Термическая обработка сталей

Детали из конструкционных сталей для получения требуемых эксплутационных свойств, как правило, подвергают термической или химико-термической обработке. Стали – деформируемые сплавы на основе железа, содержащие до 2,14% углерода, имеют при высоких температурах аустенитную структуру, обладающую высокой пластичностью.

Выбор температур нагрева при ТО определяется критическими точками – температурами фазовых превращений по диаграмме железо – цементит (рис. 15.2), а условия охлаждения для получения необходимых структуры и свойств – по диаграмме изотермического превращения аустенита (рис. 15.3).

Диаграмма состояния железо – цементит

Рис. 15.2. Диаграмма состояния железо – цементит

Диаграмма изотермического превращения аустенита

Рис. 15.3. Диаграмма изотермического превращения аустенита

На диаграмме состояния железо – цементит линия ABCD – линия ликвидуса, выше нее сплав находится в жидком состоянии; линия AECF – линия солидуса, ниже нее сплав находится в твердом состоянии. При температурах, соответствующих линии AECF, заканчивается первичная кристаллизация. В точке С при концентрации углерода 4,3% образуется эвтектика, которая носит название ледебурит. Линия PSK – линия эвтектоидного превращения, на которой заканчивается процесс вторичной кристаллизации. Линия PS – линия нижних критических точек А1. Линия GSE – начало процесса вторичной кристаллизации твердого раствора. Линия GS – линия верхних критических точек А3, она показывает температуру начала выделения феррита из аустенита.

Линия SE – линия верхних критических точек Ат, которая показывает температуру начала выделения вторичного цементита и определяет предельную растворимость углерода в аустените. Раскроем содержание приведенных на рис. 15.2 общепринятых в металловедении названий.

Феррит – твердый раствор углерода в α-железе с предельной концентрацией углерода 0,02% при температуре 727°С; имеет малую твердость и высокую пластичность.

Цементит – химическое соединение железа с углеродом Fe3C (6,67% С); имеет высокие твердость и хрупкость.

Перлит – механическая смесь (эвтектоид) феррита и цементита, образующаяся при эвтектоидном распаде аустенита (0,8% С); сталь, имеющая структуру перлита, обладает повышенными прочностью и твердостью.

Графит – углерод в свободном состоянии, образующийся в чугунах в результате распада цементита при медленном охлаждении. Он мягок и обладает низкой прочностью.

Сплавы, содержащие до 2,14% С, условно называют сталями, более 2,14% С – чу Гунами. Сталь, содержащую 0,8% С, называют эвтектоидной, менее 0,8% С – доэвтектоидной, более 0,8% С – заэвтектоидной.

Температуру плавления определяют по линии ликвидуса. Температурный интервал при горячей обработке давлением находится ниже линии солидуса на 100–150°С (верхний предел) и выше линии критических точек А3 на 25–50°С (нижний предел). Основой процесса термической обработки является полиморфизм железа и его твердых растворов на базе а- и γ-железа. Полиморфные превращения стали данного состава происходят в определенном интервале температур, ограниченном нижней А1 и верхними А3 и Ат критическими точками.

В зависимости от содержания углерода стали можно разделить по основному способу упрочнения на цементируемые, улучшаемые, азотируемые (табл. 15.1), а по специализированному назначению – на пружинные, подшипниковые и др.

Таблица 15.1

Классификация конструкционных сталей по основному способу упрочнения и назначению

Тип стали

Содержание углерода, %

Марка стати

Термообработка

Назначение

Цементируемые

До 0,3

10, 15, 20, 15Х, 20Х, 18ХГТ, 25ХГМ, 20ХН, 12ХНЗА, 12Х2Н4А, 18Χ2Η4ΜΛ

Цементация 950°С; закатка; низкий отпуск 150–200°С

Для деталей, работающих в условиях износа и динамических нагрузок

Улучшаемые

0,3-0,55

40,45, 50, 40Х, 45Х, 35Г2, ЗОХГСА, 40ХН, 50ХН, 40X112МА, 40ХФА

Улучшение: закалка; высокий отпуск 500–600°С

Для деталей, работающих в условиях динамических нагрузок

Азотируемые

  • 38Х2МЮА,
  • 38Х2Ю

Азотирование 500–550°С

Для деталей, работающих в условиях интенсивного износа и динамических нагрузок

Пружинно-рессорные

0,55-0,65

65, 65Г, 60С2, 50ΧΦΛ

Закалка; средний отпуск 350-450Т

Для рессор, пружин, упругих элементов

Подшипниковые

Св. 0,7

ШХ15,

ШХ15СГ

Закатка; низкий отпуск 150–200°С

Для деталей подшипников качения

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >