Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение (методы анализа, лабораторные работы и задачи)

Подождите немного. Документ загружается.

со

сравнительно ровными краями. У легированной стали в изломе

более мелкое зерно и по форме он менее ровный.

Нормально

закаленная

сталь

со структурой мартенсита имеет

волокнистый,

светлый и ровный излом и низкую вязкость. При пере-

греве излом становится зернистым.

Излом

закаленной и

низкоотпущенной

стали (до

300—350°

С)

почти

не отличается от излома закаленной стали; вязкость возра-

стает еще мало. После более высокого отпуска, повышающего вяз-

кость,

излом становится с выступами (чашечкой) и приобретает ма-

тово-серый цвет.

№

198. Закалка

стали.

Определить влияние температуры на-

грева и скорости охлаждения при закалке на

структуру,

твердость

ударную

вязкость конструкционной углеродистой стали.

Твердость, вязкость и вид излома стали определить в исходном

(отожженном)

состоянии, а также после термической обработки.

Начертить

(схематически) С-образную диаграмму углеродистой

стали,

показать на ней линии, соответствующие возможной скорости

охлаждения поверхностных слоев или небольших образцов (до 10 мм)

при

изменении охлаждающей среды (вода, масло,

воздух)

и указать,

по

данным об изменении твердости, предполагаемую

структуру,

которую сталь получила в поверхностном слое образца.

На

основании этих данных и диаграммы объяснить, какой фактор

(скорость

охлаждения или температура нагрева выше точки Ас

)

более интенсивно влияет на получение в углеродистой стали струк-

туры

мартенсита и высокой твердости.

Образцы

нагревать до температур: Ас

; Ас

+ 30; Ас

+ 90;

Ас

— 30° С и

охлаждать

с этих температур в воде, масле и на воз-

духе.

№

199.

Отпуск

стали.

Определить влияние температуры, про-

должительности отпуска на

структуру,

твердость и

ударную

вяз-

кость

закаленной углеродистой стали.

На

основании результатов опыта построить диаграммы в коор-

динатах изучаемое свойство (твердость, ударная вязкость) — тем-

пература отпуска. На этой же диаграмме качественно показать, в ка-

ком

направлении изменяются при отпуске предел прочности и отно-

сительное удлинение.

Указать получающуюся микроструктуру и дать характеристику

излому стали после отпуска по каждому заданному режиму.

Объяснить,

почему свойства и

структура

стали зависят не только

от температуры отпуска, но также и от выдержки при отпуске, если

выдержка увеличивается с 20 до 60 мин.

Отпуск проводить с нагревом до температур 200, 300, 400, 500,

600,

650°

Сие выдержкой при этих температурах 20, 30 60 мин.

№

200.

Изотермическая

закалка. Сравнить влияние закалки

охлаждением в масле и ступенчатой закалки на механические

свойства легированной конструкционной стали.

Образцы

легированной стали (ЗОХГСА) подвергнуть термиче-

ской

обработке по режимам:

1) закалка с нагревом

800—900°

С, охлаждение в масле;

281

2) закалка с нагревом

860—900°

С, охлаждение в селитровой

ванне

при

280—310°

С, 30 мин и затем на

воздухе;

3) закалка с нагревом

880—900°

С, охлаждение в масле, затем

отпуск при

280—310°

С в течение часа.

Определить о

, а

, б, г|з, твердость и

ударную

вязкость образцов

после термической обработки по заданным режимам.

Указать, при каком из режимов обеспечиваются более высокие

механические свойства, т. е. сочетание высокой прочности и вяз-

кости,

и объяснить полученный

результат.

2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО ЗАКАЛКЕ СТАЛИ

ИНДУКЦИОННЫМ

НАГРЕВОМ

Приведенные

работы выполняют на высокочастотных закалоч-

ных установках. Образцы

следует

нагревать способом одновремен-

ной

закалки, при которой сразу нагревается вся поверхность стали.

Образцы можно изго-

тавливать из конструк-

ционной

стали 45 (или 50,

55), получающей высокую

твердость в закаленном со-

стоянии,

и из инструмен-

тальной стали У11 (или

У12, 9ХС).

