Термообработка пружин из стали 65г

Термообработка пружин из стали 65г

Пружины и рессоры испытывают в работе многократные знакопеременные нагрузки и после снятия нагрузки должны полностью восстанавливать свои первоначальные размеры.

Поэтому нагрев пружин и рессор необходимо проводить с предохранением от обезуглероживания или (для устранения вредного влияния обезуглероженного слоя) подвергать их после термической обработки обдувке дробью.

Широкое применение для изготовления рессор автомашин и пружин подвижного состава железнодорожного транспорта имеют кремнистые стали 55С2 (А) и 60С2 (А). Сталь 60С2 (А) применяют также для изготовления пружин, работающих при температурах до 250 °С.

Необходимо учитывать, что при полировании диаметр проволоки уменьшается на 3-10%, что приводит к снижению силовых характеристик пружин.

Цилиндрические пружины нагревают в горизонтальном положении.

Для теплостойкости штампы заключены в кожухи с асбестовой теплоизоляцией 5. Нижний штамп 1 неподвижный. Верхний штамп 2 с помощью пневмоцилиндра 6, управляемого краном 7, может перемещаться в осевом направлении. Контроль температуры осуществляется термопарой 8. Закаленные пружины помещают на нижний штамп , прижимают верхним штампом 2 и выдерживают в течение нескольких минут при температуре отпуска.
Открыть все | Закрыть

  • 1.Изготовление пружин; 2.Контроль качества пружин.ГОСТы.

Наличие современного контрольно-измерительного оборудования и использование разработанных методик обеспечивают проведение всесторонних испытаний применяемых материалов и изготавливаемых пружин Пружины подвергаются контролю геометрических размеров, твердости, характеристик сила-деформация и циклической выносливости. В отдельных случаях упругие элементы, предназначенные для эксплуатации в экстремальных условиях, проходят дополнительные проверки на наличие дефектов ультразвуковым исследованием, а также методами дефектоскопии и рентгенодиагностики. Такой контроль позволяет оперативно и качественно решать задачи, связанные с изготовлением широкого спектра изделий от пружин для железнодорожного транспорта и пружин для АЭС до высокоточных клапанных и форсуночных пружин.

ГОСТЫ

• ГОСТ 14963-78. ПРОВОЛОКА СТАЛЬНАЯ ЛЕГИРОВАННАЯ ПРУЖИННАЯ. Технические условия. Настоящий стандарт распространяется на стальную легированную проволоку круглого сечения со специальной отделкой поверхности и без специальной отделки поверхности, предназначенную для изготовления пружин, подвергающихся после навивки термической обработке (закалке и отпуску).
• ГОСТ 9389-75. ПРОВОЛОКА СТАЛЬНАЯ УГЛЕРОДИСТАЯ ПРУЖИННАЯ. Технические условия. Настоящий стандарт распространяется на стальную углеродистую холоднотянутую проволоку, применяемую для изготовления пружин, навиваемых в холодном состоянии и не подвергаемых закалке.
• ГОСТ 14959-79. ПРОКАТ ИЗ РЕССОРНО-ПРУЖИННОЙ УГЛЕРОДИСТОЙ И ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ. Технические условия. Настоящий стандарт распространяется на горячекатаный и кованый сортовой прокат диаметром или толщиной до 250 мм, а также прокат калиброванный и со специальной отделкой поверхности, предназначенный для изготовления пружин, рессор и других деталей машин и механизмов, применяемых в закаленном и отпущенном состоянии. В части норм химического состава стандарт распространяется на все другие виды проката, слитки, поковки и штамповки.
• ГОСТ 2.401-68. ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ ПРУЖИН. ЕСКД. Настоящий стандарт устанавливает условные изображения и правила выполнения чертежей пружин всех отраслей промышленности.
• ГОСТ 16118-70. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Технические условия. Настоящий стандарт распространяется на винтовые цилиндрические пружины сжатия и растяжения из стали круглого сечения, отвечающие требованиям ГОСТ 13764-68-ГОСТ 13776-68, ГОСТ 2.401-68. Стандарт не распространяется на пружины, предназначаемые для работы при повышенных температурах, а также в агрессивных и иных средах, обязывающих к применению специальных материалов.
• ГОСТ Р 50753-95. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ ИЗ СПЕЦИАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ. Общетехнические условия. Настоящий стандарт распространяется на винтовые цилиндрические пружины сжатия и растяжения из специальных сталей и сплавов, работающие при температуре от минус 253°С до плюс 800°С.
• ГОСТ 3057-90. ПРУЖИНЫ ТАРЕЛЬЧАТЫЕ. Общетехнические условия. Настоящий стандарт распространяется на тарельчатые пружины из рессорно-пружинной стали, работающие при температуре от минус 60°С до плюс 120°С. Стандарт не распространяется на пружины, предназначенные для работы в агрессивных или иных средах, обязывающих к применению специальных материалов. Стандарт устанавливает обязательные требования, обеспечивающие взаимозаменяемость и безопасность тарельчатой пружины.
• ГОСТ 13764-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ I КЛАССА ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Настоящий стандарт распространяется на пружины, предназначенные для работы в неагрессивных средах при температуре от минус 60°С до плюс 120 °С.
• ГОСТ 13765-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ И СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Обозначение параметров, методика определения размеров.
• ГОСТ 13766-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕСЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ I КЛАССА, РАЗРЯДА 1 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения I класса, разряда 1 с силами при максимальной деформации пружин (F3) от 1,00 до 850 Н.
• ГОСТ 13767-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ I КЛАССА, РАЗРЯДА 2 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения I класса, разряда 2 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 1,00 до 800 Н.
• ГОСТ 13768-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ I КЛАССА, РАЗРЯДА 2 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения I класса, разряда 3 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 140 до 6000 Н.
• ГОСТ 13769-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ I КЛАССА, РАЗРЯДА 4 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия I класса, разряда 4 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 2800 до 180000 Н.
• ГОСТ 13770-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ II КЛАССА, РАЗРЯДА 1 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения II класса, разряда 1 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 1,50 до 1400 Н.
• ГОСТ 13771-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ II КЛАССА, РАЗРЯДА 2 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения II класса, разряда 2 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 1,25 до 1250 Н.
• ГОСТ 13772-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ II КЛАССА, РАЗРЯДА 2 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения II класса, разряда 2 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 236 до 10000 Н.
• ГОСТ 13773-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ II КЛАССА, РАЗРЯДА 3 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения II класса, разряда 3 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 4500 до 280000 Н.
• ГОСТ 13774-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ III КЛАССА, РАЗРЯДА 1 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения III класса, разряда 1 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 12,5 до 1000 Н.
• ГОСТ 13775-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ III КЛАССА, РАЗРЯДА 2 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения III класса, разряда 2 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 315 до 14000 Н.
• ГОСТ 13776-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ III КЛАССА, РАЗРЯДА 3 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ.
Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения III класса, разряда 3 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 6000 до 20000 Н.
• ГОСТ 18751-80. ПРУЖИНЫ КРУЧЕНИЯ К УПОРАМ. Конструкция и размеры.
• ГОСТ 18753-80. ПРУЖИНЫ ПЛАСТИНЧАТЫЕ ДЛЯ УПОРОВ СО СКОСОМ. Конструкция и размеры.
• ГОСТ 18764-80. ПРУЖИНЫ К КОЛОДОЧНЫМ ПРИЖИМАМ. Конструкция и размеры.
• ГОСТ 18794-80. ПРУЖИНЫ РАСТЯЖЕНИЯ. Конструкция и размеры. Взамен ГОСТ 18794-73.
• ГОСТ 18793-80. ПРУЖИНЫ СЖАТИЯ. Конструкция и размеры. Взамен ГОСТ 18793-73.
• ГОСТ 13165-67. ПРУЖИНЫ СЖАТИЯ ДЛЯ СТАНОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ. Конструкция. Стандарт распространяется на пружины сжатия, предназначенные для стандартных фиксаторов с вытяжной ручкой, байонетных фиксаторов, реечных фиксаторов, самоустанавливающихся опор и плавающих зажимов.
• СТ ЦКБА 030-2006. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ. Арматура трубопроводная. Общие технические условия.
• EN 10270-1 ЕВРОПЕЙСКИЙ СТАНДАРТ ЧАСТЬ 1. ПРУЖИННАЯ ПОТЕНСИРОВАННАЯ ПРОВОЛОКА.
Steel wire for mechanical springs — Part 1: Patented cold drawn unalloyed spring steel wire.
• EN 10270-2 ЕВРОПЕЙСКИЙ СТАНДАРТ ЧАСТЬ 2. ПРУЖИННАЯ ПРОВОЛОКА ЗАКАЛЕННАЯ В МАСЛЕ.
Steel wire for mechanical springs — Part 2: Oil hardened and temperedspring steel wire.
• EN 10270-3 ЕВРОПЕЙСКИЙ СТАНДАРТ ЧАСТЬ 3. ПРУЖИННАЯ ПРОВОЛОКА ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ.
Steel wire for mechanical springs — Part 3: Stainless spring steel wire. Для изготовления автомобильных рессор применяют стали 60С2(А),50ХГ(А), 50ХФА, 50ХГФА и др.

