4. Практика термической обработки углеродистых сталей 45 (гост 1050-88) и у8 (гост 1435-99) с фазовой перекристаллизацией

При термической обработке с фазовой перекристаллизацией сталь 45 нагревают до температуры выше точки А_с3 + (30…50 °С), а сталь У8 до температуры выше точки А_с1 + (50…70 °С), выдерживают при этих температурах для полного завершения фазовых превращений и выравнивания химического состава аустенита.

В зависимости от целей термообработки используются следующие разновидности фазовой перекристаллизации:

1. Отжиг. При отжиге после нагрева и выдержки сталь охлаждают вместе с печью. Скорость охлаждения составляет 1…2 °С в минуту. После охлаждения формируется ферритно-цементитная смесь с межпластиночным расстоянием 0,7…0,9 мкм (рис. 7.). Такую смесь принято называть перлитом. Применяется для смягчения стали и подготовке ее к дальнейшей обработке резанием и холодной обработке давлением. Отжиг – малопроизводительная и поэтому дорогая операция. Твердость стали составляет 190…230 НВ.

Рис. 7. Схема строения перлита (ферритно - цементитной смеси).

L – межпластиночное расстояние, равное сумме толщины пластин феррита и цементита

2. Нормализация. После нагрева и выдержки сталь охлаждается на воздухе. Скорость охлаждения составляет 1…2 °С в секунду. После охлаждения формируется феррито-цементитная смесь с межпластиночным расстоянием 0,3…0,4 мкм. Полученную смесь называют сорбитом. Применяется для устранения крупнозернистой структуры и улучшения обрабатываемости резанием. Нормализация является более дешёвой операцией и часто используется вместо отжига. Твердость составляет 250…300 НВ.

3. Одинарная обработка, которая применяется взамен двойной окончательной термообработки – закалки и последующего отпуска.

После нагрева и выдержки сталь охлаждается в минеральных маслах. Скорость охлаждения составляет 100…150 °С в секунду. После охлаждения формируется дисперсная ферритно-цементитная смесь с межпластиночным расстоянием 0,1…0,2 м. Полученную смесь называют трооститом. Твердость составляет 350…450 НВ.

4. Закалка применяется для повышения твердости деталей. После нагрева и выдержки сталь охлаждается со скоростью больше критической, что обеспечивается при охлаждении в воде. Скорость охлаждения составляет 300…500 °С в секунду. Полученную структуру называют мартенситом. Твердость стали составляет 600…650 НВ.

4. Задание и методика выполнения работы

Для выполнения лабораторной работы необходимо:

1. Получить 4 образца сталей 45 и У8.

2. По диаграмме состояния Fe-Fe₃C выбрать температуру нагрева образцов.

3. Определить выдержку образцов в печи из расчета 1 минута на 1 мм толщины образца.

4. Поместить образцы в печь, нагреть до заданных температур и выдержать после прогрева необходимое время.

5. По окончании выдержки образцов в печи охладить по одному образцу каждой стали следующим образом:

- в воде при интенсивном помешивании;

- в масле при интенсивном помешивании;

- на спокойном воздухе;

- вместе с печью.

6. После охлаждения зачистить торцы образцов на наждачной бумаге для удаления окалины и измерить твердость.

7. Результаты измерения внести в таблицу и построить графики зависимости твердости от скорости охлаждения в координатах НВ = f ( lg V_охл).

Таблица

Результаты измерений

Марка стали	Структура после нагрева	Способ охлаждения	Твердость после охлаждения			Структура после охлаждения	Название термообработки
			HRB	HRC	HB
45
У8