Лучше

применять об-

разцы

цилиндрической

формы

диаметром 8—10 мм

длиной 50 мм (при на-

греве образцов квадрат-

ного или прямоугольного

сечения

углы

образцов на-

греваются до более высокой

температуры по сравне-

/, 2 и 4 — ННС

61—64;

3 — HRC 64

НИЮ

ОСТЭЛЬНОЙ ЧЭСТЬЮ ПО-

верхности). В зависимости

от формы и размеров образцов изготавливают индуктор для нагрева.

Свойства, которые получает сталь в

результате

индукционного

нагрева (при постоянной частоте тока), определяются температурой

скоростью нагрева в области фазовых превращений. Это видно

из

диаграмм, построенных для определения режимов высокочастот-

ной

закалки (рис. 193).

Нагрев до очень высоких температур, несмотря на его кратко-

временность, вызывает значительный рост зерна и

ухудшает

свой-

ства стали, подобно

тому,

как это происходит при нагреве в печи

или

в соли.

Определение режима высокочастотной закалки по продолжитель-

ности

нагрева является недостаточно правильным. При температу-

50100 200 J00 400 500

Спорость

нагрева,

°С/с

600 700

Рис. 193. Диаграмма для определения режимов вы-

сокочастотной закалки стали 45 (И. Н.

Кидпн):

Состав ванны: 45%

KNO

+ 55%

NaNO

282

pax ниже точки Кюри нагрев происходит за счет теплового воздей*

ствия индуктированного тока и за счет потерь на гистерезис,

тогда

как

при температурах выше точки Кюри — только за счет тепло-

вого воздействия тока.

Переход стали из ферромагнитного в парамагнитное состояние

рост электросопротивления в поверхностном слое вызывают рас-

пространение индуктированного тока и выделение тепла в нижеле-

жащих менее нагретых слоях. Поэтому при переходе через точку

Кюри

уменьшаются удельная мощность тока и скорость нагрева;

одновременно возрастает глубина проникновения тока и толщина

нагреваемого слоя (для углеродистой стали в

8—20

раз). Таким

образом, продолжительность нагрева до точки Кюри и продолжи-

тельность нагрева выше этой температуры неодинаковы.

Поэтому для правильного выполнения высокочастотной закалки

необходимо точно определить температуру нагрева и его продол-

жительность в зависимости от скорости нагрева в области фазовых

превращений

(выше точки Кюри) и ниже этой температуры. Опре-

деление этих главных параметров индукционного нагрева

требует

специальной

контрольно-измерительной аппаратуры (или расчета

скорости нагрева).

Условия нагрева зависят также от подводимой мощности, частоты

тока, состава стали и величины зазора

между

индуктором и на-

греваемым образцом. В процессе выполнения работы

следует

оста-

влять эти факторы постоянными. Величину зазора

между

индукто-

ром и образцом можно принять равной 1 мм.

№

201. Закалить с индукционного нагрева образцы стали 45

с различной продолжительностью нагрева в течение 2, 4, 6, 8 с.

После

охлаждения измерить твердость с поверхности и построить

график

изменения твердости в зависимости от продолжительности

нагрева; просмотреть излом образцов и указать по виду излома,

как

изменяется толщина закаленного слоя в зависимости от про-

должительности индукционного нагрева.

Примечания:

1. Для измерения твердости на поверхности

следует

после

закалки

сделать небольшую площадку по образующей; толщина снимаемого слоя

не

должна превышать 1 мм.

2. Для излома

следует

после закалки сделать шлифовальным камнем посередине

длины

образца надрез глубиной 2—3 мм, а затем разрушить образец.

Характеризовать вид и толщину излома, как указано на с. 280.

№

202. Закалить с индукционного нагрева образцы стали У11

течение 2, 4, 6, 8 с.

После

охлаждения измерить твердость на поверхности (как ука-

зано

в задаче № 201) и построить график изменения твердости в за-

висимости от продолжительности нагрева.

Объяснить полученный ход кривых изменения твердости.

