- •Часть 1
- •302020, Г. Орел, Наугорское шоссе, 29.
- •Содержание
- •Введение
- •Лабораторная работа № 1 Микроанализ металлов и сплавов
- •1.1 Теоретические сведения
- •1.1.1 Приготовление микрошлифа
- •1.1.2 Краткое описание металлографического микроскопа
- •1.1.3 Работа с микроскопом
- •1.1.4 Изучение микроструктуры
- •1.2 Материалы и принадлежности
- •1.3 Порядок выполнения работы
- •1.4 Оформление отчета
- •1.4.1 Изображение полированной поверхности (х ...)
- •1.4.2 Изображение протравленной поверхности (х ...)
- •1.5 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 механические свойства металлов и методы их определения
- •2.1 Теоретические сведения
- •2.2 Материалы и принадлежности
- •2.3 Порядок выполнения работы
- •2.3.1 Испытания на растяжение
- •2.3.2 Испытания на твердость по Бринеллю
- •2.3.3 Испытания на твердость по Роквеллу
- •2.3.4 Испытания на твердость по Виккерсу
- •2.3.5 Определение ударной вязкости
- •2.4 Оформление отчета
- •2.4.1 Определение характеристик прочности и пластичности
- •2.4.2 Определение твердости
- •2.4.3 Определение ударной вязкости
- •2.5 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3
- •Влияние холодной пластической деформации
- •И рекристаллизации на микроструктуру
- •И механические свойства низкоуглеродистой стали
- •3.1 Теоретические сведения
- •3.1.1 Основные определения
- •3.1.2 Пластическая деформация и ее влияние на свойства
- •3.1.3 Влияние температуры нагрева на микроструктуру
- •3.1.4 Холодная и горячая пластическая деформация
- •3.2 Выполнение работы
- •3.2.1 Влияние степени пластической деформации
- •3.2.2 Влияние температуры нагрева на микроструктуру
- •3.4 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 микроструктура и твердость углеродистой стали в отожженном состоянии
- •4.1 Теоретические сведения
- •4.1.1 Фазы в железоуглеродистых сплавах
- •4.1.2 Структурные составляющие в сталях
- •4.1.3 Микроструктура углеродистых сталей после отжига
- •4.2 Материалы и принадлежности
- •4.3 Порядок выполнения работы
- •4.4 Оформление отчета
- •4.4.1 Микроструктура и твердость сталей с различным
- •4.4.2 Определение марки стали по структуре
- •4.4.3 Формирование структуры в сталях
- •4.4.4 Анализ полученных результатов и выводы
- •4.5 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 изучение микроструктуры чугунов
- •5.1 Теоретические сведения
- •5.2 Материалы и принадлежности
- •5.3 Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 6 исправление микроструктуры перегретой доэвтектоидной стали
- •6.1 Теоретические сведения
- •6.1.1 Фазовые превращения в стали
- •6.1.2 Основные виды предварительной термической обработки
- •6.4.2. Термическая обработка перегретых образцов
- •6.4.3 Результаты эксперимента
- •6.4.4 Анализ полученных результатов и выводы
- •6.5 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7 выбор температуры нагрева для закалки стали
- •7.1 Теоретические сведения
- •Доэвтектоидные стали подвергают полной закалке:
- •7.2 Материалы и принадлежности
- •7.3 Порядок выполнения работы
- •7.4 Оформление отчета
- •7.4.1 Исходное состояние образцов
- •7.4.2 Термическая обработка (закалка) образцов
- •7.4.3 Результаты эксперимента
- •7.5 Контрольные вопросы
- •8.1 Теоретические сведения
- •8.2 Материалы и принадлежности
- •8.3 Порядок выполнения работы
- •8.4 Оформление отчета
- •8.4.1. Исходное состояние образцов
- •8.4.2 Термическая обработка (закалка) образцов
- •8.4.3 Результаты эксперимента
- •8.5 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 определение прокаливаемости стали
- •9.1 Теоретические сведения
- •9.1.2 Определение прокаливаемости методом торцевой
- •9.2 Материалы и принадлежности
- •9.3 Порядок выполнения работы
- •9.4 Оформление отчета
- •9.4.1 Исходные данные:
- •9.4.2 Параметры процесса закалки
- •9.4.3 Результаты исследований
- •9.4.4 Анализ результатов и выводы
- •9.5 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 10 изучение влияния температуры отпуска на микроструктуру и свойства закалённой стали
- •10.1 Теоретические сведения
- •10.2 Материалы и принадлежности
- •10.3 Порядок выполнения работы
- •10.4 Оформление отчета
- •10.4.1 Исходные данные:
- •10.4.2 Термическая обработка (отпуск) закалённых образцов
- •10.4.3 Результаты эксперимента
- •10.5 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 Термическая обработка чугуна
- •11.1 Теоретические сведения
- •11.2 Материалы и принадлежности
- •11.3 Порядок выполнения работы
- •11.4.4 Результаты исследований
- •11.5 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 микроструктура и свойства сталей после химико-термической обработки
- •12.1 Теоретические сведения
- •12.1.1 Цементация
- •12.1.2 Азотирование
- •12.2 Материалы и принадлежности
- •12.3 Порядок выполнения работы
- •12.4 Оформление отчета
- •12.4.1 Исходные данные
- •12.4.2 Параметры процесса
- •12.5 Результаты исследований
- •12.6 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 13 термическая обработка углеродистой стали
- •13.1 Теоретические сведения
- •13.2 Материалы и принадлежности
- •13.3 Порядок проведения работы
- •13.4 Оформление отчета
- •13.4.1 Исходное состояние образцов
- •13.4.2 Термическая обработка образцов
- •13.4.3 Результаты эксперимента
- •13.4.4 Вывод
- •13.5 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 14 термическая обработка дуралюмина
- •14.1 Теоретические сведения
- •14.2 Материалы и принадлежности
- •14.3 Порядок выполнения работы
- •14.4 Оформление отчета
- •14.5 Контрольные вопросы
- •Литература
- •Приложение а Справочные данные
- •Приложение в Построение кривой охлаждения сплава заданной концентрации с использованием диаграммы
- •Углеродистые стали
7.5 Контрольные вопросы
1. Дайте определение основных структурных составляющих стали: феррита, перлита, аустенита, мартенсита.
