Програма підготовки до виконання роботи

1. Вивчити теоретичні відомості за цим посібником та нижче поданою навчальною літературою.

2. Зарисувати в зошит та пояснити графік залежності швидкості дифузії атомів вуглецю у кристалічній решітці заліза, різниці вільних енергій аустеніту і перліту, а також швидкості перетворення аустеніту в перліт залежно від ступеня переохолодження;

3. Описати:

а) методику побудови діаграми ізотермічного пе­ретворення аустеніту;

б) методику визначення критичних точок сталі методом пробних гартувань;

в) механізми перетворення перліту в аустеніт, аустені­ту в перліт, аустеніту в мартенсит, мартенситу в перліт.

Література

1. Атаманюк В.В. Технологія конструкційних матеріалів: Навч. посібник для вищих навчальних закладів. – К.: Кондор, 2006. – С. 178 – 194; 215 – 242.

2. Технология металлов и материаловедение / Под ред. Л.Ф. Усовой.  М.: Металлургия, 1987.  С. 172 – 191.

3. Металловедение и технология металлов / Под ред. Ю.П. Солнцева. – М.: Металлургия, 1988.  С. 145 – 156.

4. Мозберг Р.К. Материаловедение. – М.: Высш. шк., 1991.  С. 190 – 223.

5. Гуляев А.П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1978. – С. 230 – 270.

Завдання й методичні вказівки

Завдання. Визначити критичні точки вуглецевої сталі методом пробних гартувань.

Для дослідження беруться зразки, виготовлені з тої самої марки доевтектоїдної сталі діаметром 15 мм і товщиною 5…10 мм, які нагрівають до різних послідовно зростаючих температур з інтервалом 15…25°С і гартують у воді. Нижня темпера­тура гартування повинна бути нижчою за передбачувану точку А_С1, а верхня – вище передбачуваної точки А_С3. Час нагрівання зразків встановлюється із розрахунку 1 хв. на 1 мм їхнього поперечного перерізу.

Всі зразки, загартовані від різних температур, піддають випро­буванню на твердість.

За одержаними результатами будують криву залежності зміни твердості зразків цієї сталі від температури гартування.

Звернемося до реального прикладу. Нехай ми маємо 22 зраз­ки відпаленої вуглецевої доевтектоїдної сталі. Виберемо нижню температуру гартування 675°С, а верхню – 900°С. Інтервал між температурами гартування двох послідовних зразків – 25°С. Для кожної із вибраних 10 температур гартуван­ня варто взяти по два зразки, всього 20 зразків; два зразки потрібні для визначення твердості у вихідному стані. Якщо зразки діаметром 15 мм і висотою 10 мм, то їх потрібно витримувати при температурі нагрівання під гартування 15 хв.

Зразки №1 і №2 використовуються для визначення твердості вихідного відпаленого стану сталі.

Далі потрібно послідовно загартувати зразки від вказаних в табл. 13.1 температур і визначити їхню твердість. До кожної температури нагріваються два зразки, що проходять обробку в адекватних умовах.

Кожні два зразки розмішують у пічці, попередньо нагрітій до температури гартування; не рекомендується розміщувати в печі, нагрітій до найбільш низької температури гартування зразу всі або декілька зразків, які потрібно нагрівати до різних температур, оскільки зразки, перебуваючи в різних умо­вах нагрівання, набувають різної величини зерна.

Для правильного нагрівання і точного вимірювання температури зразки потрібно розмішувати на середині печі і спай термопари встановлювати як можна ближче до зразків.

Щоб запобігти окисленню і зневуглецюванню, що виникає при нагріванні і витримці при температурі гартування, зразки краще нагрівати в розплаві солей. Якщо ж вони нагріваються у відкри­тій печі, то перед вимірюванням твердості потрібно на одному з торців зняти (за допомогою наждачного паперу) достатній шар.

Послідовність виконання роботи така:

1. Одержати у викладача для дослідження 22 зразки відпаленої вуглецевої доевтектоїдної сталі.

2. Виміряти твердість зразків № 1 і № 2 у вихідному відпаленому стані і середнє їхнє значення записати у табл. 13.1.

3. Провести гартування зразків у воді від різних температур, виміряти їхню твердість і дані записати в табл. 13.1.

Таблиця 13.1

№ зразка	Температура нагрівання для гартування, °С	Твердість (середня), НВ	Мікроструктура
1, 2 3, 4 5, 6 7, 8 9, 10 11, 12 13, 14 15, 16 17, 18 19, 20 21, 22	Відпалений 675 700 725 750 775 800 825 850 875 900

4. За результатами досліджень побудувати криву в координатах твердість-температура нагрівання для гартування.

5. За одержаною кривою визначити критичну точку А_С1 (місце початку підйому кривої) і критичну точку А_С3 (місце кінця підйому кривої) досліджуваної сталі.

6. Користуючись одержаними значеннями температур критичних точок А_С1 і А_С3 і даними табл. 13.2 визначити марку досліджуваної сталі.

7. Користуючись літературними даними і діаграмою стану залізо-цементит установити структури сталі після гартування від різних температур і назви відповідних структур записати в табл. 13.1.

Таблиця 13.2

Марка сталі	АС1	АС3	Марка сталі	АС1	АС3
10 20 30 35 40 45 50	730 735 735 730 727 725 720	875 855 812 802 788 770 760	65 У7 У8 У9 У10 У12	727 725 720 730 730 730	752 765 740 760 800 820