ГЛАВА

XVI

ТЕРМИЧЕСКАЯ

ОБРАБОТКА

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ

СТАЛЕЙ

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

СВОЙСТВ

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ

СТАЛЕЙ

Лабораторные работы предусматривают изучение сталей для

режущих инструментов как более типичных для большой группы

инструментальных сталей. Эти стали широко применяют в промыш-

ленности.

Основные марки сталей и сплавов, применяемых для ре-

жущих инструментов, приведены в табл. 33.

Углеродистые и легированные инструментальные стали сравни-

тельно мало различаются по твердости, износостойкости и режущим

свойствам. Все эти стали после закалки и низкого отпуска при 150—

200°

С имеют высокую твердость (HRC 60—64).

Для получения мартенситной структуры и высокой твердости

углеродистые стали (в инструментах диаметром более 10 мм) необ-

ходимо закаливать в воде. Такое резкое охлаждение создает повы-

шенные

напряжения и усиливает деформацию.

Легированные стали принимают закалку в масле или в распла-

вленных солях (по способу ступенчатой закалки) и в закаленном

состоянии

имеют меньшие напряжения и деформацию. Кроме того,

легированные стали прокаливаются на большую

глубину,

чем

угле-

родистые. Поэтому легированные стали применяют для изготовления

инструментов более сложной формы и больших размеров.

Углеродистые и легированные стали сохраняют мартенситную

структуру

и высокую твердость при нагреве примерно до

200°

С.

При

более высоком нагреве значительно усиливается коагуляция

выделяющихся из мартенсита карбидных частиц и распад мартен-

сита, что понижает твердость и износостойкость. Эти стали приме-

няют для резания с небольшой скоростью, т. е. когда не происходит

сильного разогрева режущей

кромки.

Быстрорежущие стали получают после закалки и отпуска (при

550—600°

С) такую же высокую твердость (HRC 63—65). Однако

они

обладают теплостойкостью, сохраняя мартенситную

структуру,

высокую твердость и износостойкость до

600—625°

С. Поэтому

быстрорежущие стали имеют значительно более высокие режущие

свойства и их применяют для обработки материалов с большой ско-

ростью резания и металлов повышенной твердости (прочности).

Чем выше температура нагрева, до которой быстрорежущая

сталь сохраняет высокую твердость, т. е. чем выше теплостойкость,

тем лучше, как правило, ее режущие свойства.

Теплостойкость быстрорежущей стали обусловлена ролью леги-

рующих элементов: вольфрама, молибдена, ванадия и хрома, пере-

веденных в твердый раствор при закалке. Эти элементы выделяются

из

мартенсита при повышенных температурах

(500—600°

С), и об-

разуемые ими карбиды мало коагулируют при этих температурах.

Выделение этих карбидов протекает в очень дисперсной форме;

это повышает твердость быстрорежущих сталей по сравнению с по-

284

лучаемой после закалки или отпуска при более низкой температуре.

Этот процесс, называемый дисперсионным твердением, создает так

называемую вторичную твердость быстрорежущей стали.

В отожженной быстрорежущей стали легирующие элементы при-

сутствуют

главным образом в карбидах. Для создания теплостой-

кости

необходимо перевести в твердый раствор возможно больше

вольфрама, молибдена, хрома и ванадия. Это достигается растворе-

нием

сложных карбидов вольфрама (молибдена), но только при

высоком нагреве

(1150—1300°

С), для закалки. С повышением тем-

пературы нагрева возрастает количество растворяющихся карбидов,

а следовательно, теплостойкость.

Даже очень высокий нагрев сохраняет нерастворенными часть

карбидов, главным образом первичных, выделившихся из жидкости

при

кристаллизации слитка. Эти избыточные карбиды задерживают

рост зерна аустенита, что позволяет сохранить в быстрорежущей

стали очень высокую прочность, значительно превышающую проч-

ность обрабатываемого материала.

Твердые сплавы, составленные из карбидов вольфрама и кобальта

или

из карбидов вольфрама, карбидов титана и кобальта, значи-

тельно превосходят быстрорежущие стали в твердости, износостой-

кости

и теплостойкости. Твердость

их HRA

88—90

(HRC 72—74).

