Лабораторная работа №6

Тема: Закалка углеродистой стали.

Цель: Изучение зависимости между режимом термической обработки, структурой и механическими свойствами.

Оборудование: муфельная печь, пирометр, образцы стали, ёмкость с водой, ёмкость с маслом, твердомер ТК-2, атлас микроструктур, справочная литература.

Ход работы:

Аустенит при быстром непрерывном охлаждении рас­падается с образованием следующих структур: сорбита, троостита и мартенсита.

При скоростях охлаждения до 50° С в 1 сек распав­шийся аустенит образует структуру сорбита. Твердость сорбита НВ 250—350. Структура сорбита встречается в конструкционных сталях после закалки с охлаждением в масле и после закалки и высокого отпуска.

При скоростях охлаждения до 80—100° С в 1 сек обра­зуется троостит. Твердость троостита НВ 350—500. Струк­туру троостита могут иметь конструкционные стали, закаленные с охлаждением в масле и закаленные и отпущенные при температуре 350—450° С.

При скоростях охлаждения 150—180°С в 1 сек обра­зуется мартенсит, который характеризуется игольчатым строением, большой хрупкостью и твердостью НВ 500—650.

При нагреве доэвтектоидной стали до температур выше точки Ас₃ и последующем быстром охлаждении со скоростью, превышающей критическую, структура будет состоять из одного мартенсита. Такая сталь будет обладать высокой твердостью.

Ф А

При нагреве доэвтектоидной стали до температур выше точки Ас_г и последующем охлаждении с той же скоростью в структуре стали наряду с мартенситом будет присут­ствовать часть феррита и закалка будет неполной. На­личие в закаленной стали феррита будет снижать ее твердость, поэтому такая закалка недопустима.

Заэвтектоидная сталь, нагретая до температуры выше точки Ас₂ и охлажденная с большой скоростью, будет состоять из мартенсита, избыточно­го цементита и некоторого количества остаточного аустенита. Присутствие избыточ­ного цементита в структуре закаленной стали повышает ее твердость и износостойкость; только важно, чтобы он нахо дился не в виде цементизсной сетки, которая придает хруп­кость стали, а в виде зернистого цементита.

Нагрев заэвтектоидной стали до температуры выше точек Ас₃ при охлаждении с той же скоростью приведет к образованию структуры, состоящей из крупнокристал­лического мартенсита и значительного количества оста­точного аустенита. Такая структура будет обладать более низкой твердостью из-за растворения из­быточного цементита и присутствия остаточного аусте­нита. Кроме того, нагрев стали выше критической точки Ас_m опасен, т.к. способствует увеличению зерна, возникновению больших закалочных напряжений и обезуглероживанию.

Получающийся при полной закалке в доэвтектоидной стали мартенсит при рассмотрении под микроскопом имеет игольчатое строение, причем иглы имеют небольшие раз­меры.

Мартенсит, получающийся после закалки заэвтектоидной стали, также имеет иглы очень небольших размеров, трудно различимые под микроскопом при малых и средних увеличениях.

Троостит и сорбит закалки имеют пластинчатое строе­ние цементита, а троостит и сорбит отпуска — зернистое.

№	Марка Стали	содержание углерода в %	закалка	микроструктура стали
t нагрева в ОС	Время нагрева	охлаждающая среда	твердость
	Сталь 45	0,45			Печь	200 HB
	Сталь 45	0,45			Воздух	10 HRC
	Сталь 45	0,45			Масло	32 HRC
	Сталь 45	0,45			вода	48 HRC