Билет № 4 по курсу «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» 1. Нарисуйте кривую охлаждения сплава, содержащего 0,2 % углерода (сплав проходит между точками J и В и правее точки Р (Р=0,02 % углерода) на диаграмме). Укажите превращения, происходящие при охлаждении. Укажите структуру сплава после охлаждения при комнатной температуре. Определите концентрацию углерода в каждой фазе в точке 1 двухфазной области, пользуясь правилом концентраций. Определите количество каждой фазы в точке 2 двухфазной области, пользуясь правилом отрезков. Напишите фазовый и структурный состав сплава в точке 3 диаграммы. При охлаждении сплава 0.2%С 1) Перитектическое превращение при 1499℃: ФH+ЖВ=AJ 2)Эвтектойдное превращение при 727℃: AS= П(ФP+ЦК) Cплав точки 1 Сплав состоит из двух фаз : A+Ф Содержание углерода получаем равным в феррите около 0.0002%,а в аустените около 0.4% Cплав точки 2 Сплав состоит из двух фаз : A+ЦII,правилу отрезков: Cплав точки 3 Структурный: перлит, цементит вторичный, ледебурит Фазовый: феррит, цементит 2. Сталь 40 с исходной отожженной структурой нагревали до температуры точки 1 (см. рис.2,а) после выдержки охлаждали со скоростью V5 (см. рис.2,б). Определите структуру и уровень твердости стали 40 после этой термической обработки. Данный сплав не испытывает превращений так как температура точки 1 ниже критической точки А1 Таким образом, структура после охлаждения: Ф+П, твердость невысокая ≈ 150 HB. 3.Зубчатые колеса коробки передач танка после термической и химико-термической обработки должны иметь износостойкий твердый поверхностный слой при вязкой сердцевине. Для их изготовления выбрана сталь марки 18Х2Н4МА. Определите химический состав и группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической и химико-термической обработки. Объясните влияние легирующих элементов на процессы, происходящие при термообработке стали. Укажите прокаливаемость стали, микроструктуру и свойства стали, полученные после полного цикла изготовления детали на поверхности и в сердцевине. 18Х2Н4МА: 0,18% углерода, до 2% хрома, до 4% никеля и до 1% молибдена; буква А - сталь высококачественная => P ≤ 0,025% и S ≤ 0,025%. Данная сталь является легированной низкоуглеродистой конструкционной сталью обычного назначения, используется для преимущественно для деталей ответственного назначения: сильно нагруженные зубчатые колеса большого диаметра. Сталь 18Х2Н4МА является цементуемой Характерная химико-термическая и термическая обработка: Цементация + Закалка + Низкий отпуск. Такая обработка предназначена для ответственных деталей и позволяет получить мелкое зерно как на поверхности детали, так и в сердцевине. Мелкое зерно - износостойкая рабочая поверхность, вязкая и прочная сердцевина, высокая прочность на изгиб. В процессе цементации происходит нагрев на температуру t=900..950℃, выдержка, охлаждение на воздухе. При закалке происходит нагрев до t Ас 3 (30 ..50 ) С , происходит перекристаллизация сердцевины с образованием мелкого аустенитного зерна, растворяется цементитная сетка. После для улучшение качества стали возможно произвести обработку холодом при -50..-70℃ для устранения остаточного аустенита на поверхности детали. Температура низкого отпуска t=180..200℃с охлаждением на воздухе: Снижаются остаточные напряжения. Действие ЛЭ: Хром: увеличивает прокаливаемость и закаливаемость цементованного слоя и сердцевины стали. Никель: увеличивает прокаливаемость увеличивает прочность и вязкость снижает порог хладноломкости: Молибден: повышает прокаливаемость слоя ,обеспечивает максимальную твердость слоя. Препятствует росту зерна при нагреве, повышает твердость, прочность и вязкость, устраняет склонность к отпускной хрупкости 2-го рода ( в данном случае не требуется) Влияние легирующих элементов на процессы термообработки: а) снижают температуры критических точек мартенситного превращения: б) смещают линии «С-образной» кривой вправо, тем самым снижая критическую скорость охлаждения, поэтому сталь способна закаливаться на воздухе или в масле, что позволяет избежать необходимости закалки в воде, которая может привести к короблению. в) карбидообразующий элементы хром и молибден препятствуют росту зерна аустенита при нагреве, После ХТО структура поверхности: Мотп + ЦⅡ, структура сердцевины: Мотп + Ф . Высокая прокаливаемость за счет совместного легирования никеля-хрома-молибдена, поэтому критический диаметр Dкр≈100 мм и более (при закалке в масле), при закалке на возудхе - Dкр ≤ 80мм . Свойства поверхности: твердая 57…63 HRC, износостойкая. Свойства сердцевины: менее твердая 28...40 HRC, очень вязкая, прочная, хорошо поглощающая ударные нагрузки, устойчивая к воздействию циклических и ударных нагрузок.