Твердые сплавы сохраняют высокую твердость при нагреве до

900—

1000°

С. Их применяют для резания с повышенной скоростью и

для обработки твердых материалов. Твердые сплавы не изменяют

своей твердости в

результате

тепловой обработки; невозможность

понизить

их твердость значительно затрудняет изготовление из них

инструментов сложной формы (например, фрез и т. п.). Кроме того,

твердые сплавы обладают повышенной хрупкостью по сравнению

с быстрорежущей сталью.

Определение теплостойкости в сочетании с исследованием микро-

структуры позволяет выявить влияние легирующих элементов и

наиболее характерные свойства инструментальных сталей. Вместе

с тем подобные испытания легко выполнимы в лаборатории

2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

В каждой работе предусмотрены термическая обработка и сравне-

ние

свойств стали

двух

разных составов или стали одного состава,

но

подвергнутой закалке или отпуску по разным режимам. Закалку

нормальный отпуск образцов проводит лаборатория.

Наименьшая

сторона образцов углеродистой стали не должна

превышать 10—12 мм для получения сквозной прокаливаемости

по

сечению.

Твердые сплавы измеряют вдавливанием алмазного конуса с нагрузкой 60 кгс

(а

не 150 кгс для предохранения алмаза от выкрашивания).

В промышленности теплостойкость определяют в

результате

нагрева в течение

4 ч до высоких температур

(575—650°

С). При проведении учебных занятий определе-

ние

теплостойкости, как это рекомендуется в

задачах,

можно ограничить нагревом

течение 1—2 ч.

285

До одной из температур (лучше средней температуры), указан-

ных в задаче, рекомендуется нагревать по два образца, а до осталь-

ных температур — по одному образцу стали каждой марки (или

каждого режима обработки).

Нагрев проводят в электрической печи или в соляной ванне.

Для

всех

образцов

следует

применять одинаковую продолжитель-

ность выдержки

(40—60

мин). Образцы для разных работ, нагре-

ваемые, согласно заданию, до одинаковой температуры, можно

закладывать вместе в одну печь.

Лабораторную

работу

выполнять

последовательности:

1) измерить предварительно твердость не менее чем одного об-

разца каждой марки (или партии) в исходном состоянии, т. е. после

закалки

или после закалки и отпуска. После выполнения обработки,

предусмотренной задачей, вновь измерить твердость каждого об-

разца. Измерение надо проводить по Роквеллу (шкала С), а образ-

цов

твердого сплава — по шкале А (т. е. с нагрузкой 60 кгс) с пере-

водом полученных значений на шкалу С (см. с. 177);

2) просмотреть при увеличении в

300—500

раз и зарисовать ми-

кроструктуры образцов стали

двух

марок, указанных в задаче,

после закалки и отпуска. Шлифы заранее должны быть изготовлены

лабораторией.

Отчет

по

работе

должен

содержать:

характеристику сплава в исходном состоянии: марка стали (или

твердого сплава), химический состав, твердость, микроструктура в виде

зарисовки

и описания, состояние стали (после отжига, закалки и т. д.);

график,

характеризующий результаты испытаний, в координа-

тах твердость—температура нагрева;

заключение: если был исследован режим отпуска, то в заключе-

нии

должны быть рекомендованы оптимальные температуры отпуска;

если была проверена теплостойкость стали

двух

марок, то

следует

дать сравнительное сопоставление теплостойкости и рекомендовать

область применения стали каждой марки и т. д.

Для студентов специальностей, по которым металловедение изу-

чается по расширенной программе, предусмотрено выполнение до-

полнительного задания по измерению намагниченности насыщения

определению количества остаточного аустенита в

структуре

бы-

строрежущей стали (после закалки и после отпуска).

Дополнительные задания даны в задачах № 203 и

214—216.

Для

выполнения

этих заданий студенты должны предварительно озна-

комиться

с материалом гл. V, п. 2.

Образцы для измерения магнитного насыщения (и твердости)

целесообразно выбирать квадратного сечения (лучше 10x10 мм)

длиной

40—55

мм.

Задачи

№

203. Определить влияние температуры закалки на теплостой-

кость быстрорежущей стали Р18.