Термообработка пружин из стали 65г

Название работы: Режим термической обработки пружин из стали 65Г

Предметная область: Производство и промышленные технологии

Описание: Основной целью курсовой работы по технологии конструкционных материалов является освоение принципов выбора конструкционных материалов для деталей машин, инструмента, основываясь на знании состава и строения металлических конструкционных материалов и методов придания материалам заданных форм.

Дата добавления: 2014-01-07

Размер файла: 267.5 KB

Работу скачали: 270 чел.

Цель курсовой работы

Тематика курсовой работы

Разработка технологического процесса термической обработки стали 4

Описание структурных превращений при термической обработке 6

Превращение в закаленной стали при среднем отпуске (450 0 С) 9

Влияние легирующих элементов 11

Список используемой литературы 12

Назначить режим термической обработки пружин из стали 65Г.

Опишите микроструктуру стали до и после термической обработки.

Цель курсовой работы.

Основной целью курсовой работы по технологии конструкционных материалов является освоение принципов выбора конструкционных материалов для деталей машин, инструмента, основываясь на знании состава и строения металлических конструкционных материалов и методов придания материалам заданных форм.

Тематика курсовой работы.

Прогресс в современной машинной технике связан с созданием u освоением новых, наиболее экономичных материалов, развитием и внедрением в производство методов упрочнения металлов, расширении сортамента выпускаемых материалов.

Совершенство производства, выпуск современных разнообразных машиностроительных конструкций, инструмента, специальных приборов и машин невозможны без дальнейшего развития производства стали. В зависимости от назначения сталям предъявляют различные требования. Некоторые из них должны отличаться высокой прочностью другие — пластичностью, высокой износостойкостью и усталостной прочностью. Получение тех или иных свойств определяется структурой. В свою очередь строение стали зависит от состава и характера предварительной обработки, следовательно, между всеми этими характеристиками существует определённые связи: между составом и строением (первая связь), между обработкой и строением (вторая связь), между строением и свойствами (третья связь).

Темой работы является разработка технологического процесса термической обработки стали различного состава применительно к условиям работы данной детали машин и инструмента. С помощью термической обработки можно придавать различные значения свойствам стали без изменения её химического состава.

Различные операции термической обработки характеризуются следующими элементами: скоростью нагрева, температурой максимального нагрева, продолжительностью выдержки при температуре нагрева, скоростью охлаждения. В свою очередь изменение значения свойств металлов при проведении термической обработки объясняется изменением внутреннего строения, которое испытывает сталь при её нагреве и охлаждении.

Читайте также  Какие стали подвергаются закалке

Разработка технологического процесса термической обработки стали.

Для изготовления упругих элементов общего назначения, применяются легированные рессорно-пружинные стали.

