Готовые ДЗ варианты Д-хх (Д-8)

Посмотреть архив целиком

Московский Государственный Технический Университет

им. Н. Э. Баумана







Факультет: Специальное машиностроение


Кафедра: М-2






Домашнее задание по материаловедению



Вариант № Д-8



Студент

Щепетьев Д.Г.

ГруппаA М2-51

Подпись __________


Преподаватель

Силаева В. И.

Подпись __________


2006 г.




Оптимальный режим термообработки 40Х на твердость HВ 315-330:

Сталь 40Х - доэвтектоидная сталь. Для данной стали оптимальным режимом термической обработки является закалка при 860С. Закаливание производят в масло, с последующим отпуском при 500С.

Комплексную термическую обработку, состоящую из полной закалки и высокого отпуска конструкционных сталей,называют улучшением.

Сталь 40Х относится к сталям мартенситного класса.

1) Закалка – термическая обработка, в результате которой в сплаве образуется неравновесная структура. Конструкционные и инструментальные стали закаливают для упрочнения.

Задача закалки — получение структуры мартенсита с максимальным процентным содержанием углерода.


Рассмотрим закалку 40Х.

Критические температуры для 40Х:

Ас3 = 815С

Ас1 = 743С


t

А+Ц 860 оС А

Ас3 (815 оС)


Ас1 (743 оС)


масло

500 оС

Мн

вода

Высокий

отпуск


Ф+П Тотп


При нагреве до температуры 743С структура сплава остается постоянной – перлит. Как только пройдена точка Ас1 на границах зерен перлита начинает зарождаться аустенит. В нашем случае мы имеем полную закалку, т.к. температура превышает Ас3 , то весь перлит переходит в аустенит. Таким образом, нагрев до 815С мы получили однофазную структуру - аустенит, при этом при повышении температуры после 815С зерно растет.

Для получения мартенситной структуры необходимо переохладить аустенит до температуры мартенситного превращения, следовательно, скорость охлаждения должна превышать критическую. Такое охлаждение наиболее просто осуществляется погружением закаливаемой детали в жидкую среду (вода или масло), имеющую температуру 20-25С. В результате такой обработки получается мартенсит. Сталь должна иметь структуру мартенсита по всему сечению детали после закалки, т.е. иметь однородную структуру, которая обеспечивается хорошей закаливаемостью и сквозной прокаливаемостью.







Изменения структуры стали при закалке в масле

При непрерывном охлаждении в стали с υ0 > υкр аустенит превращается в мартенсит.

Мартенситное превращение интенсивно протекает при непрерывном охлаждении в интервале температур от Мн до Мк. Малейшая изотермическая выдержка в этом интервале температур приводит к стабилизации аустенита, т.е. превращение не доходит до конца, и кроме мартенсита в структуре наблюдается остаточный аустенит.

Быстрое охлаждение необходимо для того, чтобы подавить возможные диффузионные процессы и образование перлитных и бейнитных структур.

Итак, при охлаждении стали со скоростью, большей υкр, будет образовываться мартенсит – неравновесная фаза - пересыщенный твёрдый раствор внедрения углерода в Fe. Кристаллы мартенсита, имея пластинчатую форму, растут с огромной скоростью, равной скорости звука в стали (~5000 м/с). Росту кристаллов мартенсита препятствует граница зерна аустенита или ранее образовавшаяся пластина мартенсита.


Г.В.Курдюмов дал классическое определение мартенситному превращению: «Мартенситное превращение состоит в закономерной перестройке решётки, при которой атомы не обмениваются местами, а лишь смещаются на расстояния, не превышающие межатомные». При этом перестройка решётки происходит по тем кристаллографическим плоскостям исходной модификации, который по строению одинаковы, а по параметрам близки к определённым плоскостям кристаллической решётки образующей фазы, т.е. выполняется принцип структурного и размерного соответствия.