Материалы для исследования: образцы стали Р18, закаленные

1300°

С, и образцы этой же стали, закаленные с

1200°

С (охлажде-

286

ние в

масле); после закалки

все

образцы прошли двукратный отпуск

с нагревом

до 560° С (в

течение часа).

Образцы нагревать

до 560, 600, 650° С.

Дополнительное

задание.

Измерить намагниченность насыщения образцов:

непосредственно после закалки; после двукратного отпуска

при 560° С и

после даль-

нейшего отпуска

при 600°

С.

На

основании полученных данных определить количество

остаточного аустенита

стали после закалки

после двукратного отпуска

при 560° С.

В качестве эталона

для

расчета принять образцы, отпущенные

при 560° С (2

раза)

затем дополнительно отпущенные

при 600° С.

Намагниченность насыщения измерить баллистическим методом

(см. с. 123).

№

204.

Сравнить устойчивость против нагрева (теплостойкость)

быстрорежущей стали

Р12 и

легированной стали

имеющих

оди-

наковую высокую твердость

(HRC

63—64)

после термической обра-

ботки.

Материал

для

исследования: образцы стали

Р12 и

стали

обра-

ботанные

по

оптимальным режимам (закалка

с 1240° С и

трехкрат-

ный

отпуск

при 560° С для

стали

Р12;

закалка

с 850° С и

отпуск

150° С для

стали

X).

Образцы

для

исследования нагревать

до 300, 500 и 600° С.

205.

Многие режущие инструменты изготовляют

из

более

рационально

легированной быстрорежущей стали марки

Р12

(содер-

жащей

12%

дорогого вольфрама) вместо стали

Р18,

легированной

вольфрамом

количестве

18%.

Сравнить

теплостойкость этих

двух

сталей.

Материал

для

исследования: образцы сталей

Р12 и Р18,

зака-

ленные

оптимальных температур

для

этих сталей

(с 1250° для

стали

Р12

и 1280° для

стали

Р18) и

отпущенные

560° С три

раза.

Образцы

для

исследования нагревать

до 580, 600 и 620° С.

№

206. Для

режущих инструментов широко применяют воль-

фрамомолибденовые быстрорежущие стали, имеющие более высокие

механические свойства

по

сравнению

вольфрамовыми.

Сравнить

теплостойкость вольфрамомолибденовой стали Р6М5

вольфрамовой стали

Р12

(состав

назначение сталей указаны

табл.

33).

Материал

для

исследования: образцы сталей Р6М5

и Р12,

зака-

ленные

оптимальных температур

(1225° С для

стали Р6М5

и 1240° С

для стали

Р12) и

отпущенные

раза

при 550—560° С.

Образцы

для

исследования нагревать

до 580, 600 и 620° С.

№

207. Для

обработки более твердых материалов применяют

быстрорежущие стали повышенной теплостойкости, дополнительно

легированные

для

этой цели кобальтом.

Сравнить

теплостойкость стали

Р12 и

стали Р12Ф4К5 (состав

назначение сталей указаны

табл.

33).

Материал

для

исследования: образцы сталей

Р12 и

Р12Ф4К5,

закаленные

оптимальных температур

(1240°) и

отпущенные

при

560° С три

раза.

Образцы

для

исследования нагревать

до 600, 620 и 640° С.

Л?

208. Для

обработки сравнительно твердых материалов,

в ча-

стности конструкционных сталей повышенной твердости

(HRC

35—45)

287

жаропрочных сплавов, применяют новые быстрорежущие стали,

имеющие более высокие твердость

(до HRC

69—70)

теплостойкость.

Сравнить

теплостойкость вольфрамомолибденовой стали Р6М5

кобальтовой стали Р8МЗК6С (состав

назначение этих сталей

ука-

заны

табл.

33).

Материал

для

исследования: образцы сталей Р6М5

Р8МЗК.6С,

закаленные

оптимальных температур

(1225 и 1235° С

соответ-

ственно)

отпущенные

при 550° С три

раза.

Образцы

для

исследования нагревать

до 600, 625 и 650° С.

Л*

209.

Сравнить теплостойкость наиболее твердой

устой-

чивой против нагрева быстрорежущей стали Р8МЗК6С

твердого

сплава (например, марки

ВК8).

