Выбор режимов термообработки для стали 50Н (122969)

Посмотреть архив целиком

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский федеральный университет - УПИ

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Металлургический факультет







КУРСОВАЯ РАБОТА


по дисциплине: материаловедение


на тему: Выбор режимов термообработки для стали 50Н



Студент группы Мт-37051 Загвозкина Е.С

Руководитель Селеванова О.В










Екатеринбург 2010



Содержание


1 Характеристики стали 50Н

1.1 Марочный и химический состав

1.2 Критические точки

1.3 Кинетическая диаграмма распада аустенита

1.4 Области применения стали 50Н

1.5 Расчет температуры Мн и Vвкз

2 Получение структур

2.1 Перлит и феррит

2.2 Перлит с минимальным количеством феррита

2.3 Мартенсит и продукты промежуточного превращения в верхнем и нижнем районе температур второй ступени (на разных стадиях распада)

2.4 Мелкоигольчатый и крупноигольчатый мартенсит

2.5 Мартенсит и феррит

2.6 Феррит, троостит и мартенсит (с различным соотношением структурных составляющих)

2.7 Сорбит отпуска

Библиографический список




1 Характеристики стали 50Н


    1. Марочный и химический состав


50Н – сталь доэвтектоидная легированная 0,5%С и 1%Ni.

Классификация: Сплав прецизионный магнитно-мягкий.

Химический состав в % материала 50Н


Fe

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cu

48.33 - 50.55

до 0.03

0.15 - 0.3

0.3 - 0.6

49 - 50.5

до 0.02

до 0.02

до 0.2


    1. Критические точки


Ас1=725̊С – температура эвтектоидного превращенияи Ас3=755̊С – температура полиморфного превращения




    1. Кинетическая диаграмма распада аустенита



1.4 Области применения стали 50Н


Назначение для сердечников междуламповых и малогабаритных силовых трансформаторов, дросселей, реле и деталей магнитных цепей, работающих при повышенных индукциях без подмагничивания или с небольшим подмагничиванием; сплав обладает повышенной магнитной проницаемостью и повышенной индукцией технического насыщения.




1.5 Расчет температуры Мн и Vвкз


Мнтемпература начала мартенситного превращения, рассчитываем по формуле Попова:


Mн=520 – 320*%С – 50*%Мn– 30*%Cr–20*%(Ni+Mo)– 5*%(Cu+Si) =

=520 – 320*0,48 – 50*0,59–20*1,08=315,3 ̊С


Если сравнить с температурой начала мартенситного превращения на диаграмме, то рассчитанная отличается на 5 ̊С

Vвкз – верхняя критическая скорость закалки. Для стали 50Н эта скорость определяется началом перлитного превращения ~500 ̊С и =10с





2 Получение структур


Образец стали 50Н нагревают выше температуры Ас1 с учетом опасных интервалов. При температуре Тн~500 ̊С делают остановку – изотермическую выдержку для выравнивания температуры по сечению. Затем нагрев продолжают и делают вторую выдержку при Тн~ Ас1=725 ̊С, так как начинается фазовое превращение и могут возникать трещины. Дальнейший нагрев осуществляется до Твыд=Ac3+150..200 ̊С=750+150=900 ̊С. Далее для получения стали определенной структуры, то есть прохождения процессов аустенитизации, можно пойти двумя способами:

  1. Охлаждать сталь в определенных условиях, соответственно с необходимой скоростью;

  2. Изотермическая выдержка при определенной температуре.


2.1 Перлит и феррит


Структуру перлит и феррит можно получить двумя способами:

  1. Охлаждать образец со скоростью меньше Vнкз – определяется концом перлитного превращения. Для стали 50Н Vнкз= 550̊С / 420с = 1,3 ̊С/с. Будем охлаждать на воздухе или в печи.

  2. Изотермическая выдержка при температуре выше 510̊С и время выдержки до конца перлитного превращения, примерно от 5 минут.



2.2 Перлит с минимальным количеством феррита


Структуру с минимальным количеством феррита можно получить аналогично предыдущей, но только изотермической выдержкой при температуре 510̊С


2.3 Мартенсит и продукты промежуточного превращения в верхнем и нижнем районе температур второй ступени (на разных стадиях распада)


Для получения в структуре мартенсита необходимо охладить сталь со скоростью ниже Vвкз=17̊C/c, то есть в воде или масле.




2.4 Мелкоигольчатый и крупноигольчатый мартенсит


Размеры игольчатого мартенсита определяются размерами исходного аустенитного зерна: чем он больше, тем меньше иглы мартенсита. Увеличение размера зерна замедляет превращение, так как центры кристаллизации образуются преимущественно по границам зерна, а чем крупнее зерно, тем следовательно, меньше суммарная протяженность границ, тем меньше размеры игл.

Разный размер зерна можно получить разным нагревом исходного аустенита.

В случае исходной перлитной структуры, для получения молкоигольчатого мартенсита необходимо нагревать медленно – 1-2̊С/мин, а для крупноигольчатого необходим длительный нагрев, для формирования мелкого аустенитного зерна.

В случае исходной мартенситной структуры, для получения молкоигольчатого мартенсита необходимо нагревать медленно – 1-2̊С/мин до температуры свыше температуры рекристаллизации, а для крупноигольчатого необходимо нагревать медленно – 1-2̊С/мин до температуры ниже температуры рекристаллизации.

Далее во всех случаях охлаждают со скоростью выше Vвкз.





2.5 Мартенсит и феррит


Следует взять исходную структуру А+Ф, А превратится в Мартенсит при быстром охлаждениии, а Феррит останется.



2.6 Феррит, троостит и мартенсит (с различным соотношением структурных составляющих)


Структуру мартенсит, феррит и троостит можно получить изотермической выдержкой при температуре в интервале 500…600̊С и время выдержки не доходя до конца перлитного превращения, примерно от 30 секунд.

Чем ниже температура переохлаждения, тем больше в структуре феррита и троостита, а содержание мартенсита уменьшается.