Дана робота передбачає:
визначення прокаливаемости вуглецевої і легованої сталі методом торцевої гарту;
ознайомлення та отримання навичок роботи з пічним термічним обладнанням;
отримання навичок роботи на контрольному і вимірювальному обладнанні;
аналіз впливу ступеня прокаливаемости на фізико-механічні властивості стали.
2. Основні положення
2.1. Поняття закаливаемости і прокаливаемости
Прокаліваемост' визначається критичною швидкістю охолодження і зави-сит від складу стали. Прокаліваемост' тим вище, чим менше критична швидкість загартування, тобто чим вище стійкість переохолодженого аустеніту.
Ненаскрізна прокаліваемость пояснюється тим, що при загартуванню деталь охолоджується швидше з поверхні і повільніше - в серцевині. При загартуванню швидкість охолодження розподіляється по перетину так, як це показано на рис. 1 пунктирною лінією; у поверхні швидкість охолодження максимальна, в центрі - мінімальна. Якщо критична швидкість загартування дорівнює величині, показаної на цій схемі горизонтальній пунктирною лінією, то деталь не прожарюється наскрізь, і глибина гарту буде дорівнює заштрихованої шару (рис. 1, а).
Очевидно, зі зменшенням критичної швидкості гарту збільшується і глибина загартованого шару, і якщо vK буде менше швидкості охолодження в центрі, то це перетин загартується наскрізь. Якщо ж перетин великий і швидкість охолодження на поверхні менше, то при даному способі загартування сталь не загартується навіть на поверхні.
Мал. 1. Схеми, що показують різну швидкість охолодження
по перетину і в зв'язку з цим некрізну прокаліваемость
Мал. 2. Прожарювана прутків різного розміру при загартуванню
в воді і маслі (заштрихована незагартована серцевина)
Отже, чим менше vK, тим глибше прокаліваемость. Прожарювана, як і vK, тісно пов'язана зі швидкістю перетворення аустеніту в перліт і, отже, з розташуванням кривої початку перетворення на С-діаграмі.
Якщо С-крива розташовується правіше, ніж показано на рис. 1, б, внаслідок більшої стійкості переохолодженого аустеніту, то, очевидно, прокаліваемость збільшиться.
Отже, чим повільніше відбувається перетворення аустеніту в перліт, ніж правіше розташовані лінії на діаграмі ізотермічного розпаду аустеніту, тим глибше прокаліваемость.
Леговані стали, внаслідок більш високої стійкості переохолодженого аустеніту і відповідно меншою критичної швидкості охолодження, прогартовуються на значно більшу глибину, ніж вуглецеві. Сильно підвищують прокаліваемость марганець, хром, молібден і малі присадки бору. Прожарювана особливо зростає при одночасному введенні в сталь декількох легуючих елементів. Кобальт, підвищуючи критичну швидкість загартування, одночасно зменшує прокаліваемость стали.
Стійкість переохолодженого аустеніту підвищується, а критична швидкість загартування зменшується тільки за тієї умови, якщо легуючі елементи розчинені в аустеніт. У разі якщо вони не розчинені в аустеніт і знаходяться в вигляді надлишкових частинок (карбідів, карбонитридов, нітридів та інших подібних фаз), то вони не підвищують стійкість аустеніту, а можуть її зменшити, так як карбіди служать готовими зародками, що полегшують розпад аустеніту. Карбіду (карбонітриди) титану, ніобію і ванадію при нормально прийнятому нагріванні під загартування зазвичай не розчиняються в аустените і знижують прокаліваемость.
Основні фактори, що впливають на швидкість перлитной кристалізації:
- склад аустеніту. Всі елементи, розчинні в аустеніт (за винятком кобальту), уповільнюють перетворення;
- нерозчинені частки (карбіди, оксиди, интерметаллические з'єднання). Ці частинки прискорюють перетворення, так як є додатковими центрами кристалізації і збільшують ч. Ц. при перетворенні аустенит-перліт;
- неоднорідний аустеніт. Він швидше перетворюється в перліт, так як швидкість перетворення визначається в цьому випадку менш насиченою частиною твердого розчину;
- розмір зерна аустеніту. Збільшення розміру зерна уповільнює перетворення, так як центри кристалізації утворюються переважно по границях зерна, а чим більше зерно, тим, отже, менше сумарна протяжність кордонів, тим менше значення ч. Ц.
Таким чином, всі перераховані чинники, які впливають на швидкість аустніто-перлітного перетворення, сприяють поглибленню прокаливаемости.
2.2. Опис експериментальної установки і методики проведення експерименту
Існує кілька способів визначення прокаливаемости, в основу яких покладені: зовнішній вигляд зламу, розподіл твердості по перетину зразка, а також метод торцевої гарту, який є найбільш простим і надійним.
Випробування на прокаліваемость методом торцевої гарту проводять з використанням стандартних зразків та спеціальної установки згідно ГОСТ 5657-69. Зовнішній вигляд зразка і його розміри представлені на рис. 3, схема установки на рис. 4.
