Контрольная №2 вариант № 12
Подождите немного. Документ загружается.
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
« Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Новотроицкий филиал
Кафедра Металлургических технологий
Контрольная работа № 2
по Материаловедению часть 2
вариант № 12
Студент факультета: МЧМ- 07
Группа: 42з
ФИО: М. В. Леднев
№ зачетной книжки: 205
Преподаватель: В.Н. Дорош
Новотроицк 2010
План
1 Введение.....................................................................................................4
2 Назначьте режим термической обработки (температуру закалки,
охлаждающую среду, и температуру отпуска) гладких и резьбовых калибров
из стали У12А. Опишите сущность происходящих превращений,
микроструктуру и твёрдость инструмента после термической обработки....5
3 В результате термической обработки рычаги должны получить
повышенную прочность по всему сечению (твёрдость HRC от 28 до 35). Для
изготовления выбрана сталь 35ХМА:
- расшифруйте состав и определите к какой группе относится данная сталь по
назначению;
- назначьте режим термической обработки, и приведите подробное его
обоснование, объясните влияние легирования на превращения,
происходящие на всех этапах термической обработки;
- опишите микроструктуру и свойства стали после термообработки............7
4 В котлостроении используется сталь 12Х1МФ:
- расшифруйте состав и определите группу стали по назначению;
- назначьте режим термической обработки, и приведите подробное его
обоснование, объясните влияние легирования на превращения,
происходящие на всех этапах термической обработки данной стали;
- как влияет температура эксплуатации на механические свойства данной
стали?...........................................................................................................10
5 Для изготовления деталей в авиастроении применяется сплав МЛ4:
- расшифруйте состав сплава;
- укажите способ изготовления деталей из данного сплава;
- опишите характеристики механических свойств этого сплава....................14
6 Классификация защитных полимерных покрытий по назначению.
Основные требования предъявляемые к ним, область их применения в
машиностроении.........................................................................................14
2
7 Список литературы.....................................................................................16
3
Введение
В развитии машиностроительной промышленности значительная роль
принадлежит термистам, так как термическая обработка является одной из
основных, наиболее важных операций общего технологического цикла
обработки, от правильного выполнения которой зависит качество
(механические и физико-химические свойства) изготовляемых деталей
машин и механизмов, инструмента и другой продукции.
Перспективным направлением совершенствования технологии термической
обработки является интенсификация процессов нагрева, установка агрегатов
для термической обработки в механических цехах, создание автоматических
линий с включением в них процессов термической обработки, а также и
разработка методов, обеспечивающих повышение прочностных свойств
металлических материалов и эксплуатационных свойств деталей, их
надежности и долговечности. Только изучив теорию и практику термической
обработки металлов, термист может успешно работать на современных
машиностроительных заводах, успешно внедрять в технологию термической
обработки новейшие достижения науки и техники, бороться за механизацию
и автоматизацию технологических процессов.
4
1 Назначьте режим термической обработки (температуру закалки,
охлаждающую среду, и температуру отпуска) гладких и резьбовых
калибров из стали У12А. Опишите сущность происходящих
превращений, микроструктуру и твёрдость инструмента после
термической обработки.
Температура нагрева из сталей У12 при закалке инструмента должна быть
выше точки А
с1
на 35-60°С и равна 770—790°С.
Рисунок №1: Температура закалки углеродистых инструментальных сталей
Охлаждение проводят в воде или в водных растворах NaCl (8—15%), NaOH
(10—15%). Охлаждение в водных растворах солей или щелочей дает более
удовлетворительные результаты по сравнению с охлаждением в воде:
уменьшается возможность образования «мягких пятен», повышается
прочность, увеличивается толщина закаленного слоя и обеспечивается его
более однородная структура и твердость. При быстром охлаждении в воде
или в водных растворах появляются внутренние напряжения, которые могут
вызвать образование трещин. Поэтому инструмент из углеродистой стали
рекомендуется охлаждать в воде или в водных растворах не полностью, а до
потемнения поверхности (до 200—250°С), а затем переносить в масло для
полного охлаждения.