Состав

назначение этих материа-

лов указаны

табл.

33 и 51.

Материал

для

исследования: образцы стали Р8МЗК6С, зака-

ленные

оптимальной температуры

(1235°) и

отпущенные

при 550° С

три раза

образцы твердого сплава после спекания.

Образцы

для

исследования нагревать

до 650, 700 и 750° С.

Твер-

дость твердого сплава измерять

по

Роквеллу

нагрузкой

60 кгс.

210.

Определить влияние температуры закалки

на

теплостой-

кость быстрорежущей стали

Р12.

Материал

для

исследования: образцы стали

Р12,

нагревавшиеся

при

закалке

до 1240° С, и

образцы этой

же

стали, нагревавшиеся

при

закалке

до 1150° С.

После закалки

все

образцы прошли

дву-

кратный

отпуск

нагревом

до 560° С.

Образцы

для

исследования нагревать

до 560, 600, 650° С.

№

211.

Сравнить устойчивость против отпуска (теплостойкость)

быстрорежущей стали

Р12 и

углеродистой стали

У10.

Материал

для

исследования: образцы стали

Р12

после закалки

(нагрев

1240° С) и

двукратного отпуска

при 560° С;

образцы стали

У10 после закалки (нагрев

до 800° С) и

отпуска

при 150° С.

Образцы

для

исследования нагревать

до 300, 500, 600° С.

212.

Определить, какой легирующий карбидообразующий

элемент—вольфрам

(с

добавками хрома

ванадия)

или

хром более

эффективно

повышает теплостойкость стали.

Для

этого сравнить

те-

плостойкость быстрорежущей стали

Р12 и

высокохромистой стали

Х12Ф1.

Материал

для

исследования: образцы стали

Р12

после закалки

(нагрев

до 1240°

С)

двукратного отпуска

при 560°

С; образцы стали

Х12Ф1 после закалки (нагрев

до 1125°

С) двукратного отпуска

при

475° С.

Образцы

для

исследования нагревать

до 300, 500, 600° С.

№

213.

Сравнить теплостойкость быстрорежущей стали

Р12 и

твердого сплава (например, марки

ВК8 с

содержанием

92%WC

Со).

Материал

для

исследования: образцы стали

Р12

после закалки

(нагрев

до 1240° С) и

двукратного отпуска

при 560° С;

образцы твер-

дого сплава

состоянии поставки (после спекания).

Образцы

для

исследования нагревать

до 600, 700, 775° С.

Твер-

дость

для

твердого сплава измерять

по

Роквеллу

нагрузкой

60 кгс.

288

Л*

214.

Определить оптимальную температуру отпуска быстро-

режущей стали

Р18.

Материал

для

исследования: образцы стали

Р18

после закалки

(нагрев

до 1280° С).

Образцы нагревать

до 300, 500, 560, 600° С два

раза

по 40 мин.

Дополнительное

задание.

Измерить намагниченность насыщения образцов после

закалки

после отпуска баллистическим методом

(см. с. 123). На

основании полу-

ченных данных показать изменение магнитного насыщения

координатах магнитное

насыщение

—

температура отпуска

определить количество остаточного аустенита

стали после закалки

после отпуска

при 550° С. В

качестве эталона принять обра-

зец,

отпущенный

при 600° С.

№

215.

Определить оптимальную температуру отпуска быстро-

режущей стали

Р12.

Материал

для

исследования: образцы стали

Р12

после закалки

(нагрев

до 1240° С).

Образцы нагревать

до 300, 500, 560, 600, 650° С два

раза

по 40

мин.

Дополнительное

задание.

Измерить намагниченность насыщения образцов после

закалки

после отпуска баллистическим методом

(см. с. 123). На

основании получен-

ных данных показать изменение намагниченности насыщения

координатах магнит-

ное

насыщение

—

температура отпуска

определить количество остаточного

аусте-

нита

стали после закалки

отпуска

при 560° С. В

качестве эталона принять

образец, отпущенный

при 560° С два

раза,

затем дополнительно

при 600° С.

№

216.

Определить,

каком состоянии быстрорежущая

угле-

родистая инструментальная стали обладают высокой твердостью:

после нормальной закалки

или

после отпуска.

