Реферат: Технологія термічної обробки сталі
При нагріві до такої температури крупна початкова феритно-перлітна структура перетворюється на дрібну структуру аустеніту.
При подальшому повільному охолоджуванні (у печі із швидкістю 100-200 ˚С в годину до 500 °С і далі на повітрі) з дрібнозернистого аустеніту утворюється дрібна феритно-перлітна структура. При повному відпалі відбувається подрібнення феритно-цементитних зерен доевтектоїдной стали.
Заевтектоїдную сталь повному відпалу з нагрівом вище критичної точки Аст (лінія SE ) не піддають, оскільки при повільному охолоджуванні цементит розташовується у вигляді сітки по межах зерен перліту погіршуючи, механічні і інші властивості.
Неповному відпалу піддають доевтектоїдную і заевтектоїдную сталь з метою перетворення пластинчастого перліту і сітки цементиту на структуру зернистого перліту. Заевтектоїдная сталь із структурою зернистого перліту володіє кращою оброблюваною здатністю до різання завдяки нижчій твердості.
сталь термічний відпал гартування відпуск
( Для сталі із зернистим перлітом твердість НВ 160-180, для сталі з пластинчастим перлітом - НВ 180-250.
Для отримання зернистого перліту заевтектоїдную сталь нагрівають до температури небагато вище за точку Аст - до 740- 780 °С. При нагріві до такої температури відбувається перетворення на аустеніт тільки перліту, а цементит залишається і утворюється структура цементит + аустеніт.
При подальшому повільному охолоджуванні (у печі із швидкістю 20-60 °С у годину до 700-650 °С з подальшим охолоджуванням на повітрі) з аустеніту утворюється феритно-цементитна.структура із зернистою формою цементиту - зернистий перліт.
Рис. 1. Мікроструктура перліту (Х 1000): а - пластинчастий; б і, в - пластинчастий, такий, що частково перетворився на зернистий; г - зернистий.
У зв’язку з тим, що при цьому виді відпалу виходить зерниста (сфероїдальна) форма цементиту.
Для полегшення утворення зернистого перліту нагріваючи ( до 740 - 780 °С) і охолоджування (до 700-650 °С) повторюють кілька разів. Такий відпал називають маятниковим або циклічним . При цьому зерна цементиту, що утворилися, під час першого охолоджування є додатковими центрами кристалізації при другому охолоджуванні і т.д.
Доевтектоїдні сталі неповному відпалу піддають рідко. Це пояснюється тим, що у зв’язку з неповною перекристалізацією (тільки одного перліту) не відбувається подрібнення всієї структури (ферит не піддається перекристалізації), і в результаті структура і властивості сталі виходять гірше, ніж після повного відпалу.
Для доевтектоїдних сталей неповний відпал застосовують для поліпшення оброблюваної різанням завдяки зниженню твердості.
Ізотермічний відпал . Характерною особливістю ізотермічного відпалу є утворення феритно-перлітної структури з аустеніту при постійній температурі, а не при охолоджуванні, як при повному відпалі.
Тому на відміну від повного відпалу доевтектоїдну сталь, наприклад, нагрівають до температури Ас3 + (20-30 °С) і після витримки швидко охолоджують до температури небагато нижче за критичну точку (до 700-680 °С). При цій температурі сталь витримують протягом часу, необхідного для повного розпаду аустеніту і утворення феритно-перлітової структури. Потім сталь охолоджують на повітрі.
Ізотермічний відпал має переваги в порівнянні з повним відпалом: скорочується час відпалу і виходить одно рідніша структура (але тільки при обробці малих об’ємів металу).
Нормалізаційний відпал (нормалізація ) полягає в нагріві до температури вище за точку Ас3 для доевтектоїдной або точок Аст для заевтектоїдной сталі з подальшим охолоджуванням на повітрі.
При нагріві до температури нормалізації низьковуглецевих сталей відбуваються ті ж процеси, що і при повному відпалі, тобто подрібнення зерен. Но крім того, внаслідок швидшого охолоджування і переохолодження, що виходить при цьому, будова перліту виходить тоншою (дисперсним), а його кількість великим, Механічні властивості при цьому виявляються вищими.
Нормалізація в порівнянні з повним і неповним відпалом - економічніша операція, оскільки не вимагає охолоджування разом з піччю. У зв’язку з вказаними перевагами нормалізація отримала широке застосування замість повного відпалу низьковуглецевих і навіть середньовуглецевих сталей. Нормалізація застосовується також для усунення цементитної сітки в заевтектоїдних сталях.
При нагріві заевтектоїдной сталі вищими за критичну точку Аст утворюється структура аустеніту. Якщо після такого нагріву при повільному охолоджуванні (при відпалі) цементит виділяється у вигляді сітки, то прискорене охолоджування на повітрі (нормалізація) перешкоджає виділенню цементиту по межах зерен і утворюється дрібна феритно-цементитна суміш.
2. Гартування сталі
Гартування - нагрівання вуглецевих або легованих сталей до певної температури і швидке охолодження. У результаті цього змінюється кристалічна структура металу - він стає твердішим і більш антикорозійним. Маловуглецеві сталі з вмістом вуглецю до 0,3 % не гартуються.
Залежно від марки сталь нагрівають до певної температури. Так, сталі У7, У7А нагрівають до 770 - 790°; У8 – У13А - до 760 - 780; Р9 - Р18К5Ф2 - до 1235 - 1280 °С. При нагріванні вище цієї температури сталь втрачає свої властивості. Це також стосується відпалювання та відпускання.
Дрібні вироби, щоб не перепалити, краще нагрівати на попередньо нагрітій металевій підставці (наприклад, штабі). Температура нагрівання її є температурою нагрівання виробу.
Швидке охолодження призводить до твердого загартування, внаслідок чого можуть виникнути великі внутрішні напруження і навіть тріщини. Повільне охолодження може не дати потрібного по твердості загартування.
Охолодними середовищами можуть бути вода (звичайної температури і нагріта до температури 50 - 70 °С), водні розчини, масло і повітря. Кухонна сіль, їдкий натр або селітра, що добавляють до охолодників, прискорюють охолодження. Для зменшення швидкості охолодження до води додають розчин мила, масляну емульсію, рідке скло, вапняне молоко тощо.
Надмірно швидке охолодження водою часто призводить до дефектів (внутрішні напруження, тріщини, згинання), а також різко зменшує гартувальні здатності з підвищенням її температури. Тому при послідовному загартуванні кількох деталей, щоб вони мали однаковий гарт, воду часто замінюють або наливають у велику посудину.
Рівномірно і досить швидко сталь охолоджується у водному розчині кухонної солі або їдкого натру при температурі 20 °С. Деякі сталі для кращого загартування охолоджують у 30%-ному розчині їдкого натру.