5
После закалки в водных растворах солей или щелочей инструмент
необходимо, во избежание коррозии, немедленно промывать в горячей воде
(60— 80° С), затем просушивать в струе сжатого воздуха.
Структура стали до закалки С(Ф+Ц) при нагреве стали переход через
критическую точку А
с1
сопровождается резким уменьшением зерна. При
дальнейшем нагреве зерно аустенита в мелкозернистой стали не растет, т.к.
сталь наследственно мелкозернистая. Структура при нагреве А+Ц, после
непродолжительной выдержки переносим в закалочную среду.
Наложим на диаграмму изотермического распада аустенита кривые
охлаждения (рис. 2).
Рисунок №2: Наложение на диаграмму изотермического распада аустенита
кривых охлаждения. Схемы структур и их твердость
Линия υ
1
характеризующая медленное охлаждение, пересечет линии
диаграммы в точках а
1
и b
1
. При этих температурах, соответствующих
положениям точек a
1
и b
1
и произойдет превращение. Продуктом
превращения будет перлит с низкой твердостью (крупнопластинчатый).
При более быстром охлаждении кривые υ
2
и υ
3
пересекают линии диаграммы
при более низких температурах (точки a
2
и b
2
, a
3
и b
3
) образуя более
дисперсные продукты.
6
Из этого построения видно, что чем больше скорость охлаждения, тем при
более низкой температуре произойдет превращение, и поэтому тем более
дисперсными и твердыми будут продукты превращения.
Если же охлаждать аустенит с большой скоростью υ
5
то превращение в
верхнем районе температур не успеет произойти, аустенит переохладится до
низких температур и произойдет его превращение в мартенсит, т. е. такое
охлаждение приведет к закалке.
Следовательно, чтобы закалить сталь, ее следует охлаждать с такой
скоростью, чтобы не успели пройти процессы распада аустенита в верхнем
районе температур. Структура после охлаждения М+А
ост.
+Ц.
После закалки проводят низкотемпературный отпуск инструмента из
углеродистых инструментальных сталей У12, обычно при 160—180°С (HRC
62—64), 180—200°С (HRC 60—62). Структура после отпуска, отпущенный
мартенсит.
2 В результате термической обработки рычаги должны получить
повышенную прочность по всему сечению (твёрдость HRC от 65 до 67).
Для изготовления выбрана сталь 35ХМА:
- расшифруйте состав и определите к какой группе относится данная
сталь по назначению;
- назначьте режим термической обработки, и приведите подробное его
обоснование, объясните влияние легирования на превращения,
происходящие на всех этапах термической обработки;
- опишите микроструктуру и свойства стали после термообработки
Конструкционная легированная среднеуглеродистая сталь содержит 0,32-0,4
% С, 0,4-0,7 % Mn, 0,8-1,1 % Cr и 0,15-0,25 % Мо буква А в конце означает,
что сплав высококачественный с содержанием менее 0,025% S и P.
Относится к группе хромомолибденовых сталей.
7
Режим термической обработки конструкционных сталей определяется
главным образом содержанием углерода. Конструкционные стали
подвергают двойной упрочняющей термической обработке — закалке +
отпуску, причем среднеуглеродистые — обычно высокому отпуску
(улучшению). Режим закалки определяется положением критических точек и
способностью аустенита к переохлаждению. Нагрев под закалку проводят,
как правило, до температуры, незначительно превышающей (на 30—50 °С)
точку А
С3
. Низколегированные стали, как и углеродистые, следует закаливать
в воде (и лишь при малых размерах — в масле), так как малая устойчивость
переохлажденного аустенита в районе перлитного паспада (600 °С) быстрое
охлаждение при закалке.
Отпуск— завершающая операция термической обработки конструкционной
стали, окончательно формирующая ее свойства.
Для среднеуглеродистых конструкционных сталей, у которых после закалки
получается мартенсит с большим содержанием углерода, низкий отпуск
недостаточен, если стремиться получить высокую вязкость.