Материал

для

исследования: образцы стали

Р18

после закалки

(нагрев

до 1300°

С); образцы стали

У12

после закалки (нагрев

до

780° С).

Измерить

твердость образцов после закалки,

затем нагреть

их

до 200, 300, 500, 600° С и

вновь измерить твердость после нагрева.

Дополнительное

задание.

Измерить намагниченность насыщения образцов

бы-

строрежущей стали

до

отпуска

после отпуска баллистическим методом

(см. с. 123).

На

основании полученных данных показать изменение магнитного насыщения

бы-

строрежущей стали

координатах намагниченность насыщения

—

температура

от-

пуска

определить количество остаточного аустенита

стали

Р18

после закалки

после отпуска

при 560° С. В

качестве эталона принять образец, отпущенный

при 560° С

два раза,

затем дополнительно

при 600° С.

ГЛАВА

XVII

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ПРОКАЛИВАЕМОСТИ

СТАЛЕЙ

СПОСОБЫ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПРОКАЛИВАЕМОСТИ

Под

прокаливаемостью понимают способность стали получать

результате закалки структуру мартенсита

или

троостит-мартенсита,

а следовательно,

высокую твердость

на ту или

иную глубину

по

сечению детали (образца).

Толщину закаленного поверхностного слоя удобнее определять

измерением

твердости,

чем

микроанализом.

Эти

определения

не-

283

сколько

отличаются

для

конструкционных

и для

более твердых

инструментальных сталей.

У конструкционных сталей наличие наряду

основной мартен-

ситной

структурой некоторого количества троостита

(до

10—20%)

мало изменяет твердость

поэтому затрудняет определение толщины

слоя

чисто мартенситной структурой. Удобно определять прока-

ливаемость

по

толщине слоя, имеющего мартенситную

полумартен-

ситную

структуру,

т. е.

структуру

с 50%

мартенсита

и 50%

троос-

тита (резкое снижение твердости наступает, если количество

мар-

тенсита оказывается ниже

50%).

Кроме того, полумартенситный

слой легко определяется

при

микроанализе.

Твердость мартенсита

троостита определяется главным обра-

зом содержанием

углерода

и в

меньшей степени зависит

от

присут-

ствия легирующих элементов. Поэтому твердость полумартенсит-

ного слоя может быть заранее известна, если известно содержание

углерода

изучаемой стали (табл.

16).

Таблица

ТВЕРДОСТЬ

СЛОЯ

СО

СТРУКТУРОЙ

50%

ТРООСТИТА

Содержание

углерода,

0,08—0,17

0,18—0,22

0,23—0,27

0,28—0,32

Твердость

HRC

сталей

углеродистой

легированной

Содержание

углерода,

0,33—0,42

0,43—0,52

0,53—0,62

МАРТЕНСИТА

Твердость

HRC

сталей

углеродистой

легированной

У инструментальных заэвтектоидных сталей

закаленном

со-

стоянии

твердость полумартенситной зоны

не

определяется содер-

жанием

углерода.

высокоуглеродистых сталей наряду

мартен-

ситом сохраняется также остаточный аустенит, количество которого

может значительно изменяться

зависимости

от

состава стали

и ус-

ловий

выполнения закалки. Присутствие более мягкой составляю-

щей

—

аустенита

— при

наличии

даже

небольших количеств

тро-

остита заметно снижает твердость (часто ниже пределов, допускае-

мых

многих инструментов). Кроме того, содержание

углерода

мар-

тенсите (аустените) сталей, сохраняющих избыточные карбиды,

меньше

его

общего содержания

стали. Наконец, полумартенсит-

ная

зона

присутствии остаточного аустенита

и при

большой диспер-

сности

структуры, характерной

для

сталей

избыточными карби-

дами, плохо выявляется

микроскопе. Поэтому прокаливаемость

инструментальных сталей характеризуют

по

толщине закаленного

слоя

мартенситной структурой, имеющего

этих сталей высокую

твердость: более

HRC 60.

Прокаливаемость зависит

как от

химического состава стали

—

содержания легирующих элементов, концентрации

величины зерен

290