого
превращения аустенита образуется продукт закалки –………..
Минимальная скорость охлаждения Vк, при которой весь аустенит переохлаждается
до температуры т.Мн и превращается, называется ……….
Мартенсит –……………………………………………….. в
.
Упражнение 2
Запиши особенности мартенситного превращения.
Механизм мартенситного превращения имеет ряд особенностей.
1. Бездиффузионный характер.
Превращение осуществляется ……(по сдвиговому или диффузионному) механизму.
2. Ориентированность кристаллов мартенсита.
Кристаллы имеют форму пластин, сужающихся к концу, под микроскопом такая
структура выглядит как игольчатая. Образуясь мгновенно пластины растут либо до
границы зерна аустенита, либо до дефекта. Следующие пластины расположены к первым
под углами 60 o или 120 o, их размеры ограничены участками между первыми пластинами
(рис. 13.2).
Рис. 13.2. Ориентированность кристаллов мартенсита
3. Очень высокая скорость роста кристалла, до 1000 м/с.
4. Мартенситное превращение происходит только при непрерывном охлаждении, в
интервале температур МН и МК
В сталях с МК ниже 20oС присутствует аустенит остаточный, его количество тем
больше, чем ниже МН и МК.(при содержании углерода 0,6…1,0 % количество аустенита
остаточного – 10 %, при содержании углерода 1,5 % - до 50 %). В микроструктуре
наблюдается в виде светлых полей между иглами мартенсита.
5. Превращение необратимое. Получить аустенит из мартенсита невозможно.
Свойства мартенсита обусловлены особенностями его образования. Он
характеризуется высокой твердостью и низкой пластичностью, что обуславливает
хрупкость. Твердость составляет до 65 HRC, что равно НВ 600
Упражнение 3
Изобрази, рисунок 13.2 и объясни строение мартенсита
Упражнение 4
Объясни почему в сталях с содержанием углерода выше 0,6…1,0 % содержится
остаточный аустенит
НАПИСАТЬ КОНСПЕКТ
Тема Превращения при нагреве закаленной стали
Мартенсит закалки, являясь пересыщенным раствором углерода в α-железе,
не обладает стабильностью и достаточной ударной вязкостью. Кроме того,
остаточные внутренние напряжения могут вызвать с течением времени
деформацию, коробление или разрушение закаленных деталей. Для стабилизации
структуры и размеров изделий, повышения пластичности и уменьшения
внутренних напряжений необходимо проведение отпуска. Отпуском называют
нагрев закаленной стали до температуры ниже критической точки Ас1, в
результате которого неустойчивые структуры (мартенсит и аустенит остаточный)
переходят в более стабильные мартенсито-карбидные или феррито-цементитные
смеси. Отпуск является заключительной операцией термической обработки. Он
обеспечивает получение желаемого сочетания механических свойств за счет
регулируемого снижения прочности и повышения пластичности. Конечная
структура и свойства определяются максимальной температурой отпуска, в
зависимости от которой различают четыре превращения при отпуске (рис. 1).
Рисунок 1- Изменение структуры и свойств углеродистой стали при отпуске
1) Превращение мартенсита закалки в мартенсит отпуска происходит в
температурном интервале 60–180°С. Сущность первого превращения заключается
в распаде исходного пересыщенного твердого раствора углерода в α-железе на
когерентную смесь нестабильного пластинчатого ε-карбида и малоуглеродистого
мартенсита. Эта двухфазная смесь называется мартенситом отпуска. Поскольку
содержание углерода в матричной фазе мартенсита отпуска меньше, чем в
мартенсите закалки, то в ходе первого превращения снижается степень
тетрагональности, уменьшаются удельный объем и, как следствие, длина ∆l
образца, фиксируемая на дилатометрической кривой. Резко улучшаются
характеристики пластичности и вязкости, несмотря на некоторый рост твердости
и прочности.
2) Распад остаточного аустенита на мартенсит отпуска в закаленной
углеродистой стали имеет место при температуре 180–250°С. Поскольку аустенит
имеет меньшие твердость и удельный объем по сравнению с мартенситом, то
процесс сопровождается некоторым увеличением твердости и длины образца и
уменьшением ударной вязкости.
3) Превращение мартенсита отпуска в феррито-цементитную смесь
происходит при температурах 300–400 °С. При этом α-твердый раствор
приобретает почти равновесную концентрацию углерода (0,1 %), а избыток
углерода выделяется в виде глобулярных карбидов Fе3С. Размер цементитных
включений КCU (рис. 1) увеличивается с повышением температуры отпуска, и,
соответственно, по мере понижения температуры монотонно уменьшаются
твердость и прочность стали и увеличивается ее пластичность. Длина образца
уменьшается, т. к. феррито-цементитные смеси имеют меньший удельный объем,
чем мартенсит. Структуру стали, отпущенной при 350–450°С, называют
трооститом отпуска.
4) Четвертое превращение – процесс сфероидизации и коагуляции
карбидных частиц, происходящий при нагреве закаленной стали до 400–650°С.
Структура стали после четвертого прекращения называется сорбитом отпуска.
Сорбит, как и троостит, состоит из феррито-цементитной смеси, но цементитные
частицы имеют бóльшие размеры и более округленную форму.
В зависимости от режима и назначения различают три вида отпуска.
1) Низкий отпуск – нагрев закаленной стали до 150–220 °С с целью снятия
внутренних напряжений, повышения вязкости и пластичности без
существенного понижения твердости. Низкий отпуск используют при обработке
измерительного и режущего инструмента, холодных штампов и деталей после
цементации, т. е. при термообработке заэвтектоидных, эвтектоидных и
цементуемых сталей. Структура стали после низкого отпуска мартенсит отпуска.
2) Средний отпуск – нагрев закаленной стали до 300–400 °С с целью
повышения пластичности, ударной вязкости и упругости стали за счет
небольшого снижения прочности и твердости. Этому отпуску подвергают стали с
0,5–0,65 % углерода, применяемые для рессор и пружин. Структура стали после
среднего отпуска тростит отпуска.
3) Высокий отпуск – нагрев закаленной стали до 500–600°C с целью
получения максимально возможной вязкости и пластичности при относительно
высокой прочности. Высокий отпуск применяют при термообработке
большинства ответственных деталей машин, изготовленных из сталей с
содержанием углерода 0,3–0,5 %. Структура стали после высокого отпуска
сорбит отпуска. Закалка + высокий отпуск=улучшение.
Для получения требуемых свойств обычно рекомендуются следующие
выдержки: для низкого отпуска – 2–3 часа, среднего – 1–2 часа и высокого – 0,5–1
час. Скорость охлаждения углеродистых сталей после отпуска не меняет
структуры и свойств и поэтому используют, как правило, охлаждение на воздухе,
что исключает возможность появления высоких термических напряжений.