Особенность работы деталей типа упругих элементов состоит в том, что в них используются в основном упругие свойства стали и не допускаются при нагрузке (статической, динамической, ударной) возникновение пластической деформации. В связи с этим стали должны иметь высокое сопротивление малым пластическим деформациям, т.е. высокие пределы упругости (текучести) и выносливости при достаточной пластичности и в сопротивлении хрупкому разрушению. Важные характеристики сталей данного типа — релаксационная стойкость и прокаливаемость.

Для обеспечения этих требований сталь должна иметь однородную структуру, т. е. хорошую закаливаемость и сквозную прокаливаемость (структуру мартенсита по всему сечению детали после закалки).

Наличие в структуре стали феррита, продуктов эвтектоидного распада, остаточного аустенита снижает упругие свойства детали. Известно, что сопротивление малым пластическим деформациям возрастает с уменьшением размера зерна в стали.

К группе рессорно-пружинных сталей общего назначения относятся стали перлитного класса с содержанием углерода 0,5. 0,7%, которые для улучшения свойств (прокаливаемость, предел выносливости, релаксационная стойкость, мелкозернистая структура) дополнительно легируют кремнием (1,5. 2,8%), марганцем (0,6. 1,2 %), хромом (0,2. 1,2%), ванадием (0,1. 0,25%), вольфрамом (0,8. 1,2%), никелем (1,4. 1,7).

Эксплуатационные свойства стали приобретают после термической обработки, состоящей в закалке и среднем отпуске (350. 520 0 С) на тростит отпуска (рис.1а). Применение находит также изотермическая закалка на нижний бейнит (рис.1б).

В соответствии с заданием необходимо подобрать режим термической обработки стали 65Г. Сталь обладает стойкостью к росту зерна. Имеет высокие механические свойства.

Примем первый вариант термической обработки (рис. 1а): закалку и средний отпуск. По данным ГОСТа 14959-79 температура закалки для 65Г составляет 840-860 0 С (А С3 = 788 0 С). В качестве охлаждающей среды применяем масло. Последующий отпуск проводим при температуре 420-450 0 С (выше температуры необратимой отпускной хрупкости). Получаемая структура тростита отпуска (мелкозернистая ферритоцементитная смесь) обеспечит высокое сопротивление малой пластической деформации при достаточных значениях пластичности и вязкости (рис.2а, б) с НRC = 40. 50.

Указанный режим термической обработки (рис.3) обеспечивает получение следующих свойств (минимальных):

s 0,2 > 1270МПа; s в > 1470МПа; d > 12%; y > 42%;

НВ » 3900 — 4800 МПа (отпуск 450 0 ).

Описание структурных превращений при термической обработке.

Сталь 65Г — сталь перлитного класса. Кремний несколько повышает точку А 3 и снижает А 4 . Критические точки стали А С1 — 752 0 С , А С3 – 788 0 С.

Учитывая содержание углерода, сталь по структуре отжига относится к доэвтектоидным сталям, однако кремний сдвигает точку S диаграммы Fe -Fe 3 C до 0,7 % С, т. е. сталь становится почти эвтектоидной.

Поэтому необходимо проведение полной закалки (температура А 3 — 30-50 0 С, т.е. » 840-860 0 С). При полной закалке сталь нагревают до однофазной мелкозернистой аустенитной структуры (рис.4).

Последующее охлаждение в масле со скоростью большей чем V кр (наименьшая скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит) обеспечивает получение мелкозернистого мартенсита (рис.5).

V К — наименьшая скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит.

Рассмотрим превращения, происходящие в стали 65Г при нагреве с исходной равновесной структуры Ф + Ц. На практике при обычных скоростях нагрева (электропечи) под закалку перлит сохраняет свое пластинчатое или зернистое строение до температуры А С1 (до 752 0 С для стали 65Г). При температуре А С1 в стали происходит превращение перлита в аустенит. Кристаллы (зерна) аустенита зарождаются в основном на границах фаз феррита и цементита. При этом параллельно развиваются два процесса:

  1. полиморфный переход Fe a ® Fe g ;
    1. растворение аустенита в цементите.

Представим общую схему превращения

П (Ф +Ц) ½ А1 ® (Ф + Ц + А) 1 ® (А + Ц) 2 ® ( А неоднородный ) 3 ® (А гомогенный ) 4

Образование зерен аустенита происходит с большей скоростью, чем растворение цементита перлита, поэтому необходима выдержка стали при температуре закалки для полного растворения цементита и получения гомогенного аустенита.

Из рис.6 видно, что фазовая кристаллизация приводит к измельчению зерна в стали. При этом чем дисперснее структура перлита (Ф +Ц) и чем выше скорость нагрева стали, тем больше центров зарождения аустенита, а, следовательно, возрастает дисперсность продуктов его распада. Увеличение дисперсности продуктов распада аустенита приводит к увеличению пластичности, вязкости, уменьшение чувствительности к концентраторам напряжений.

Рассмотрим изменение структуры в стали при закалке в масле. При непрерывном охлаждении стали со скоростью большей чем критическая скорость (рис.5) аустенит превращается в мартенсит. Мартенситное превращение развивается в сталях с высокой скоростью (1000-7000м/с) в интервале температур Мн. Мк. При этом необходимо учитывать, что с увеличением % С точки Мн и Мк понижаются, в то время как введение кремния их повышает.

Из рис.7 видно, что температура Мн и Мк определяются в основном химическим составом стали.

В результате закалки стали 65Г структура может иметь кроме мартенсита и некоторое количество остаточного аустенита.

Возможность мартенситного превращения в стали объясняется наличием принципа структурного и размерного соответствия между аустенитом — плоскость (111) и мартенситом — плоскость (110), т.е. g ® a переход носит бездиффузионный характер. Превращение аустенита в мартенсит происходит путем кооперативного направленного сдвига только атомов железа на расстояние меньше межатомных. Полученный мартенсит представляет собой перенасыщенный твердый раствор углерода в a — железе и имеет тетрагональную кристаллическую решетку. Атомы углерода занимают в основном октаэдрические поры.

Образование в результате закалки мартенсита приводит к большим внутренним напряжениям, повышению твердости, прочности (фазовому наклепу), однако при этом возрастает склонность стали к хрупкому разрушению, что требует проведения дополнительно последующего отпуска.

