Термічна обробка конструкційних сталей

 

Мета роботи – освоїти практику термічної обробки сталі, вивчити вплив основних параметрів технології на твердість і мікроструктуру конструкційної сталі.

 

Короткі теоретичні відомості

 

Конструкційні сталі можуть піддаватися чотирьом основним видам термічної обробки: відпалу, нормалізації, гартуванню і відпуску. Найвищий комплекс механічних властивостей конструкційних сталей досягається гартуванням з подальшим високотемпературним відпуском.

 

Матеріали, устаткування і приладдя

 

Для виконання роботи необхідні: зразки для випробування, нагрівальні печі, бачки з охолоджуючими середовищами (водою і мінеральним маслом), кліщі для вивантаження зразків з печі, мікроскоп, твердоміри, наждачний папір, шліфувальний круг.

Хід роботи

Вивчення впливу швидкості охолоджування на властивості

 

Встановити температурно-тимчасові параметри режиму нагріву зразків для виконання відпалу, нормалізації і гартування.

Температуру нагріву t_н визначити по формулі: t_н = А_С3 + (30 – 50)°С.

Час нагріву визначити з розрахунку 1,5 мін на 1 мм діаметру зразка.

Тривалість витримки встановити рівній половині часу нагріву і відлічувати від моменту збігу кольору зразків з кольором муфеля печі при температурі нагріву.

На двох-трьох зразках зміряти твердість за Роквеллом (за шкалою В). Одержаний результат перевести в одиниці твердості за Брінеллем, використовуючи табличні дані.

У піч, нагріту до необхідної температури, завантажити всі зразки.

Після витримки частину зразків швидко перенести в бак з водою, частина – в бак з маслом, інші залишити для охолоджування разом з піччю. При охолоджуванні у воді і маслі зразки енергійно переміщати протягом 10–15 с.

Після охолоджування зразки зачистити на абразивному крузі (до появи металевого блиску).

Зміряти твердість за Роквеллом (шкала С) не менше ніж в двох місцях. Результати визначення твердості занести в таблицю 4.1.

Побудувати діаграму впливу швидкості охолоджування на твердість сталі. По осі ординат відкладати твердість за Брінеллем (у масштабі), а по осі абсцис – швидкість охолоджування (дані про швидкість охолоджування взяти з таблиці 4.2).

 

Таблиця 4.1

№ пп	Температура Нагріву, °С	Час, хв..	Охолоджуюче середовище	Найменування виду термообробки	Твердість
До термообробки	Після термообробки
HRC I	HRC II	HRC ср	HB
Нагріву	Охолоджування

Таблиця 4.2

Охолоджуюче середовище	Швидкість охолоджування в інтервалі температур 650 – 550 С°, С°/с
Вода
Мінеральне масло
Повітря
Разом з піччю	0,5

 

Вивчення впливу відпуску на властивості загартованої сталі

 

Загартовані у воді зразки випробувати на твердість за Роквеллом і у разі отримання задовільних результатів гартування (HRC 50-55) піддати відпуску.

Відпуск провести при температурах 200, 400, 650°С. Час витримки при кожній температурі 30 хв.

У піч, нагріту до заданої температури відпуску, завантажити зразки і витримати при постійній температурі 30 хв. Після витримки зразки охолодити на повітрі, зачистити на абразивному крузі до появи металевого блиску, заміряти твердість за Роквеллом (шкала С) не менше ніж в двох місцях.

Одержані результати вимірювання твердості занести в таблицю 4.3.

На підставі результатів досліду побудувати графік в координатах твердість (по осі ординат) – температура відпуску (по осі абсцис). На цьому ж графіку показати якісно, в якому напрямі змінюються при відпуску межа міцності і відносне подовження сталі.

 

Таблиця 4.3

№ пп	Температура нагріву °С	Час витримки, хв.	Охолоджуюче середовище	Твердість після гартування, НВ	Твердість після відпуску, НВ
			Повітря
			Те ж
			Те ж