- на диаграмме показать температурные режимы отпуска, указать особенности технологии искусственного старения, назначение, отличие от отпуска.
Рис 1. Диаграмма состояния железо-углерод:
1 – метастабильная; 2 – стабильная.
А) Сплав с содержанием углерода 2,7 % называется доэвтектическим чугуном. Кристаллизация начинается с выделения аустенита из жидкого раствора при температуре около 1350 оС. Этот процесс идет в интервале температур точек I—II. При температуре точки II образуется эвтектика (ледебурит). При дальнейшем охлаждении из аустенита, структурно свободного и входящего в ледебурит, выделяется вторичный цементит вследствие снижения растворимости углерода в аустените. Обедненный вследствие этого аустенит при 727 °С (линия PSK) превращается в перлит (точка III). Конечная структура доэвтектического чугуна состоит из перлита, цементита и ледебурита.
Структура доэвтектического чугуна при комнатной температуре состоит из перлита, ледебурита и вторичного цементита. Перлит - более крупные темные зерна, ледебурит - светлые участки с расположенными на них относительно мелкими зернами перлита, вторичный цементит - светлые участки, сливающиеся с цементитом ледебурита.
Б) Отпуск — это заключительная операция термической обработки стали, которая заключается в нагреве ниже температуры перлитного превращения (727 °С), выдержке и последующем охлаждении. При отпуске формируется окончательная структура стали. Чтобы снять закалочные напряжения, после закалки производят отпуск. Цель отпуска — получение заданного комплекса механических свойств стали, а также полное или частичное устранение закалочных напряжений.
Различают следующие виды отпуска:
— низкий отпуск проводят при 150—200 °С для снижения внутренних напряжений и некоторого уменьшения хрупкости мартенсита. Закаленная сталь после низкого отпуска имеет структуру отпущенного мартенсита, твердость ее почти не снижается, а прочность и вязкость повышаются. Низкий отпуск применяют для углеродистых и низколегированных сталей, из которых изготавливается режущий и измерительный инструмент, а также для машиностроительных деталей, которые должны обладать высокой твердостью и износостойкостью;
— средний отпуск проводят при 350—450 °С для некоторого снижения твердости при значительном увеличении предела упругости. Структура стали представляет троостит отпуска, обеспечивающий высокие пределы прочности, упругости и выносливости, а также улучшение сопротивляемости действию ударных нагрузок. Этот отпуск применяют для пружин, рессор и для инструмента, который должен иметь значительную прочность и упругость при достаточной вязкости;
— высокий отпуск проводят при 440—650 °С для достижения оптимального сочетания прочностных, пластических и вязких свойств. Структура стали представляет собой однородный сорбит отпуска с зернистым строением цементита. Высокий отпуск применяется для конструкционных сталей, детали из которых подвергаются действию высоких напряжений и ударным нагрузкам. Термическая обработка, состоящая из закалки с высоким отпуском (улучшение), является основным видом термической обработки конструкционных сталей.
Искусственное старение — это отпуск при невысоком нагреве. При искусственном старении детали нагревают до температуры 120—150 °С и выдерживают при ней в течение 10—35 часов. Длительная выдержка позволяет, не снижая твердости закаленной стали, стабилизировать размеры деталей.
Искусственное старение значительно ускоряет процессы, которые происходят при естественном старении. Естественное старение заключается в выдержке деталей и инструмента при комнатной температуре и длится три и более месяцев.
Также осуществляют при повышенных температурах; длительность — несколько часов. При искусственном старении отливки чугуна загружают в печь, нагретую до 100—200 °С, нагревают до температуры 550—570 °С со скоростью 30—60 °С/ч, выдерживают 3—5 ч и охлаждают вместе с печью со скоростью 20—40 °С/ч до температуры 150—200 °С, а затем охлаждают на воздухе. Обычно старение проводят после грубой механической обработки.
В составе среднелегированных типах может быть такой элемент, как соединение вольфрама, молибдена, никеля, ванадия. С помощью термических и механических обработок, получается получить оптимальный уровень соотношения пластичности, прочности и вязкости. Данный тип стали незаменим в машиностроительных, судостроительных отраслях. Применяется для таких деталей, как свёрла, развёртки.
Высоколегированные типы стали, в которых в качестве основного элемента добавлены частицы хрома и никеля, имеют резистентные свойства к температурам, коррозийную стойкость, жаропрочность. Данный тип стали имеет свои особенные характеристики, которые достигнуты не только благодаря составу, но и с помощью последующей обработки.
На инструментальные легированные стали маркировка происходит с помощью цифровых и буквенных обозначений. Буквы говорят о каждом химическом элементе, который входит в состав, а цифра о процентном соотношении. Ниже приведён список добавления элементов и их расшифровка на маркировках.
Марка ХВГ указывает на присутствие трёх главных легирующих элементов: хрома (Х), вольфрама (В) и марганца (Г). Содержание углерода здесь примерно 1%, а потому цифра в начале марки не пишется. Другой вид стали 9ХВГ имеет пониженное содержание углерода в сравнении с ХВГ: здесь углерода 0,9%.
ГОСТ 4784-74
|
|