40

Лабораторная работа n10

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ.

ОТПУСК

Цель работы

Изучить влияние температуры отпуска на структурные превращения в легированных сталях и на их механические свойства.

Задание

1. Построить графики зависимости твердости от температуры отпуска для легированных сталей 40Х, 12Х18Н9Т, 30Х13, Р18.

2. Провести анализ структурных превращений легированных сталей при отпуске в интервале температур 200 - 700⁰С.

Основные сведения

Отпуск легированных сталей, как и углеродистых, проводится вслед за закалкой. Легирующие элементы вносят некоторые изменения в механизм и кинетику превращений при отпуске сталей. Основное влияние оказывают карбиды легирующих элементов и повышенная устойчивость легированного мартенсита к распаду при нагреве.

Закаленные легированные стали перлитного, аустенитного, мартенситного и карбидного классов, представителями которых являются соответственно стали 40Х, 12Х18Н9Т, 30Х13, Р18, после закалки имеют различные структуры и свойства.

- в стали 40Х перлитного класса в результате закалки образуется мартенсит и остаточный аустенит ( 5 - 8 % ), твердость 53-58 HRC,

- структура стали 12Х18Н9Т аустенитного класса после закалки состоит из легированного аустенита, твердость HV 1500 МПа,

- после закалки стали 30Х13 мартенситного класса образуется структура мартенсита с карбидами, твердость 55-58 HRC,

- сталь Р18 карбидного класса после правильно выбранного режима закалки имеет структуру мартенсита с большим количеством остаточного аустенита и мелкими зернами карбидов ( HV 8200 ).

В легированных сталях, по сравнению с углеродистыми, вторая и третья стадии отпуска происходят при более высоких температурах, так как почти все легирующие элементы ( Cr, Mn, Si, W, Mo, Co и др. ) увеличивают силы связи в твердых растворах и затрудняют диффузионное перераспределение элементов.

Кроме того, карбидообразующие элементы, имеющие большое химическое сродство к углероду ( Ti, Nb, V, W , Mo, Cr ) уменьшают скорость диффузии углерода и замедляют образование карбидов.

В легированных сталях распад мартенсита завершается при 450 - 500⁰С.

Тип карбидов, образующихся в легированных сталях при отпуске, зависит от температуры. При температурах 400⁰С диффузия легирующих элементов затруднена . При этих температурах преимущественно образуются карбиды железа, при более высоких - специальные карбиды (те, в состав которых входят легирующие элементы ) - М₇С₃, М₂₃С₆, М₆С , МС. В сталях, содержащих примерно 1 % Cr, выделение специальных карбидов происходит при температурах 500 - 525⁰С , в сталях, легированных молибденом (0,8 % )- при 575 - 600⁰С. В легированных сталях замедлена и коагуляция специальных карбидов, поэтому указанный процесс протекает при более высоких температурах ( 600 - 680⁰С ).

Превращение остаточного аустенита при отпуске легированных сталей также замедляется и смещается в область более высоких температур ( 400 - 550⁰С). Кроме того, в сталях с высоким содержанием карбидообразующих легирующих элементов, при распаде аустенита выделяется не цементит, а специальные карбиды, аустенит обедняется легирующими элементами и поэтому при последующем его охлаждении может претерпеть мартенситное превращение .