Задание 4. Выбрать вид и назначить режимы окончательной термической обработки вала из стали 60

Выбрать вид и назначить режимы окончательной термической обработки вала из стали 60. Обосновать выбор и описать изменение структуры сплава в процессе термической обработки.

Решение. Вал в процессе эксплуатации испытывает циклические и дина-мические нагрузки, поэтому он должен обладать высокими показателями прочности и ударной вязкости. Такие свойства стальной детали обеспечивает окончательная термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска (улучшение).

Сталь 60 представляет собой качественную углеродистую конструкционную сталь, содержащую ~ 0,6 % С.

Закалка на максимальную твердость данной стали будет заключаться в нагреве выше критической температуры А_С3 на 30-50°С, что соответствует ~ 800-820°С (рис.4) и быстром охлаждении (в воде). Такая закалка называется полной, поскольку при нагреве сталь полностью переходит в аустенитное состояние. При охлаждении в воде скорость охлаждения выше критической, и аустенит превращается в мартенсит, что обеспечивает высокую твердость стали.

Высокий отпуск производят при 500-680 °С. При этих температурах практически полностью устраняются искажения кристаллической решетки, полученные при закалке, и снимаются закалочные напряжения. В результате образуется структура, представляющая смесь феррита и цементита, называемая сорбитом отпуска. Эта структура имеет значительно меньшую, чем мартенсит твердость, но вполне удовлетворительную прочность и более высокие показатели пластичности и вязкости.

Рисунок 4 Закалочные температуры углеродистых сталей