Свойства металлов и пластмасс

Тверской Государственный технический университет

Факультет дополнительного профессионального образования

Кафедра технологии металлов и материаловедения

Контрольная работа

по дисциплине:

«Материаловедение»

1 семестр

Выполнил:

студент 1 курса ФДПО

группы ТМС 122

Тверь

2009 г.

1. Вычертите диаграмму состояния железо – цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 3,5 % углерода

Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

 

Диаграмма состояния железо – цементит

Кривая охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 3,5 % углерода

Такой сплав называется серый чугун

Структура серого чугуна:

Серый чугун на ферритной основе содержит две структурные составляющие – графит и феррит

Серый чугун на феррито-перлитной основе содержит три структурные составляющие – графит, феррит и перлит

2. Вычертите участок диаграммы Fe-Fe₃C для стали и нанесите на нем линии температур нагрева сталей для термической обработки

 

1) Расшифруйте марку стали 45 определите группу по назначению, назовите изготавливаемые из этой стали детали.

Углеродистая качественная сталь с содержанием углерода 0,45 %

Химический состав

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Медь (Cu), не более	0.25
Мышьяк (As), не более	0.08
Марганец (Mn)	0.50-0.80
Никель (Ni), не более	0.25
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr), не более	0.25
Сера (S), не более	0.04

Назначение

Вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностнй термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

 

2) По диаграмме Fe-Fe₃C определите температуры полного и неполного отжига, полной и неполной закалки, нормализации стали

Полный отжиг

Неполный отжиг

 

В зависимости от температуры нагрева закалка бывает полной и неполной. При полной закалке сталь нагревают выше точки А₃. Полная закалка применяется для доэвтектоидной стали. В этом случае при нагреве выше точки А₃ сталь имеет полностью аустенитную структуру и после резкого охлаждения имеет полностью мартенситную структуру. При неполной закалке полного превращения не будет, и оставшийся в структуре феррит не даст получить высокой твердости и прочности. Поэтому в доэвтектоидной стали неполную закалку не применяют.

Полная закалка 830-850 ⁰С

Нормализация

3) Назовите охлаждающие среды и опишите цель, структуру и свойства стали после каждого вида термообработки.

Отжиг — термическая обработка, при которой сталь нагревается выше Ас3(или только выше Ас1 — неполный отжиг) с последующим, медленным охлаждением. Нагрев выше Ас3 обеспечивает полную перекристаллизацию стали. Медленное охлаждение при отжиге. Обязательно должно привести к распаду аустенита и превращению его в перлитные структуры. Нормализация есть разновидность отжига, при нормализации охлаждение проводят на спокойном воздухе, что создает несколько более быстрое охлаждение, чем при обычном отжиге. И в случае нормализации превращение должно произойти в верхнем районе температур с образованием перлита, но при несколько большем переохлаждении, что определяет некоторое различие свойств отожженной и нормализованной стали.

Отжиг и нормализация обычно являются первоначальными операциями термической обработки, цель которых — либо устранить Некоторые дефекты предыдущих операций горячей обработки (литья, ковки и т. д.), либо подготовить структуру к последующим технологическим операциям (например, обработке резанием, закалке). Однако довольно часто отжиг, и особенно нормализация, являются окончательной термической обработкой. Это бывает тогда, когда после отжига или нормализации получаются удовлетворительные с точки зрения эксплуатации детали свойства и не требуется их дальнейшее улучшение с помощью закалки и отпуска.

Основные цели отжига: перекристаллизация стали и устранение внутренних напряжений или исправление структуры.

Закалка

Для того, чтобы обеспечить закалку сталей на мартенсит необходимо быстро охлаждать её в области перлитного превращения. Но если с такой же скоростью охлаждать её и дальше в области мартенситного превращения, то в детали возникают резкие закалочные напряжения. Поэтому желательно проводить охлаждение в области мартенситного превращения по возможности медленнее, но среды с переменной скоростью охлаждения не существует и поэтому для разных деталей применяют различные способы охлаждения, чтобы получить закаленное состояние с минимум уровнем внутренних напряжений.