Превращение в закаленной стали при среднем отпуске (450 0 С).

Нагрев закаленной стали до температуры А С1 принято называть отпуском. Отпуск должен обеспечить получение в стали необходимые эксплуатационных свойств. Структура стали 65Г после закалки состоит из мартенсита и остаточного аустенита.

При отпуске будет проходить одновременно несколько процессов:

1. Распад перенасыщенного твердого раствора мартенсита, при котором углерод выделяется в виде карбидов ( e — карбид, Fe 3 C ).

2. Распад остаточного аустенита, который превращается в мартенсит отпуска.

3. Выделение карбидной фазы Fe 3 C и ее последующая коагуляция.

4. Уменьшение плотности дефектов кристаллического строения.

5. Снимаются внутренние напряжения .

Рассмотрим последовательность процессов при отпуске с повышением температуры:

До 80 0 С диффузионная подвижность атомов мала и распад аустенита идет медленно.

Первое превращение при отпуске развивается в диапазоне 80. 200 0 С и приводит к формированию структуры отпущенного мартенсита — смеси пересыщенного углеродом a — раствора и когерентных с ними частиц e — карбида. В результате этого существенно меняется тетрагональность мартенсита ( часть углерода выделяется в виде метастабильного e — карбида ), удельный объем, снижаются внутренние напряжения (рис.8).

Второе превращение при отпуске развивается в интервале температур 200. 260 0 С (300 0 С) и состоит: 1) в превращении остаточного аустенита в отпущенный мартенсит; 2) в дальнейшем распаде отпущенного мартенсита: уменьшается степень его перенасыщенности до 0,15. 0,2% С, начинается преобразование e — карбида в цементит и его обособление, разрыв когерентности; 3) в снятии внутренних напряжений; 4) в связи с переходом остаточного аустенита в отпущенный мартенсит имеет место некоторое увеличение объема.

Третье превращение при отпуске развивается в интервале 300. 400 0 С. При этом заканчивается распад отпущенного мартенсита и процесс карбидообразования. Формируется карбидоферритная смесь, существенно снимаются внутренние напряжения; повышение температуры отпуска выше 400 0 С активизирует процесс коагуляции карбидов, что приводит к уменьшению дисперсности ферритоцементитной смеси.

Структуру стали после низкого отпуска (до 250 0 С) называют отпущенным мартенситом. Структуру стали после среднего отпуска 350. 500 0 С называют троститом отпуска. Структуру стали после высокого отпуска 500. 600 0 С называют сорбитом отпуска.

В стали 65Г после полной закалки в масле и среднего отпуска при 450 0 С образуется структура тростита.

Режим термической обработки рессор из стали 65Г

Для изготовления упругих элементов общего назначения, применяются легированные рессорно-пружинные стали.

Особенность работы деталей типа упругих элементов состоит в том, что в них используются в основном упругие свойства стали и не допускаются при нагрузке (статической, динамической, ударной) возникновение пластической деформации.

В связи с этим стали должны иметь высокое сопротивление малым пластическим деформациям, т.е. высокие пределы упругости (текучести) и выносливости при достаточной пластичности и в сопротивлении хрупкому разрушению.

Важные характеристики сталей данного типа — релаксационная стойкость и прокаливаемость. Для обеспечения этих требований сталь должна иметь однородную структуру, т. е. хорошую закаливаемость и сквозную прокаливаемость (структуру мартенсита по всему сечению детали после закалки).

Наличие в структуре стали феррита, продуктов эвтектоидного распада, остаточного аустенита снижает упругие свойства детали. Известно, что сопротивление малым пластическим деформациям возрастает с уменьшением размера зерна в стали.

К группе рессорно-пружинных сталей общего назначения относятся стали перлитного класса с содержанием углерода 0,5. 0,7%, которые для улучшения свойств (прокаливаемость, предел выносливости, релаксационная стойкость, мелкозернистая структура) дополнительно легируют кремнием (1,5. 2,8%), марганцем (0,6. 1,2 %), хромом (0,2. 1,2%), ванадием (0,1. 0,25%), вольфрамом (0,8. 1,2%), никелем (1,4. 1,7).

Эксплуатационные свойства стали приобретают после термической обработки, состоящей в закалке и среднем отпуске (350. 5200С) на тростит отпуска (рис.1а).

Применение находит также изотермическая закалка на нижний бейнит (рис.1б).

термический закалка сталь легированный

В соответствии с заданием необходимо подобрать режим термической обработки стали 65Г. Сталь обладает стойкостью к росту зерна. Имеет высокие механические свойства.

Примем первый вариант термической обработки (рис. 1а): закалку и средний отпуск. По данным ГОСТа 14959-79 температура закалки для 65Г составляет 840-8600С (АС3 = 7880С).

В качестве охлаждающей среды применяем масло.

Последующий отпуск проводим при температуре 420-4500С (выше температуры необратимой отпускной хрупкости). Получаемая структура тростита отпуска (мелкозернистая ферритоцементитная смесь) обеспечит высокое сопротивление малой пластической деформации при достаточных значениях пластичности и вязкости (рис.2а, б) с НRC = 40. 50.

Указанный режим термической обработки (рис.3) обеспечивает получение следующих свойств (минимальных): s 0,2 > 1270МПа; s в > 1470МПа; d > 12%; y > 42%; НВ » 3900 — 4800 МПа (отпуск 4500 ).

Сталь 65Г — сталь перлитного класса. Кремний несколько повышает точку А3 и снижает А4. Критические точки стали АС1 — 7520С , АС3 — 7880С. Учитывая содержание углерода, сталь по структуре отжига относится к доэвтектоидным сталям, однако кремний сдвигает точку S диаграммы Fe -Fe3C до 0,7 % С, т. е. сталь становится почти эвтектоидной. Поэтому необходимо проведение полной закалки (температура А3 — 30-500С, т.е. » 840-8600С). При полной закалке сталь нагревают до однофазной мелкозернистой аустенитной структуры (рис.4).

