Курсовая работа: Материаловедческий анализ стали

Прокаливаемость – глубина закаленного слоя или, другими словами, глубина проникновения мартенсита. Она зависит от химического состава, размеров деталей и условий охлаждения. Легирующие элементы, а также увеличение содержания углерода (0,8%) в стали способствуют увеличению ее прокаливаемости.

1.13 “Полоса прокаливаемости”. Описание “полосы прокаливаемости” стали, заданной номером рисунка в варианте задания

В заданном варианте рассматривается “полоса прокаливаемости” для стали марки 38ХС (чертеж 11).

Полоса прокаливаемости – линии верхней и нижней границы, между которыми должны укладываться кривые прокаливаемости HRC(z) всех плавок. Кривая прокаливаемости – Распределение твердости HRC(z) с расстоянием z от торца образца цилиндра. Полосу прокаливаемости нормируют для каждой конструкционной стали ГОСТ 1050 и ГОСТ 4543.

Рассмотрим полосу прокаливаемости для стали марки 38ХС.

На графике изображены кривые прокаливаемости. Кривые прокаливаемости показывают зависимость твердости HRC от Rt(расстояние от охлаждаемого торца образца). Измерение расстояний Rt во время испытаний находится в промежутке (1<=Rt<=35) мм с интервалом измерений ΔRt=1,5 мм.

При Rt=1мм 46<HRC<57

При Rt=18мм 34<HRC<51

При Rt=30мм 29<HRC<46

Чем больше расстояние от охлаждаемого образца, тем хуже прокаливаемость, и следовательно твердость (HRC).

Проанализируем таблицы соответствия между величиной HRC(z) и диаметром прутка (d).

1). Спокойная вода.

На поверхности HRC=96, независимо от диаметра прутка (d).

Прокаливаемость в центре прутка и ¾R от центра зависит от диаметра прутка.

В центре прутка HRCmax=92 при d=25,5–27мм

2). Спокойное масло.

В данной закалочной среде прокаливаемость изменяется на поверхности прутка в зависимости от его диаметра.

HRCmax=98 при d=19,5–27мм. (поверхность).

HRC=92 при d=25,5–27мм. (¾R от центра).

HRC=75 при d=27мм. (центр прутка).

Вывод :

1). С ростом диаметра прутка, HRC(d) увеличивается до определенного значения.

2). Максимальной закаливаемости HRC=176 можно добиться в спокойной воде на расстоянии ¾R от центра, при d=22,5мм

3). Закаливаемость стали выше в спокойной воде, при любом диаметре прутка и в различных местах замера твердости.

1.14 Стали пониженной прокаливаемости и для каких деталей их применяют

В сталях пониженной прокаливаемости (как 55ПП – сталь 58 по ГОСТ 1050) гарантируется низкая прокаливаемость при высоком содержании углерода.

Стали пониженной прокаливаемости можно применять для деталей с твердой поверхностью, при вязкой сердцевине (шестерни, зубчатые передачи).

Обычной закалкой можно получать тонкий (1,5…3 мм) твердый (полумартенситный) слой с зерном № 11-12 на поверхности зуба шестерен.

Аналогичного эффекта можно добиться только многочасовой цементацией малоуглеродистой стали.

1.15 Процесс старения стали

В низкоуглеродистой стали, в структуре которой преобладает феррит, известно изменение свойств при хранении (или в эксплуатации) после быстрого охлаждения от высоких температур (закалочное старение) или после пластической деформации (деформационное старение).

Старение обусловлено примесями внедрения (углеродом и азотом), растворенным в феррите. Они достаточно быстро диффундируют уже при комнатной температуре, а «носители» пластической деформации – дислокации – их притягивают и, «обрастая» сегрегациями примеси, закрепляются. После старения, пока «свободных» дислокаций мало, пластическая деформация идет лишь по мере рождения новых. По мере размножения дислокаций сопротивление течению с деформацией падает.