Мал. 3. Зовнішній вигляд зразка для торцевої гарту
Мал. 4. Схема установки для торцевої гарту:
1 - зразок, 2 - корпус установки, 3 - сопло, 4 - шланг
Прожарювана різних плавок однієї і тієї ж марки стали може змінюватися в деяких межах залежно від дійсного хімічного складу і величини зерна, тому будують не криву, а смугу прокаливаемости. Маючи заздалегідь побудовану смугу прокаливаемости, застосовуючи сталь даної марки, можна очікувати, що значення механічних властивостей будуть перебувати в межах цієї смуги. Приклад побудови смуги прокаливаемости представлений на рис. 5.
Мал. 5. Смуги прокаливаемости сталей
Крім числа прокаливаемости LС для практичної оцінки користуються критичним діаметром Dк. Критичний діаметр - це максимальний діаметр циліндричного прутка, який прожарюється в даному охолоджувачі. Універсальної характеристикою, що не залежить від способу охолодження, є ідеальний критичний діаметр D. Це діаметр максимального перетину, прожарюють наскрізь в рідини, що віднімає тепло з поверхні з нескінченно великою швидкістю (рис. 6).
Припустимо, що відомий критичний діаметр D. реальний критичний діаметр можна знайти, опустивши перпендикуляр з верхньої шкали абсцис (шкала значень критичного діаметра D) до шкали, що характеризує ідеальне охолодження, і на рівні перетину перпендикуляра з цією лінією проводимо горизонтальну пряму. Точки перетину цієї горизонталі з похилими лініями, котрі характеризують охолодження в воді, маслі і на повітрі, визначають реальні критичні діаметри при охолодженні в цих середовищах.
Мал. 6. Номограма для визначення прокаливаемости:
1 - охолодження на повітрі; 2 - охолодження в маслі;
3 - охолодження в воді; 4 - ідеальне охолодження
3. Порядок виконання роботи та обробка результатів
1. Для проведення торцевої гарту стандартні зразки з вуглецевої і легованої сталі нагріти в печі до необхідної температури. Температуру гарту в залежності від вмісту вуглецю визначити за довідником. Нагрівання зразка виробляти протягом 30 хвилин. Загартування провести в воді і на повітрі.
2. Зачистити смужку шириною 2-4 мм по всій довжині зразка і заміряти твердість через кожні 2-3 мм, починаючи від торця. Число промеров має бути не менше 2-3 на кожен елемент довжини.
4. Оформлення звіту
1. Короткий опис про виконану роботу.
3. Проведення торцевої гарту за заданою схемою.
4. Уявити таблицю 1 графічної залежності в координатах «твердість - відстань від охолодженого торця».
"Твердість - відстань від охолодженого торця"
5. Контрольні питання
1. Методи визначення прокаливаемости і фактори, що впливають на неї?
2. Найбільш поширені гартівні середовища і їх властивості?
3. Що розуміється під прокаливаемостью і закаліваемостью сталей і їх відмінність?
4. Які фактори впливають на ступінь прокаливаемости?
5. Що розуміється під несквозной прокаливаемостью?
7. Що розуміється під ідеальним і критичним діаметром?
ДЛЯ ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ
«Визначення прокаливаемости стали методом торцевої гарту»
по курсу "Матеріалознавство
І ТЕХНОЛОГІЯ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ "
(Для студентів всехформ навчання за напрямками
6.050502 "Інженерна механіка" та 6.070106 «автомобільний транспорт»)
Відповідальний за видання: В.П.Мущанов
Схожі документи:
-термічес-кой обробки 9.Определеніепрокаліваемостісталіметодомторцевойзакалкі. 10.Ізотерміческая обробка стали (побудова діаграми ізотермічного перетворення.
наводяться широко використовуються методиопределенія механічних властивостей матеріалів. Прожарювана - здатність стали сприймати загартування на певну глибину від поверхні. Прокаліваемостьсталі. вибирають по торцевій найбільшою поверхні деталі.
стали 11ХФ, 13Х, ХВ4, В2Ф неглибокої прокаливаемости і стали X, 9ХС, ХВГ, ХВСГ глибокої прокаливаемости. Стали неглибокої прокаливаемости. загартування інструментів з сталей необхідно. сталей є метод. У певних умовах. різці, торцеві фрези і.
G89) Цикл торцевого / бокового свердління Торцеве / бічне нарізування різьблення. (Critical Path Method - методопределенія критичного шляху) - був. здатність стали підвищувати твердість у результаті гарту. Прожарювана - здатність стали утворювати.
апаратів виготовляють методами холодної пластичної. (Труться кілець торцевих ущільнювачів валів. Дати визначення основою характеристики такої сталі. Стали. Хімічний склад і призначення легуючих елементів. Пояснити, що таке прокаліваемость.