Последующее охлаждение в масле со скоростью большей чем V кр (наименьшая скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит) обеспечивает получение мелкозернистого мартенсита (рис.5)

VК — наименьшая скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит. Рассмотрим превращения, происходящие в стали 65Г при нагреве с исходной равновесной структуры Ф + Ц. На практике при обычных скоростях нагрева (электропечи) под закалку перлит сохраняет свое пластинчатое или зернистое строение до температуры АС1 (до 7520С для стали 65Г). При температуре АС1 в стали происходит превращение перлита в аустенит. Кристаллы (зерна) аустенита зарождаются в основном на границах фаз феррита и цементита. При этом параллельно развиваются два процесса: полиморфный переход Fea ® Fe g ; растворение аустенита в цементите.

Читайте также  Влияние легирующих элементов на свариваемость стали

Представим общую схему превращения П (Ф +Ц) ? А1 ® (Ф + Ц + А)1 ® (А + Ц)2 ® ( А неоднородный )3 ® (А гомогенный)4 Образование зерен аустенита происходит с большей скоростью, чем растворение цементита перлита, поэтому необходима выдержка стали при температуре закалки для полного растворения цементита и получения гомогенного аустенита.

Из рис.6 видно, что фазовая кристаллизация приводит к измельчению зерна в стали. При этом чем дисперснее структура перлита (Ф +Ц) и чем выше скорость нагрева стали, тем больше центров зарождения аустенита, а, следовательно, возрастает дисперсность продуктов его распада. Увеличение дисперсности продуктов распада аустенита приводит к увеличению пластичности, вязкости, уменьшение чувствительности к концентраторам напряжений. Рассмотрим изменение структуры в стали при закалке в масле. При непрерывном охлаждении стали со скоростью большей чем критическая скорость (рис.5) аустенит превращается в мартенсит. Мартенситное превращение развивается в сталях с высокой скоростью (1000-7000м/с) в интервале температур Мн. Мк. При этом необходимо учитывать, что с увеличением % С точки Мн и Мк понижаются, в то время как введение кремния их повышает.

Из рис.7 видно, что температура Мн и Мк определяются в основном химическим составом стали. В результате закалки стали 65Г структура может иметь кроме мартенсита и некоторое количество остаточного аустенита. Возможность мартенситного превращения в стали объясняется наличием принципа структурного и размерного соответствия между аустенитом — плоскость (111) и мартенситом — плоскость (110), т.е. g ® a переход носит бездиффузионный характер. Превращение аустенита в мартенсит происходит путем кооперативного направленного сдвига только атомов железа на расстояние меньше межатомных. Полученный мартенсит представляет собой перенасыщенный твердый раствор углерода в a — железе и имеет тетрагональную кристаллическую решетку. Атомы углерода занимают в основном октаэдрические поры. Образование в результате закалки мартенсита приводит к большим внутренним напряжениям, повышению твердости, прочности (фазовому наклепу), однако при этом возрастает склонность стали к хрупкому разрушению, что требует проведения дополнительно последующего отпуска.

Термообработка пружин из стали 65г

УВАЖАЕМЫЕ КЛИЕНТЫ.

Появилась возможность изготовления пружин из проволоки квадратного и прямоугольного сечения;
конических и бочкообразных пружин