2. Какую температуру называют критической точкой aС1, АС3, Аcm?
3. Какое превращение протекает при нагреве стали выше точки AС1, в интервале температур aС1 – АС3?
4. В каком состоянии находится сталь ваше точки аС3 (Аcm)?
5. Какой вид термической обработки называют закалкой, полной закалкой, неполной закалкой?
6. Как выбрать температуру нагрева для закалки доэвтектоидной стали, заэвтектоидной стали?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
ВЫБОР СКОРОСТИ ОХЛАЖДЕНИИЯ
(ОХЛАЖДАЮЩЕЙ СРЕДЫ) ДЛЯ ЗАКАЛКИ
УГЛЕРОДИСТОЙ И ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ
Цель работы: изучить влияние скорости охлаждения на распад аустенита. Изучить влияние легирующих элементов на устойчивость аустенита и критические скорости закалки. Научиться выбирать охлаждающую среду для закалки в зависимости от марки стали.
8.1 Теоретические сведения
Закалкой называют вид термической обработки, заключающийся в нагреве стали до температуры выше критических точек АС3 или AС1, выдержке и быстром охлаждении со скоростью больше критической. В основе закалки лежит превращение аустенита в мартенсит при охлаждении.
При охлаждении в зависимости от скорости аустенит может превращаться либо в ферритно-цементитную смесь (перлит, сорбит, троостит) либо в мартенсит.
На диаграмме распада переохлажденного аустенита для доэвтектоидной стали линия 1 (рисунок 8.1) показывает время и температуру начала превращения аустенита в избыточный феррит. Кривая 2 соответствует концу превращения аустенита в феррит и началу распада аустенита на ферритно-цементитную смесь. Кривая 3 - это конец превращения аустенита в ферритно-цементитную смесь (перлит, сорбит, троостит). Перлит, сорбит и троостит - все это ферритно-цементитные смеси пластинчатого строения разной степени дисперсности. Нижняя критическая скорость охлаждения (vн.к.) – это максимальная скорость охлаждения, при которой весь аустенит превращается в ферритно-цементитную смесь. Так, при скорости охлаждения v1< vн.к. на участке ab нет превращений (аустенит охлаждается), на участке bc аустенит переходит в феррит, а на участке cd – в ферритно-цементитную смесь (перлит). Ниже точки d сплав охлаждается, превращений нет. Конечная структура – феррит и перлит. Аналогичные превращения претерпевает аустенит при скорости охлаждения vн.к.. Однако превращения протекают при более низких температурах (b'c'd'), поэтому структура будет дисперснее.
Мартенситное превращение, бездиффузионное, протекает в стали, если удаётся переохладить (сохранить) аустенит до мартенситной точки МН. Протекает в интервале температур МН – МК (начала и конца мартенситного превращения). Чтобы переохладить аустенит до мартенситной точки, необходимо сталь охлаждать со скоростью, равной или большей vв.к.
Ас1 – нижняя критическая точка стали;
Ас3 – верхняя критическая точка стали;
Мн – температура начала мартенситного превращения;
Мк – температура конца мартенситного превращения;
vн.к. – нижняя критическая скорость закалки;
vв.к. – верхняя критическая скорость закалки;
кривые: 1 – начало превращения аустенита в феррит;
2 – конец превращения аустенита в феррит и начало превращения аустенита
в ферритно-цементитную смесь (перлит, сорбит, троостит);
3 – конец превращения аустенита в ферритно-цементитную смесь.
Рисунок 8.1 – Диаграмма изотермического распада
переохлажденного аустенита
vв.к. – верхняя критическая скорость охлаждения – это минимальная скорость, при которой весь аустенит переохлаждается до мартенситной точки и на участке fk переходит в мартенсит. Скорость v3 > vв.к – на участке af''' нет превращений, а в интервале температур мартенситных точек ( участок f''k'') аустенит переходит в мартенсит.
Если фактическая скорость охлаждения лежит между критическими скоростями (например, v2), то часть аустенита превращается в ферритно-цементитную смесь (участок c''d''), а часть – в мартенсит (участок f'k').
При скорости охлаждения меньше vн.к. аустенит превращается в ферритно-цементитную смесь (феррит + перлит). Если скорость охлаждения больше vн.к., но меньше vв.к., аустенит превращается в тро-осто-мартенситную структуру. И, наконец, при скорости охлаждения больше vв.к. аустенит перейдёт в мартенсит – в структуру закалки.
Критические скорости закалки vв.к. и vн.к. зависят от устойчивости аустенита, которая определяется химическим составом стали. Чем больше в стали легирующих элементов и углерода, тем устойчивее аустенит (кривые 1, 2, 3 на диаграмме изотермического распада переохлажденного аустенита располагаются правее) и ниже значение скорости vн.к. и vв.к.; тем легче закаливать сталь (мартенсит можно получить в более мягкой среде).