ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ И ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
Практическая часть работы заключается в изучении микроструктуры после различных видов отжига, закалки, отпуска закаленной стали, поверхностной закалки и лазерного термоупрочнения, цементации, цементации и нитроцементации с последующей закалкой и низким отпуском, азотирования и борирования. Микроанализ проводится, как правило, при увеличении микроскопа х100 или х600. Студентам предоставляются лабораторные коллекции микрошлифов, подготовленные для исследований.
Для более подробной оценки микроструктуры используется ГОСТ 8233 "Сталь. Эталоны микроструктуры". По этому стандарту может быть дана количественная характеристика или номер балла структуры по различным признакам: процентное соотношение между ферритом и перлитом, мартенситом и трооститом, пластинчатым и зернистым перлитом; балл дисперсности пластинчатого перлита, мартенсита.
Данные о микроструктуре сталей после различных видов термической и химико-термической обработки представлены в табл. 15 и на рис. 13.
Таблица 15. Перечень лабораторной коллекции микрошлифов стали после термической и химико-термической обработки
| № шлифа | Марка стали, ГОСТ | Вид термической обработки | Микроструктура | ||||
| Стали после термической обработки | |||||||
| Конструкционная сталь 40, ГОСТ 1050-88 | Отжиг полный | Феррит и перлит | |||||
| Отжиг нормализационный | Феррит и перлит | ||||||
| Закалка полная | Мартенсит пакетный | ||||||
| Закалка неполная | Мартенсит и феррит | ||||||
| Закалка частичная | Мартенсит и темный троостит | ||||||
| Закалка полная и высокий отпуск (улучшение) | Сорбит отпуска (Ф +Ц) | ||||||
| Инструментальная сталь У12, ГОСТ 1435-90 | Отжиг на зернистый перлит | Перлит зернистый | |||||
| Закалка неполная заэвтектоидной стали | Мартенсит и белые зерна вторичного цементита | ||||||
| Стали после поверхностной закалки и лазерного термоупрочнения | |||||||
| 28. | Конструкционная сталь 45, ГОСТ 1050-88 | Закалка поверхностная с нагревом токами высокой частоты | Поверхностный слой: мартенсит; сердцевина: феррит + перлит | ||||
| 28-1 | Инструментальная сталь У10, ГОСТ 1435-90 | Лазерное термоупрочнение (закалка) | Поверхностный слой: мартенсит мелкоигольчатый и карбиды дисперсные. Переходная зона: мартенсит, троостит и карбиды | ||||
| Стали после химико-термической обработки | |||||||
| 29-1 | Сталь 20, ГОСТ 1050-88 | Цементация | Поверхностный слой: перлит + цементит вторичный; перлит; переходная зона: перлит + феррит; сердцевина: феррит + небольшое количество перлита | ||||
| 29-2 | Сталь 20, Гост 1050-88 | Цементация с последующей закалкой и низким отпуском | Поверхностный слой имеет мартенсит высокоуглеродистый. Сердцевина – ферритная с участками перлита | ||||
Окончание табл. 15.
| Сталь 20Х, ГОСТ 4543-71 | Цементация с последующей закалкой и низким отпуском | Поверхностный слой – высокоуглеродистый мартенсит. Сердцевина – малоуглеродистый бейнит | |
| Сталь 08КП, ГОСТ 1050-88 | Нитроцементация с последующей закалкой и низким отпуском | Поверхностный слой – высокоуглеродистый мартенсит с карбонитридами. Сердцевина – феррит | |
| Сталь 4Х5В2ФС ГОСТ 5950-73 | Закалка с отпуском и последующее азотирование | Поверхность – темный азотированный слой. Сердцевина – троостит отпуска | |
| Сталь 38ХС, ГОСТ 4543-71 | Борирование и поверхностная закалка | Поверхностный слой – тонкая зона светлых вытянутых зерен боридов, широкая зона мартенсита. Сердцевина – перлит и небольшое количество мелких зерен феррита |
 |
Рис. 13. Схемы микроструктур после термической и химико-термической обработки сталей
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
Итоги проведенной работы оформляются, в отчете, который должен содержать следующие разделы:
1. Цель работы.
2. Оборудование, приборы и материалы, использованные при выполнении работы.
3. Теоретические положения: понятия о перлитном, бейнитном и мартенситном фазовых превращениях; характеристики перлита, сорбита, троостита, бейнита и мартенсита. Характеристики структуры после отпуска закаленной стали при разных температурах. Понятие о цементации, нитроцементации и азотировании. Зарисовки диаграммы состояния железо-углерод и диаграммы изотермического превращения переохлажденного аустенита доэвтектоидной углеродистой стали.
4. Методика проведения работы и полученные результаты. Зарисовки схем микроструктур стали после наиболее характерных разновидностей термической обработки (образцы 20, 21, 22, 24, 25, 27, 29-1, 29-2, 32), наименование и марка стали, вид термической обработки, составляющие структуры.
В конце занятия преподаватель путем устного опроса проверяет усвоение знаний студентами по вопросам для самопроверки. Оформленные отчеты проверяются и подписываются преподавателем.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ И САМОПРОВЕРКИ
1. Какие фазовые превращения происходят при нагреве доэвтектоидных сталей до температур образования аустенита?
2. Какие три фазовые превращения происходят при распаде переохлажденного аустенита?
3. Что представляют собой перлитное, бейнитное и мартенситное превращения?
4. Какая разновидность мартенсита образуется в конструкционной стали?
5. Какие структурные изменения происходят при повышении температуры отпуска закаленных сталей?
6. Что представляют собой перлит, сорбит, троостит, бейнит, мартенсит?
7. Что представляют собой отпущенный мартенсит, троостит отпуска,
сорбит отпуска?
8. В чем заключается химико-термическая обработка материалов?
9. Какие основные разновидности химико-термической обработки применяются в машиностроении?
10. Какую микроструктуру имеет поверхностный слой после цементации?
11. Какую микроструктуру имеет поверхностный слой после цементации, закалки и низкого отпуска?
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная:
Фетисов, Г.П. Материаловедение и технология металлов: учеб. для студентов машиностр. спец. вузов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюшин; под ред. Г.П. Фетисова. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2005. 862 с.
Дополнительная:
Арзамасов, Б.Н. Материаловедение: учеб. для вузов / Б.Н. Арзамасов [и др.]; под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – 7-е изд., стереотип. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 648 с.