Качество и технологии


ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПРУЖИН


Сущность термической обработки состоит в том, что нагрев

ом стали или сплава до определенной температуры, выдержкой при этой температуре и последующим быстрым или медленным охлаждением вызывает желаемое изменение свойств стали или сплава. Изменение свойств происходит в результате протекающих в стали превращений, изменяющих микроструктуру металла.
Основными видами термической обработки стали и сплавов являются отжиг, нормализация, закалка, отпуск и старение.
Отжигом называется процесс нагрева стали до одной из температур в интервале превращений, выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения с печью. Отжиг применяют для улучшения структуры стали, улучшения ее обрабатываемости резанием, снятия внутренних напряжений, а также для подготовки к последующей термообработке. Отжиг снижает твердость и повышает вязкость стали.
Нормализацией называется процесс нагрева стали до температуры выше интервала превращений, выдержки при этой температуре с последующим охлаждением на воздухе. Нормализацией достигается улучшение структуры стали, уменьшение внутренних напряжений и повышение механических свойств.
Закалкой называется процесс нагрева стали до одной из температур в интервале превращений или выше его, выдержки при этой температуре и последующего быстрого охлаждения в воде, масле или другой среде. Закаленные стали в большинстве случаев требуют дальнейшей термической обработки (отпуска).
Основное назначение закалки заключается в получении стали с высокими твердостью, прочностью и износостойкостью. Однако закаленная сталь обладает повышенной хрупкостью и легко разрушается .под действием ударных и изгибающих нагрузок. В закаленных деталях всегда имеются большие внутренние напряжения.
Для уменьшения внутренних напряжений и повышения вязкости сталь подвергают отпуску.
Отпуском называется процесс нагрева металла после закалки до температуры ниже интервала превращений, выдержки при этой температуре и охлаждения. Отпуск повышает вязкость стали при сохранении пределов прочности и упругости и уменьшает внутренние напряжения.
Иногда для стабилизации свойств и размеров изделий, т. е. чтобы свойства и размеры не менялись со временем, изделия подвергают старению.
Старением называется процесс длительной выдержки стальных изделий при комнатной температуре (естественное старение) или низкотемпературный нагрев с небольшой выдержкой (искусственное старение).
В процессе термической обработки может возникать брак. При отжиге и нормализации могут возникнуть следующие виды брака: обезуглероживание, перегрев металла, пережог металла.
Обезуглероживание — выгорание углерода с поверхности металла, что при последующей закалке может привести к образованию трещин. Перегрев возникает при нагреве металла до температуры, превышающей установленную, или при длительной выдержке металла в печи. При перегреве зерна металла укрупняются. Это приводит к снижению прочности, вязкости и способствует образованию трещин при закалке. Перегрев стали может быть устранен повторным отжигом или нормализацией. Пережог металла — окисление границ зерен, ведущее к потере прочности стали, является неисправимым дефектом.
При закалке наиболее опасным видом неисправимою брака являются закалочные трещины, образующиеся при излишне резком охлаждении в результате действия больших внутренних напряжений. Другими видами брака при закалке являются обезуглероживание, перегрев и коробление деталей.
Перегрев устраняют повторным отжигом, а чтобы избежать коробление, детали закаливают в специальных штампах и приспособлениях.
Большое количество деталей в машинах воспринимает ударные нагрузки и работает на истирание. Такие детали (зубчатые колеса, ходовые крановые колеса, рабочие валки станов для холодной прокатки металла и др.) должны иметь высокую твердость и износостойкость поверхностного слоя и вязкую прочную сердцевину. Такое сочетание свойств может быть обеспечено поверхностной закалкой при нагреве токами высокой частоты, а также газопламенной закалкой и закалкой в электролите.
При закалке высокоуглеродистых и легированных сталей структурные превращения в них происходят недостаточно полно и возможности стали для получения высокой твердости используются не полностью. Для повышения твердости, получения однородной структуры стали и для стабилизации размеров детали применяют обработку холодом при температурах от — 12 до —120° С, для чего применяют холодильные машины или смеси сухого льда со спиртом или ацетоном. Смеси обеспечивают охлаждение до —73° С. Для снятия внутренних напряжений после обработки холодом все детали подвергают отпуску при невысоких температурах (150 — 200°С).
Высоких твердости и износостойкости поверхностного слоя детали достигают химико-термической обработкой, т. е. искусственным изменением химического состава поверхностных слоев стали толщиной от сотых и десятых долей до 1 мм. К видам химико-термической обработки относятся: цементация, цианирование, азотирование, алитирование, хромирование.
Цементация — нагрев низкоуглеродистой стали (0,08—0,30% углерода) в карбюризаторе (науглероживающей среде) до температуры в интервале превращений или выше, выдержка при этой температуре и быстрое
или медленное охлаждение. При цементации в результате насыщения углеродом поверхностного слоя происходит его упрочнение с сохранением мягкой и вязкой внутренней зоны.
Цианирование — нагрев металла в цианизаторе, насыщающем сталь углеродом и азотом при температуре, как правило, 800 — 950° С, выдержка при этой температуре и охлаждение. Цианирование повышает твердость и износоустойчивость поверхности деталей из сталей с содержанием углерода от 0,10 до 0,40%, а также из высокохромистых и быстрорежущих сталей.
Цементация и цианирование обычно сопровождаются процессом закалки с отпуском для получения высокой твердости поверхности (HRC56 — 67).
Азотирование — нагрев стали в газообразном аммиаке до температуры не ниже 450° С, длительная выдержка при этой температуре и охлаждение. Этот процесс повышает износостойкость и антикоррозионные свойства тонкого поверхностного слоя стальных деталей. Перед азотированием детали подвергают закалке с отпуском при температуре 600° С на твердость HRC28 — 32.
Алитирование — процесс диффузии алюминия в сталь, повышает жаростойкость.
Хромирование — процесс диффузии хрома в сталь, повышает твердость, жаро- и коррозионную стойкость.
Для получения требуемых свойств поверхностные слои стали насыщают также бором (борирование), кремнием (силицирование) и т. д.
Термическая обработка оказывает исключительно большое влияние на свойства металла и качество пружин.
Вид и режимы термической обработки назначают в зависимости от марки стали, профиля заготовки, размера пружины, а также.от условий службы и характера работы пружин.
Пружины из высокоуглеродистых и легированных сталей подвергают закалке и отпуску, пружины из па-тентированной проволоки — только отпуску.
Патентирование проволоки выполняется обычно на заводе-изготовителе. Патентирование заключается в нагреве стали до температуры выше интервала превращений с последующим охлаждением в ванне из расплавленного свинца или соли, либо на воздухе. Патентированием достигается повышение способности металла к холодной пластической деформации, а также улучшение физико-механических свойств.
При строгом выполнении технологии термической об работки и высокой квалификации термиста гарантируется высокое качество и надежная работа пружин.
Пружинные стали обладают низкой теплопроводностью. В связи с этим необходимо учитывать некоторые особенности нагрева под закалку некоторых марок пружинных легированных сталей. Например, высоком марганцовистые стали перед нагревом под закалку предварительно подогревают до температуры 400 — 500° С. Следовательно, стали под закалку нагревают ступенчато. Вследствие этого опасность образования трещин при нагреве до температуры закалки уменьшается.

