Задание студенту

1. Выбрать режим закалки (t_закºС, время нагрева и выдержки в печи) для образцов из разных марок сталей, используя рис. 1, табл. 1 и 2, таблицу критических точек для сталей.

2. Измерить твёрдость образцов до закалки в единицах HRB и перевести их в единицы НВ.

3. Загрузить образцы в нагретые печи. Следить за температурой и временем нахождения образцов в печах.

4. Определить u_кр для закаливаемых сталей и выбрать охлаждающие среды, которые должны обеспечить закалку данных сталей (см. табл. 3).

5. Ознакомиться по плакату или пособию со скоростями охлаждения, которые обеспечивают самые распространённые охлаждающие среды, назначить охлаждающие среды для образцов, предположить ожидаемый результат.

6. Охладить образцы в назначенных охлаждающих средах, измерить их твёрдость в единицах HRC и перевести в единицы НВ, оценить полученный результат, сравнить его с ожидаемым. Сделать вывод.

7. Для образцов из стали 45 построить график в координатах «твёрдость HRC – скорость охлаждения град/с», сделать вывод по данному графику.

8. Для образцов из разных марок стали и максимальной твёрдости, достигнутой при их закалке, построить график в координатах «твёрдость HRC – содержание углерода в стали в %», сделать вывод о закаливаемости сталей.

9. Сравнить и объяснить результаты полной и неполной закалки стали 45. Сделать выводы (см. рис. 6).

10. Рассмотреть в металлографический микроскоп и зарисовать микроструктуру сталей после закалки, определить и оценить каждую из них (см. рис. 6 и плакат «Полная и неполная закалка стали»).

Содержание письменного отчета

1. Записать цель работы, суть и цель закалки.

2. Заполнить исходные данные и результаты проведения закалки по форме, приведенной в табл. 4.

3. Выполнить пункты 6, 7, 8, 9 и 10 задания.

4. Нарисовать графики зависимости твёрдости закалённой стали от скорости охлаждения HRC = f (V_охл) и содержания углерода HRC = f (% C).

5. Записать выводы по работе и по полученным результатам.

Контрольные вопросы

1. Что называется термообработкой (ТО)?

2. Перечислить порядок операций ТО.

3. Что необходимо помнить при выполнении операций ТО?

4. Что называется закалкой?

5. Цель закалки и как она достигается?

6. Как назначают (задают) температуру нагрева при закалке?

7. Как выбирают температуру нагрева при закалке?

8. В каких случаях необходимо применять полную, в каких неполную закалку?

9. Как определяют (назначают) время нагрева и выдержки детали в печи при закалке?

10. Как назначают (выбирают) охлаждающую среду при закалке?

11. Перечислите основные правила закалки.

12. Какие выводы следуют из проведённой лабораторной работы?

Литература

1. Арзамасов Б.Н. и др. Металловедение. М.: Машиностроение, 1986.

2. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1987.

3. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1979.

4. Мозберг Р.К. Материаловедение. М.: 1990.

№ опыта

Марка стали

Вид закалки (полная, неполная)

Режим закалки

Охлаждение

Критическая скорость Vкр

Твёрдость

Структура стали

до закалки

после закалки

до закалки

после закалки

tºС

время в печи, мин

охлаждающая среда

скорость охлаждения Vохл

HRB

HB

HRC

HB

полная

раствор NaOH в воде

полная

вода

полная

масло

полная

воздух

неполная

вода

У10

неполная

вода

полная

вода

Таблица 4 – Результаты проведенной закалки

Таблица 5 – Критические точки некоторых марок сталей

Марка стали	Критические точки, ºС	Марка стали	Критические точки, ºС
АС1	АС3	АС1	АС3
05кп			50С2
			55С2
			60С2
			63С2
			70С2		-
			15Х
			20Х
			30Х
			35Х
			38Х
			40Х
			45Х
			50Х
			05Х
			Х09
			Х
80, 85		-	9Х
У7			45Х2
У8		-	45Х3
У9А		-	7Х3
У10		-	8Х3
У12			Х12		-
У13			Х14		-
15Г			Х17
20Г			Х18
30Г			20Х13
40Г			3Х13		-
45Г			4Х13
50Г			25Н
60Г			30Н
65Г			40Н
70Г			50Н
У10Г			10Н2
У10Г2			40Н2
У8Г		-	13Н2
10Г2			12Н3

Продолжение таблицы 5

Марка стали	Критические точки, ºС	Марка стали	Критические точки, ºС
АС1	АС3	АС1	АС3
30Г2			25Н3
Х9С2			38ХГН
35Г2			30Н3
40Г2			40Х3
45Г2			13Н5
50Г2			40Н5
30Т			ХГ
15М			18ХГ
20М			40ХГ
30М			35ХГ2
В1			50ХГ2
Ф			20ГМ
15ГС			45ГМ
18Г2С			50ГМ
27СГ			30Г3М
35ГС			35Г2М
36Г2С			35Г2Ф
20ХН			40Г2Ф
40ХН			ХВ5		-
45ХН			3Х2В8		-
12ХН2			4Х8В2		-
12ХН3			35Х10
20ХН3			60С2Н2К
30ХН3			Н17Н2
12Х2Н4			15НМ
20Х2Н4			20НМ
55СГ			50НМ
15ХМ			15ХР
30ХМ			30ХР
35ХМ			35ХР
35Х2М			40ХР
ХМ5			ХГС
Х12М			20ХГС
35Х2М			25ХГС
33ХС			30ХГС
38ХС			35ХГС

Продолжение таблицы 5

Марка стали	Критические точки, ºС	Марка стали	Критические точки, ºС
АС1	АС3	АС1	АС3
40ХС		-	30ХГСН
4ХС			18ХГТ
6ХС			30ХГТ
9ХС			18ХГ
60ХС2			30ХНГ
15ХФ			30Х2ГН2

Рисунок 2 – Диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита стали 0,8 % С: 1 – линия начала распада аустенита; 2 - линия конца распада аустенита; М_Н – линия (температура) начала мартенситного превращения; М_К – линия (температура) конца мартенситного превращения; V₁, V₂, V₃, V₄ – скорости непрерывного охлаждения; V_КР – критическая скорость закалки (минимальная скорость охлаждения, при которой получается структура «мартенсит»).

Р.S. при скоростях охлаждения V_охл > V_кр – также получается структура «мартенсит».

Сталь 20 (0,2% С)

Рисунок 3 – Диаграмма изотермического превращения аустенита

Сталь 45 (0,45% С)

Рисунок 4 – Диаграмма изотермического превращения аустенита

Сталь У10 (1% С)

Рисунок 5 – Диаграмма изотермического превращения аустенита

Рисунок 6 – Твердость мартенсита в зависимости от содержания углерода в стали.

Рисунок 7 – Изменение мартенситных (температур) точек М_Н и М_К в зависимости от содержания углерода в стали.

Из рис. 7 следует, что для прохождения всего интервала температур мартенситного превращения (от М_н до М_к) сталей с содержанием углерода больше 0,6% (С>0,6%) необходимы температуры охладителя ниже комнатной (20ºС) и даже ниже нуля. Если интервал температур М_н – М_к пройти при закалке не удается, то часть аустенита не превратится в мартенсит, и структура после закалки представит собой М + А остаточный.