Особенности термической обработки легированных сталей

При термической обработке легированных сталей происходят в основном те же процессы, что и при термической обработке углеродистых сталей. Но легирующие элементы влияют на положение критических точек при нагреве, на изотермический распад аустенита, на критическую скорость закалки, на прокаливаемость, на температуру мартенситного превращения, на превращения при отпуске. Так, все легирующие элементы, за исключением кобальта, замедляют изотермический распад аустенита. Кривые изотермического распада при этом смещаются вправо, что способствует уменьшению критической скорости закалки (рис.11.2.).

В связи с уменьшением критической скорости закалки охлаждать легированную сталь можно значительно медленнее по сравнению с углеродистой сталью. Поэтому закалку легированных сталей производят в масле. Нагрев легированных сталей при закалке идет до более высоких температур, так как повышается температура точек А_С1 и А_С3.

Прокаливаемость легированных сталей непосредственно связана с устойчивостью аустенита и критической скоростью закалки. Чем больше устойчив аустенит и меньше критическая скорость закалки, тем больше прокаливаемость. При отпуске легированных сталей идут в основном те же процессы – распад мартенсита и остаточного аустенита.

Однако многие легирующие элементы (W, V, Ti, Cr, Mn и т.д.) замедляют распад этих фаз, смещая его в область более высоких температур, и требуют большего времени выдержки. За счет этого твердость отпущенных легированных сталей сохраняется до более высоких температур, чем у углеродистых.

Практическая часть

Порядок выполнения работы

1. Изучить особенности микроструктуры сталей различных классов на микроскопе МИМ-7 (по коллекции образцов).

2. Произвести термическую обработку сталей 40, 40Х, 40ХС.

2.1. Замерить исходную твердость образцов.

2.2. Выбрать температуры закалки сталей 40, 40Х, 40ХС.

2.3. Произвести нагрев и охлаждение образцов этих сталей в воде.

2.4. Замерить твердость образцов после закалки.

2.5. Провести отпуск образцов при температуре 200, 400 и 600 ^оС.

2.6. Замерить твердость после отпуска.

2.7. Результаты замеров занести в таблицу 13.1:

Таблица 13.1

Протокол исследований

3. Проанализировать влияние легирующих элементов на твердость после закалки и отпуска.

4. На основе полученных данных построить график зависимости твердости от температуры отпуска для каждой стали.

Содержание отчета

1. Основные классы легированных сталей.

2. Схематические рисунки и описание структур легированных сталей.

3. Описание особенностей термообработки легированных сталей.

4. Протокол исследований и графики «Температура отпуска – твердость».

5. Выводы о влиянии легирующих элементов на термическую обработку и свойства стали.

Контрольные вопросы

1. Как классифицируются легированные стали по назначению, структуре в равновесном и нормализованном состоянии?

2. Каким образом влияют легирующие элементы на свойства сталей, устойчивость фаз, температуру критических точек?

3. В чем особенности термической обработки легированных сталей?