Контрольная работа по "Материаловедение"

5.   Используя диаграмму  состояния железо-цементит, определите температуру  полного и неполного  отжига и нормализациидля стали 40. Охарактеризуйте эти режимы термической обработки и опишите изменение структуры и свойств стали в процессе каждого вида обработки.

   Критические  точки А_с1 и А_с3 для стали 40. А_с1 = 730°С; А_с3 = 790°С. Закалка доэвтектоидной стали заключается в нагреве стали до температуры выше критической (А_с3), в выдержке и последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую.

   Температура точки А_с3 для стали 40 составляет 790°С.

   Если доэвтектоидную сталь нагреть  выше А_с1, но ниже А_с3 (неполная закалка), то в ее структуре после закалки наряду с мартенситом будут участки феррита (точка 2). Присутствие феррита как мягкой составляющей снижает твердость стали после закалки. При нагреве до температуры 760°С (ниже точки А_с3) структура стали 40 – аустенит + феррит, после охлаждения со скоростью выше критической структура стали – мартенсит + феррит.

    Доэвтектоидные  стали для полной закалки следует  нагревать до температуры на 30-50°С выше А_с3. Температура нагрева стали под полную закалку, таким образом, составляет 820-840°С (точка 1). Структура стали 40 при температуре нагрева под закалку – аустенит, после охлаждения со скоростью выше критической – мартенсит. 

   Полный отжиг заключается в нагреве доэвтектоидной стали на 30-50°С выше температуры, соответствующей точке А_с3, выдержке при этой температуре для полного прогрева и завершения фазовых превращений в объеме металла и последующем медленном охлаждении. Температура полного отжига стали 40 составляет 820-850°С. После отжига сталь имеет низкую твердость и прочность при высокой пластичности. При фазовой перекристаллизации измельчается зерно и устраняется видманштеттова структура и строчечность, вызванная ликвацией, и другие неблагоприятные структуры стали. Структура после полного отжига: перлит и феррит.

    Неполный отжиг отличается от полного тем, что сталь нагревают до более низкой температуры (немного выше точки А_с1). При этом происходит частичная перекристаллизация перлитной составляющей. Неполному отжигу подвергают доэвтектоидные стали с целью снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости резанием в том случае, еслипредварительная горячая обработка не привела к образованию крупного зерна. Температура неполного отжига стали 40 составляет 740-760°С. После отжига сталь имеет низкую твердость и прочность при высокой пластичности. Структура после полного отжига: перлит и феррит.

   Нормализацией называется доэвтектоидной стали нагрев до температуры выше А_c3 на 40-50°С с последующим охлаждением на воздухе. При нормализации происходит перекристаллизация стали, устраняющая крупнозернистую структуру, полученную при литье или ковке. В результате охлаждения на воздухе распад аустенита на ферритно-цементитную смесь происходит при более низких температурах, а, следовательно, повышается дисперсность смеси. Доэвтектоидные стали подвергают нормализации вместо отжига. В результате твердость немного возрастает, но улучшается качество поверхности при резании. Температура нормализации для стали 40 составляет 830-860°С. Структура после полного отжига: перлит и феррит.

Список  использованой литературы: 

Термическая обработка  сплавов: Справочник / Фиргер В. И. - : Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1982.

Краткий справочник технолога-термиста / И. С. Каменичный - М.: Машгиз, 1963.

Инструментальные  стали и их термическая обработка: Справочник / И. Артингер - М.: Металлургия, 1982.

Основы термической  обработки стали / Смирнов М. А., Счастливцев  В. М., Журавлев Л. Г.: Учебное пособие. Екатеринбург: УрО РАН, 1999.

Введение в  физику кристаллизации металлов / Вайнгард У. - М.: Мир, 1967.

Введение в  физическое материаловедение / В. Юм-Розери - М.: Металлургия, 1965