Закалку производят следующим образом. Партию пружин укладывают и закрепляют на дне сетчатой металлической корзины. Пружины предварительно подогревают, если этого требует технология обработки стали, затем помещают в печь, нагретую до заданной температуры, и выдерживают при этой температуре до полного прогрева металла по всему сечению. Длительность выдержки зависит от размера сечения проволоки и марки .стали. После этого производится закалка в закалочной среде. Для предупреждения коробления при нагреве под закалку пружины сжатия до термической обработки скрепляют мягкой стальной проволокой, соединяя торцовые (нерабочие) витки с рабочими витками. Иногда для предупреждения короблений и искажений формы пружины применяют приспособления (рис. 67), а также простые швеллерные балки. Для закалки крупных пружин применяют чугунные обоймы. Обойма имеет форму бруса, в котором засверливаются отверстия с уступом для установки пружины. Обойма заполняется пружинами и устанавливается в печь для нагрева. Закалку осуществляют при осторожном погружении пружин в закалочную среду вместе с обоймой.
Закалочными средами для пружинных сталей могут быть масло, вода, воздух и др. Жидкая закалочная среда помещается в специальный бак, который имеет систему охлаждения,»-для регулирования температуры закалочной среды. При закалке в воде происходит очень резкое охлаждение, что способствует образованию трещин в материале пружин. Такую закалку применяют для пружинных сталей очень редко, а если применяют, то добавляют в воду различные примеси (известь, мыло, мел и др.), для того чтобы уменьшить скорость охлаждения пружинной стали.
Температура закалочной среды оказывает большое влияние на структуру и свойства стали после закалки. Например, если температура масла под закалку равна 60° С, то пружина не получает полной закалки, а закалка пружины в масле, нагретом до температуры 30° С, дает требуемую твердость. Масло является самой распространенной средой для закалки. Его применение обеспечивает изготовление пружин хорошего качества с наименьшим браком по термической обработке.
Все закалочные среды имеют различную теплопроводность, и наиболее нагретые слои среды находятся в верхней части закалочного бака. Для того чтобы температура среды была равномерна по всему объему, через нее при помощи специальной трубки продувают сжатый воздух. Применяют и другие способы охлаждения и перемешивания закалочных сред.
После закалки пружины подвергают отпуску для повышения вязкости и для уменьшения внутренних напряжений, полученных в результате резкого охлаждения при закалке. Отпуск пружин осуществляется обычно в отпускных печах, которые могут быть пламенными, муфельными .и электрическими. Часто отпуск пружин выполняют в соляных ваннах. Температура и время вы-держки при отпуске зависят от марки стали, диаметра пружины и проволоки.
Отпуск пружин из патентированной проволоки заключается в нагреве их до температуры 250 — 350° С и выдержке при этой температуре в течение 15 — 3 0 мин. Если не производить отпуск пружин из патентированной проволоки, то при трехкратном и более обжатии то соприкосновения витков свободная высота пружины уменьшается, а пружина делает осадку без изменения количества витков и увеличивается в диаметре.
При выполнении отпуска для таких пружин величи на осадки при трехкратном и более обжатии уменьшается почти вдвое, а упругие свойства увеличиваются. При этом наружный диаметр отпущенной пружины кесколь ко уменьшается, а количество витков увеличивается на 1—2%. Все изменения размеров пружин из патентированной проволоки, которые происходят при термической обработке, должны быть учтены при -навивке на автоматах, а также при выборе оправок и шага навивки пружин.
Термическая обработка пружин уменьшает остаточные деформации за счет уменьшения внутренних напряжений, увеличивает упругие свойства и вязкость, благодаря чему обеспечиваются высокое качество и надежная работа пружин.

Читайте также  Кристаллическая структура меди

По вопросам размещения заказов на изготовление пружин обращаться:

+7(351)200-36-34

Москва +7(499)653-69-98 Санкт-Петербург +7(812)426-17-14 Воронеж +7(473)300-31-95
Екатеринбург +7(343)247-83-71 Новосибирск +7(383)207-56-75 Краснодар +7(861)201-84-46
Красноярск +7(391)229-80-74 Нижний Новгород +7(831)280-97-21 Казань +7(843)212-20-79
Тольятти +7(848)265-00-34 Волгоград +7(844)296-21-13 Уфа +7(347)200-05-81
Пермь +7(342)235-78-27 Ростов-на-Дону +7(863)333-20-67 Самара: +7(846)300-41-49
Тюмень +7(345)257-80-21

© 2015-2018 ООО «Пружинно-навивочный завод». Изготовление и продажа металлических пружин: производство пружин кручения, навивка пружин сжатия, тарельчатые пружины. Предлагаем подвески и опоры трубопроводов, а также стопорные кольца.

Режим термической обработки рессор из стали 65Г

Назначение и особенности термической обработки легированных рессорно-пружинных сталей. Анализ зависимости эксплуатационных свойств от температуры и скорости отпуска. Технология проведения полной закалки деталей. Схема структурных превращений при нагреве.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 07.04.2016
Размер файла 889,5 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

Режим термической обработки рессор из стали 65Г

Для изготовления упругих элементов общего назначения, применяются легированные рессорно-пружинные стали.

Особенность работы деталей типа упругих элементов состоит в том, что в них используются в основном упругие свойства стали и не допускаются при нагрузке (статической, динамической, ударной) возникновение пластической деформации.

В связи с этим стали должны иметь высокое сопротивление малым пластическим деформациям, т.е. высокие пределы упругости (текучести) и выносливости при достаточной пластичности и в сопротивлении хрупкому разрушению.

Важные характеристики сталей данного типа — релаксационная стойкость и прокаливаемость. Для обеспечения этих требований сталь должна иметь однородную структуру, т. е. хорошую закаливаемость и сквозную прокаливаемость (структуру мартенсита по всему сечению детали после закалки).

Наличие в структуре стали феррита, продуктов эвтектоидного распада, остаточного аустенита снижает упругие свойства детали. Известно, что сопротивление малым пластическим деформациям возрастает с уменьшением размера зерна в стали.

К группе рессорно-пружинных сталей общего назначения относятся стали перлитного класса с содержанием углерода 0,5. 0,7%, которые для улучшения свойств (прокаливаемость, предел выносливости, релаксационная стойкость, мелкозернистая структура) дополнительно легируют кремнием (1,5. 2,8%), марганцем (0,6. 1,2 %), хромом (0,2. 1,2%), ванадием (0,1. 0,25%), вольфрамом (0,8. 1,2%), никелем (1,4. 1,7).

Эксплуатационные свойства стали приобретают после термической обработки, состоящей в закалке и среднем отпуске (350. 5200С) на тростит отпуска (рис.1а).

Применение находит также изотермическая закалка на нижний бейнит (рис.1б).

термический закалка сталь легированный

В соответствии с заданием необходимо подобрать режим термической обработки стали 65Г. Сталь обладает стойкостью к росту зерна. Имеет высокие механические свойства.

Примем первый вариант термической обработки (рис. 1а): закалку и средний отпуск. По данным ГОСТа 14959-79 температура закалки для 65Г составляет 840-8600С (АС3 = 7880С).

В качестве охлаждающей среды применяем масло.

Последующий отпуск проводим при температуре 420-4500С (выше температуры необратимой отпускной хрупкости). Получаемая структура тростита отпуска (мелкозернистая ферритоцементитная смесь) обеспечит высокое сопротивление малой пластической деформации при достаточных значениях пластичности и вязкости (рис.2а, б) с НRC = 40. 50.

Указанный режим термической обработки (рис.3) обеспечивает получение следующих свойств (минимальных): s 0,2 > 1270МПа; s в > 1470МПа; d > 12%; y > 42%; НВ » 3900 — 4800 МПа (отпуск 4500 ).