Для мартенситного превращения характерно, что растущее кристаллы мартенсита когерентно связаны с кристаллами исходной фазы. Два кристалла считаются когерентными, если они соприкасаются по поверхности раздела, которая является общей для их кристаллических решёток. При нарушении когерентности решёток упорядоченный переход атомов из аустенита в мартенсит становится невозможным, и рост кристалла мартенсита прекращается.

В процессе мартенситного γ→α – превращения углерод остаётся в твёрдом растворе, искажая кристаллическую решётку Fe, так как растворимость его в Fe меньше, чем в Feγ. Мартенсит имеет тетрагональную пространственную решётку.

Чем больше углерода было в аустените, тем большее число элементарных ячеек мартенсита будет содержать атом углерода и тем больше окажутся средние искажения пространственной решётки.

Свойства мартенсита зависят от количества растворенного в нём углерода. С увеличением его содержания возрастает хрупкость мартенсита. Мартенситное превращение в сталях сопровождается заметным увеличением объема. Весьма сильно изменяются и другие физические свойства стали.

Затрудненность распада последних порций аустенита связывают с появлением значительных сжимающих напряжений, возникающих за счёт увеличения объёма при переходе ГЦК решётки в ОЦК решётку.

На температуры Мн и Мк существенно влияют растворенные в аустените легирующие элементы. Подавляющее большинство легирующих элементов понижают температуры Мн и Мк , поэтому в закаленных легированных сталях даже при небольшом содержании углерода после охлаждения до 20 – 25 °С может сохраниться значительное количество остаточного аустенита.


2)Отпуск при 500С в воде. Продолжительность среднего и высокого отпуска обычно составляет 1-2 часа для деталей небольшого сечения.

Отпуск – термическая обработка, в результате которой в предварительно закаленных сталях происходят фазовые превращения, приближающие их структуру к равновесной.

Он назначается исходя из требуемой твердости НВ 315 –330. По данным таблицы из марочника сталей выбираем температуру 500 С0.


t oтпуска, С0

0.2,Мпа

в,Мпа

5,%

,%

КСu, Дж/м2

НВ

200

1560

1760

8

35

29

552

300

1390

1610

8

35

20

498

400

1180

1320

9

40

49

417

500

910

1150

11

49

69

326

600

720

860

14

60

147

265















4

Быстрое охлаждение

Медленное охлаждение

0Х подвергается отпуску при
t = 500С — высокий отпуск. При этом надо учитывать, что при температурах отпуска более 500С охлаждение производят в воде.

При отпуске некоторых легированных сталей снижается ударная вязкость. Такое снижение вязкости получило название отпускной хрупкости. Могут возникать два вида отпускной хрупкости: необратимая отпускная хрупкость, или хрупкость I рода (отпуск при 250 – 400 С0) и обратимая отпускная хрупкость, или хрупкость II рода (500 – 600 С0).

О

250 400 500 600

I

II

оС

тпускная хрупкость
I рода свойственна всем сталям и имеет необратимый характер. Отпускная хрупкость II рода наиболее часто наблюдается в сталях, содержащих повышенное количество фосфора, марганца, кремния или хрома при медленном охлаждении после высокого отпуска.

В нашем случае для изготовления деталей используется хромистая сталь 40Х, которая склонна к отпускной хрупкости. При развитии хрупкости II рода после отпуска при 500 С0 происходит сильное уменьшение ударной вязкости и повышение порога хладноломкости. В стали уменьшается работа зарождения трещины и особенно ее распространения. Появление хрупкости II рода наиболее вероятно связано с диффузией растворенных атомов некоторых элементов к границе зерна и насыщением поверхностных слоев зерна и этими элементами без выделения избыточных мелкодисперсных фаз. Особенно значительное влияние оказывает обогащение пограничных зон фосфором, снижающим работу образования межзеренных трещин, что приводит к развитию отпускной хрупкости. Легирующие элементы, например хром, повышают содержание фосфора в приграничных объемах.


Случайные файлы

Файл
142952.rtf
80267.doc
5945-1.rtf
Shpory po MChP.doc
Dogm3.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.