Контрольная работа по "Материаловедению"

Продолжительность выдержки при температуре закалки должна обеспечить полную гомогенизацию образовавшегося  аустенита. Охлаждение при закалке  должно протекать с заданной скоростью. Скорость охлаждения зависит от охлаждающей  среды, формы изделия и теплопроводности стали. Охлаждающая способность различных сред оценивается скоростью охлаждения в области температур наименьшей устойчивости переохлажденного аустенита (650…550°С) и в области мартенситного превращения (300…200°С). В последнем интервале желательно замедленное охлаждение.

При низком отпуске закаленную сталь нагревают до температур 150-250 °С. Под действием повышенной температуры атомы углерода приобретают более высокую подвижность н благодаря этому частично выходят из мартенсита (перенасыщенного твердого раствора в а - железе).Они образуют метастабильиый карбид Fe₂ С . При этом внутренние напряжения в кристаллической решетке железа и ее тетрагональность уменьшаются, а, следовательно, снижается склонность к хрупкости закаленной стали.

Образующиеся карбиды  имеют малые размеры и металлографически не обнаруживаются. Образующаяся смесь дисперсных карбидов и мартенсита с пониженным содержанием

углерода называется мартенситом  отпуска. При температурах выше 200°С остаточный аустенит превращается в мартенсит отпуска. Твердость стали сохраняется высокое (у ставя с содержанием углерода 0,7% - HRC 59-63). Низкому отпуску подвергают режущий и измерительный инструменты, а также детали после поверхностной закалки и цементации. 

Легированные элементы делают сильное влияние на температуру начала мартенситного превращения М_п . Более сильное понижает М_п марганец, немного слабее – хром, ванадий, никель, молибден. Медь и кремний в количествах, которые применяются в сталях, мало участвуют на положение мартенситного пункта. Углерод и азот мощно понижают температуру мартенситного превращения. Поскольку от положения температурного интервала мартенситного превращения аустенита в отличии от спокойной температуры зависит количество остаточного аустенита в стали, то элементы, которые понижают температуру мартенситного превращения (C, Mn, Cr, Ni, Mo), будет увеличиваться количество остаточного аустенита, после заготовки, а Si и Co, на оборот, уменьшать его.

     Участие легированных элементов в границах их положения в большинстве низколегированных и легированных сталях на температуру начала мартенситного превращения может быть подсчитана . 
   
 

Легирующие элементы вводят в сталь для повышения ее конструкционной  прочности.

Основной   структурной   составляющей   в  конструкционной  стали   является феррит, занимающий в структуре не менее 90% по объему. Растворяясь в феррите, легирующие элементы упрочняют его. Твердость  феррита (в состоянии после нормализация) наиболее сильно повышают кремний, марганец и никель. Молибден, вольфрам и хром влияют слабее. Большинство легирующих элементов, упрочняя феррит я мало влияя на пластичность, снижают его ударную вязкость (за исключением никеля). Главное назначение легирования: повышение прочности стали без применения термической обработки путем упрочнения феррита, растворением в нем легирующих элементов; повышение твердости, прочности и ударной вязкости в результате увеличения устойчивости аустенит я тем самым увеличения прокаливаемости; придание стали специальных свойств, из которых для сталей, идущих на изготовление котлов, турбин и вспомогательного оборудования,, особое значение имеют жаропрочность и коррозионная стойкость. Легирующие элементы могут растворяться в феррите или аустените, образовывать карбиды, давать интерметаллические соединения, располагаться в виде включений, не взаимодействуя с ферритом и аустенитом., а также с углеродом. В зависимости от этого, как взаимодействует легирующий элемент с железом или углеродом, он по-разному влияет на свойства стали. В феррите в большей иди меньшей степени растворяются все элементы. Растворение легирующих элементов в феррите приводит к упрочнению стали без термической обработки. При этом твердость и предел прочности возрастают, а ударная вязкость обычно снижается. Все элементы, растворяющиеся в железе, изменяют устойчивость феррита и аустенита. Критические точки легированных сталей смещаются в зависимости от того, какие легирующие элементы и в каких количествах присутствуют в ней. Поэтому при выборе температур под закалку, нормализацию и отжиг или отпуск необходимо учитывать смещение критических точек. 
При низкотемпературном отпуске закаленную сталь нагревают до 150—250°С. После выдержки при этой температуре (обычно 1—3 ч) в детали получают структуру отпущенного (кубического) мартенсита При низком отпуске частично снимаются закалочные напряжения. Если в стали было значительное количество остаточного аустенита, то в результате его превращения в кубический мартенсит твердость после низкого отпуска может увеличиться на 2—3 единицы и HRC. 
Поскольку в легированных сталях все диффузионные процессы протекают медленнее, время выдержки при отпуске таких сталей больше по сравнению с углеродистыми. Кроме того, карбидообразующие элементы замедляют коагуляцию карбидов, в результате чего они сохраняют мелкодисперсными  до более высоких температур.

рисунок микроструктуры.

д) стали: X, 9ХВГ, ХВГ.

9ХВГ – легированная  инструментальная сталь, (ГОСТ 5950-2000).Содержит С-примерно 1%-  0,9%,примерно 1 %-хрома, ванадия,       примерно 1%- марганца. б_В = 981МПа; б= 9% Назначение: измерительный и режущий инструмент, для которого повышенное коробление при закалке недопустимо, резьбовые калибры, протяжки, длинные метчики, длинные развертки и другой вид специального инструмента, холодновысадочные матрицы и пуансоны, технологическая оснастка. Закалка 830 градусов, в масле охлаждается, затем отпуск низкий 250 градусов.  
ХВГ  -  легированная   инструментальная  сталь,  (ГОСТ  5950-2000).Содержит  -  1%,примерно1%-хрома,        примерно  1%-       ванадия,       примерно  1%- марганца. б_В =981МПа б = 9% Назначение: измерительный и режущий инструмент, для которого повышенное коробление при закалке недопустимо, резьбовые калибры, протяжки, длинные метчики, длинные развертки и другой вид специального инструмента, холодновысадочные матрицы и пуансоны, технологическая оснастка.

Закалка 830 градусов, в  масле охлаждается, затем отпуск низкий 180 градусов.  
Х-легированная инструментальная сталь, Группа по назначению L Содержит,прнмерно1%-хрома. Назначение: Цементуемые, нитроцементуемые и планируемые детали, не требующие высокой прочности (ось каретки велосипеда, сельскохозяйственные машины).. (ГОСТ 5950-2000). 
Закалка 840 градусов, в масле охлаждается, затем отпуск низкий 180 градусов.