Сталь 65Г — сталь перлитного класса. Кремний несколько повышает точку А3 и снижает А4. Критические точки стали АС1 — 7520С , АС3 — 7880С. Учитывая содержание углерода, сталь по структуре отжига относится к доэвтектоидным сталям, однако кремний сдвигает точку S диаграммы Fe -Fe3C до 0,7 % С, т. е. сталь становится почти эвтектоидной. Поэтому необходимо проведение полной закалки (температура А3 — 30-500С, т.е. » 840-8600С). При полной закалке сталь нагревают до однофазной мелкозернистой аустенитной структуры (рис.4).

Последующее охлаждение в масле со скоростью большей чем V кр (наименьшая скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит) обеспечивает получение мелкозернистого мартенсита (рис.5)

VК — наименьшая скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит. Рассмотрим превращения, происходящие в стали 65Г при нагреве с исходной равновесной структуры Ф + Ц. На практике при обычных скоростях нагрева (электропечи) под закалку перлит сохраняет свое пластинчатое или зернистое строение до температуры АС1 (до 7520С для стали 65Г). При температуре АС1 в стали происходит превращение перлита в аустенит. Кристаллы (зерна) аустенита зарождаются в основном на границах фаз феррита и цементита. При этом параллельно развиваются два процесса: полиморфный переход Fea ® Fe g ; растворение аустенита в цементите.

Представим общую схему превращения П (Ф +Ц) ? А1 ® (Ф + Ц + А)1 ® (А + Ц)2 ® ( А неоднородный )3 ® (А гомогенный)4 Образование зерен аустенита происходит с большей скоростью, чем растворение цементита перлита, поэтому необходима выдержка стали при температуре закалки для полного растворения цементита и получения гомогенного аустенита.

Из рис.6 видно, что фазовая кристаллизация приводит к измельчению зерна в стали. При этом чем дисперснее структура перлита (Ф +Ц) и чем выше скорость нагрева стали, тем больше центров зарождения аустенита, а, следовательно, возрастает дисперсность продуктов его распада. Увеличение дисперсности продуктов распада аустенита приводит к увеличению пластичности, вязкости, уменьшение чувствительности к концентраторам напряжений. Рассмотрим изменение структуры в стали при закалке в масле. При непрерывном охлаждении стали со скоростью большей чем критическая скорость (рис.5) аустенит превращается в мартенсит. Мартенситное превращение развивается в сталях с высокой скоростью (1000-7000м/с) в интервале температур Мн. Мк. При этом необходимо учитывать, что с увеличением % С точки Мн и Мк понижаются, в то время как введение кремния их повышает.

Из рис.7 видно, что температура Мн и Мк определяются в основном химическим составом стали. В результате закалки стали 65Г структура может иметь кроме мартенсита и некоторое количество остаточного аустенита. Возможность мартенситного превращения в стали объясняется наличием принципа структурного и размерного соответствия между аустенитом — плоскость (111) и мартенситом — плоскость (110), т.е. g ® a переход носит бездиффузионный характер. Превращение аустенита в мартенсит происходит путем кооперативного направленного сдвига только атомов железа на расстояние меньше межатомных. Полученный мартенсит представляет собой перенасыщенный твердый раствор углерода в a — железе и имеет тетрагональную кристаллическую решетку. Атомы углерода занимают в основном октаэдрические поры. Образование в результате закалки мартенсита приводит к большим внутренним напряжениям, повышению твердости, прочности (фазовому наклепу), однако при этом возрастает склонность стали к хрупкому разрушению, что требует проведения дополнительно последующего отпуска.

Превращение в закаленной стали при среднем отпуске (450 С)

Нагрев закаленной стали до температуры АС1 принято называть отпуском. Отпуск должен обеспечить получение в стали необходимые эксплуатационных свойств. Структура стали 65Г после закалки состоит из мартенсита и остаточного аустенита. При отпуске будет проходить одновременно несколько процессов:

1. Распад перенасыщенного твердого раствора мартенсита, при котором углерод выделяется в виде карбидов ( e — карбид, Fe3C ).

2. Распад остаточного аустенита, который превращается в мартенсит отпуска.

3. Выделение карбидной фазы Fe3C и ее последующая коагуляция.

4. Уменьшение плотности дефектов кристаллического строения.

5. Снимаются внутренние напряжения.

Рассмотрим последовательность процессов при отпуске с повышением температуры: До 800С диффузионная подвижность атомов мала и распад аустенита идет медленно.

Первое превращение при отпуске развивается в диапазоне 80. 2000С и приводит к формированию структуры отпущенного мартенсита — смеси пересыщенного углеродом a — раствора и когерентных с ними частиц e — карбида.

В результате этого существенно меняется тетрагональность мартенсита ( часть углерода выделяется в виде метастабильного e — карбида ), удельный объем, снижаются внутренние напряжения (рис.8).

Второе превращение при отпуске развивается в интервале температур 200. 2600С (3000С) и состоит:

1) в превращении остаточного аустенита в отпущенный мартенсит;

2) в дальнейшем распаде отпущенного мартенсита: уменьшается степень его перенасыщенности до 0,15. 0,2% С, начинается преобразование e — карбида в цементит и его обособление, разрыв когерентности;

3) в снятии внутренних напряжений;

4) в связи с переходом остаточного аустенита в отпущенный мартенсит имеет место некоторое увеличение объема.

Третье превращение при отпуске развивается в интервале 300. 4000С. При этом заканчивается распад отпущенного мартенсита и процесс карбидообразования.

Формируется карбидоферритная смесь, существенно снимаются внутренние напряжения; повышение температуры отпуска выше 4000С активизирует процесс коагуляции карбидов, что приводит к уменьшению дисперсности ферритоцементитной смеси.

Структуру стали после низкого отпуска (до 2500С) называют отпущенным мартенситом. Структуру стали после среднего отпуска 350. 5000С называют троститом отпуска. Структуру стали после высокого отпуска 500. 6000С называют сорбитом отпуска. В стали 65Г после полной закалки в масле и среднего отпуска при 4500С образуется структура тростита.

Состав и группа стали 110Г13

Для некоторых деталей (шары дробильных мельниц и т.к.) используется сталь 110Г13.