8.5 Контрольные вопросы

1. Какие скорости охлаждения называют критическими?

2. Какая структура получится при охлаждении стали со скоростью v, если v < v_н.к., v_н.к. < v < v_в.к., v > v_в.к.?

3. Как влияют легирующие элементы на устойчивость аустенита и значение критических скоростей?

4. Какую структуру имеет правильно закаленная сталь? Дайте её определение.

5. Что такое мартенсит? Укажите его твердость и вязкость.

Лабораторная работа № 9 определение прокаливаемости стали

Цель работы: изучить один из способов определения прокаливаемости стали – метод торцевой закалки.

9.1 Теоретические сведения

Основные понятия о прокаливаемости

Прокаливаемость – это способность стали закаливаться (образовывать мартенситную структуру) на определенную глубину. При закалке детали реальная скорость охлаждения по сечению (v_охл) неодинакова: на поверхности она максимальная, а в сердцевине – минимальная. Если v_охл > v_в.к., то аустенит превращается в мартенсит. Если v_н.к. < v_охл < v_в.к., то только часть аустенита перейдет в мартенсит, остальной объем металла приобретет структуру ферритно-цементитной смеси – троостита. При v_охл < v_н.к. весь аустенит превращается в ферритно-цементитную смесь. Сталь не закалится.

Глубина закаленного слоя, т.е. прокаливаемость, увеличивается по мере понижения критической скорости закалки. Для стали с определенной критической скоростью закалки прокаливаемость увеличивается с повышением реальной скорости охлаждения (рисунок 9.1).

Как видно из рисунка 9.1, закалка образца 1 осуществляется в кольцевом слое (заштрихована зона). В образце 2 с более высоким значением v_к2 закалится более тонкий слой. В образце 3 v_к3 = v_охл в сердцевине и наблюдается сквозная закалка.

На практике за глубину закаленного слоя принимают расстояние от поверхности детали до слоя с полумартенситной структурой (50 % мартенсита и 50 % троостита). Твердость этой зоны зависит от содержания углерода (рисунок 9.2).

Рисунок 9.1 – Зависимость прокаливаемости

от величины критической скорости закалки

(штриховкой показана глубина закаленного слоя)

Рисунок 9.2 – Зависимость твердости

полумартенситной структуры от содержания углерода

9.1.2 Определение прокаливаемости методом торцевой

закалки

Широко распространен метод торцевой закалки. Сущность метода заключается в том, что стандартный образец нагревают в печи до температуры закалки, а затем быстро переносят в специальную установку, где он охлаждается струями воды только с торца. При таком способе реальная скорость образца по его длине изменяется: у водоохлажденного торца она максимальная, а затем понижается, поэтому по сечению образца микроструктура формируется различная. Измеряется твердость через небольшие отрезки (например, 2 мм) до полумартенситной зоны, можно построить характеристическую кривую и узнать прокаливаемость. Например, для стали с 0,6 % С полумартенситная твердость – 48HRС.

Существует определенная связь между термокинетическими диаграммами для стали и результатами торцевой пробы (рисунок 9.3).

Рисунок 9.3 – Связь между скоростью охлаждения

и твердостью торцевой пробы