При низком отпуске прочность будет повышенной (σ
в
= 1600 ÷ 1700 МПа), а
пластичность и вязкость — низкими. Поэтому для этих сталей необходим
более высокий отпуск, который обычно проводят при 550—600 °С. При этой
температуре происходит полный распад мартенсита с образованием
зернистой высокодисперсной феррито-карбидной смеси — сорбита.
Механические свойства при этом будут примерно такими же, как и при
низкотемпературном отпуске малоуглеродистых сталей, т. е. σ
в
= 1200 ÷ 1300
МПа, ψ = 50-60 %, а
1
= 1200—1400 кДж/м
2
.
В сталях, легированных карбидообразующими элементами (хром, молибден,
вольфрам), наблюдаются два максимума скорости изотермического распада
аустенита, разделенных областью высокой устойчивости переохлажденного
аустенита. Изотермический распад аустенита имеет два явно выряженных
интервала превращений — превращение пластинчатые (перлитное
8
превращение) и превращение в игольчатые (бейнитные превращения)
структуры. Схематическое изображение диаграммы изотермического
превращения (показано лишь начало превращения) приведено на рисунке№1.
Практически наиболее важной является способность легирующих элементов
замедлять скорость распада аустенита в районе перлитного превращения, что
выражается в смещении линии вправо на диаграмме изотермического
распада аустенита. Это способствует более глубокой прокаливаемости и
переохлаждению аустенита до интервала мартенситного превращения при
более медленном охлаждении, например при охлаждении в масле или на
воздухе, что естественно связано с уменьшением критической скорости
закалки.
Рисунок №3: Диаграмма изотермического распада аустенита: 1- углеродистая
сталь, 2- углеродистая легированная карбидообразующими элементами
сталь.
В отношении оценки относительной степени влияния различных элементов
на прокаливаемость существуют данные, расходящиеся в количественном
выражении. Наиболее сильно увеличивают прокаливаемость хром, никель,
молибден, марганец, поэтому они входят в состав большинства
конструкционных легированных сталей. Молибден так же способствует
устранению склонности к отпускной хрупкости второго рода.
9
Легированные конструкционные среднеуглеродистые стали имеют после
отжига приблизительно одинаковую структуру, состоящую из феррита и
перлита. В термически обработанной стали структура состоит из продуктов
распада мартенсита. Эффект улучшения, т.е. повышение механических
свойств стали после двойной обработки, наблюдается лишь при отпуске до
температур, при которых сохраняется ориентация по мартенситу.
3 В котлостроении используется сталь 12Х1МФ:
- расшифруйте состав и определите группу стали по назначению;
- назначьте режим термической обработки, и приведите подробное его
обоснование, объясните влияние легирования на превращения,
происходящие на всех этапах термической обработки данной стали;
- как влияет температура эксплуатации на механические свойства
данной стали?
Состав стали 12Х1МФ : 0,08-0,15 % C, 0,9-1,2 % Cr, 0,4-0,7 % Mn, 0,25-0,35
% Mo, 0,15-0,3 % V.
Теплоустойчивые стали: стали, предназначенные для работы при
температурах до — 600 °С, называют теплоустойчивыми (ГОСТ20072—74).
Их применяют в теплоэнергетике, нефтехимической промышленности и
химическом машиностроении. Теплоустойчивые стали предназначены для
длительных сроков эксплуатации (до 20 лет) и поэтому должны иметь очень
стабильную структуру. Низколегированные теплоустойчивые стали
применяют для изготовления паропроводных и пароперегревательных труб,
деталей котельных установок, работающих при температурах до 580 °С.
Низколегированные теплоустойчивые стали подвергают закалке или
охлаждению на воздухе с температур 950-1000 °С и высокому отпуску при
650-750 °С. Температура отпуска должна не менее чем на 100° превышать
рабочую температуру, чтобы при отпуске сформировалась стабильная
структура, мало изменяющаяся во время эксплуатации изделия.
10