5. Содержание отчета.

Отчет по работе должен содержать:

1. Краткое описание проделанной работы с приложением графического изображения температурных интервалов нагрева под различную термообработку (см.рис. 1 и 2);

2. Таблицу, заполненную результатами экспериментов;

3. Графики зависимостей механических свойств углеродистой стали от параметров режима термообработки;

4. Краткие выводы.

Лабораторная работа №9

Прокаливаемость сталей

1. Цель и содержание работы.

Цель работы: ознакомление со способами определе­ния прокаливаемости сталей, получение практических навыков опре­деления прокаливаемости углеродистых сталей.

Содержание работы: получив набор образцов, группа студентов производит их закалку к разрушение, а затем, определив твердость в различных точках излома, производит постро­ение кривых прокаливаемости.

2. Основные понятия.

Прокаливаемость - способность стали получать в результате закалки структуру мартенсита или троостит - мартенси­та, а следовательно, и высокую твердость на ту или иную глубину по сечению детали (образца).

Эксплуатационные свойства многих деталей в значительной мере определяются прокаливаемостыо стали. Так, например, для деталей, работающих в условиях повышенных напряжений и значительных дина­мических нагрузок, необходимо выбирать стали с повышенной прока­ливаемостыо. Это обеспечит получение в закаленном состоянии мартенситной структуры (или 80% мартенсита и 10% троостита) на всю глубину детали, а после высокого отпуска - сорбитной структуры, без участков феррита. Менее нагруженные детали допускают струк­туру с 50% мартенсита и 50% троостита.

Прокаливаемость зависит как от химического состава стали - содержания легирующих элементов, концентрации и величины зерен аустенита, так и от сечения закаливаемой детали и условий выпол­нения закалки. Повышение температуры и скорости охлаждения при закалке повышает прокаливаемость.

Толщину закаленного поверхностного слоя удобнее определять измерением твердости, чем микроанализом. Эти определения несколь­ко отличаются у конструкционных и у более твердых инструменталь­ных сталей.

У конструкционных сталей наличие наряду с основной мартенситной структурой некоторого количества троостита (до 10-20%) мало изменяет твердость и поэтому затрудняет определение толщины слоя с чисто мартенситной структурой. Удобно определять прокаливаемость по толщине слоя, имеющего мартенситную и полумартенситную структуру, т.е. структуру с 50% мартенсита и 50% троостита (рез­кое снижение твердости наступает, если количество мартенсита оказывается ниже 50%). Полумартенситный слой легко определяется при микроанализе.

Твердость мартенсита и троостита зависит главным образом от содержания углерода и в меньшей степени - от присутствия легирующих элементов. Поэтому твердость полумартенситного слоя монет быть заранее известна, если известно содержание углерода в изуча­емой стали (см.таблицу).

Таблица 1.

Твердость слоя со структурой 50% мартенсита и 50% троостита.

Содержание углерода, %	Твердость сталей (HRC)		Содержание углерода, %		Твердость сталей (HRC)
	углеродистой	легированной			углеродистой	легированной
0,08-0,17 0,18-0,22 0,23-0,27 0,28-0,32	- 25 30 35	25 30 35 40		0,33-0,42 0,43-0,52 0,53-0,62	40 45 50	45 50 55

У инструментальных заэвтектоидных сталей в закаленном состоя­нии твердость полумартенситной зоны не определяется содержанием углерода. У высокоуглеродистых сталей наряду с мартенситом сохра­няется также остаточный аустенит, количество которого может зна­чительно изменяться в зависимости от состава стали и условий вы­полнения закалки. Присутствие более мягкой составляющей - аустенита - при наличии даже небольших количеств троостита заметно снижает твердость (часто ниже пределов, допускаемых у многих, ин­струментов). Кроме того, содержание углерода в мартенсите (аустените) сталей, сохраняющих избыточные карбиды, меньше его общего содержания в стали. Наконец, полумартенситная зона в присутствии остаточного аустенита и при большой дисперсности структуры, харак­терной для сталей с избыточными карбидами, плохо выявляется в микроскопе. Поэтому прокаливаемость инструментальных сталей харак­теризуют по толщине закаленного слоя с мартенситной структурой, имеющего у этих сталей высокую твердость: более HRC 60.

При закалке с нагревом до обычно принятых температур, не вызывающих заметного роста зерна, углеродистые стали прокаливаются полностью в деталях (образцах) сечением до 12-15 мм (при условии охлаждения в воде), тогда как легированные стали в зависимости от химического состава могут прокаливаться в сечении до 50-100 и даже 200-300 мм (при охлаждении в масле). Стали с высоким содержанием легирующих элементов могут получать высокую твердость по сечению даже при еще более медленном охлаждении, например, на воздухе.

Во многих случаях необходимо экспериментальное определение прокаливаемости. Существует несколько способов ее определения. Они выбираются в зависимости от предполагаемой прокаливаемоста стали (ее способности к закалке) и сечения образца (детали).