n="justify"> Правило фаз встановлює залежність між числом ступенів свободи, числом компонентів і числом фаз і виражається рівнянням:
C=K + 1 - Ф,
де С - число ступенів свободи системи;
К - число компонентів, що утворюють систему;
- число зовнішніх факторів (зовнішнім фактором вважаємо тільки температуру, так як тиск за винятком дуже високого мало впливає на фазовий рівновагу сплавів в твердому і рідкому станах);
Ф - число фаз, що знаходяться в рівновазі.
Сплав заліза з вуглецем, що містить 5,0% С, називається заевтектичних чавуном. Його структура при кімнатній температурі - цементит (первинний) + ледебуріт (перліт + цементит).
а) б)
Малюнок 1: а-діаграма залізо-цементит,
б-крива охолодження для сплаву, що містить 5,0% вуглецю.
Завдання 2
Вичертите ділянку діаграми Fe-Fe3C для сталі і нанесіть на ньому лінії температур нагрівання сталей для термічної обробки.
) Розшифруйте марку сталі У12А, визначте групу пo призначенням, назвіть виготовляються з цієї сталі деталі.
) Пo діаграмі Fe-Fe3C визначте температури повного і неповного відпалу, повною і неповною гарту, нормалізації для зазначеної сталі.
) Назвіть охолоджуючі cpеди і опишіть мету, структуру і властивості стали після кожного виду термообробки.
) Який вид термообробки і чому раціонально застосовувати для заданої сталі.
Відповідь:
У12А - інструментальна вуглецева сталь високої якості, з вмістом вуглецю 1,2% (заевтектоідний). Застосовується: для виготовлення сердечників; ручних мітчиків, напилків, слюсарних шаберов; деталей штампів холодного штампування обрізних і вирубних невеликих розмірів і без переходів по перетину; холодновисаджувальних пуансонів і штемпелів дрібних розмірів; калібрів простої форми і знижених класів точності; інструментів зі зниженою зносостійкістю при помірних і значних питомих тисках (без розігріву ріжучої кромки): напилків, бритвених лез і ножів, гострих хірургічних інструментів, шаберов, гравірувальних інструментів; холоднокатаної термообробленою стрічки товщиною 0,05-1,30 мм і плющеной термообработанной стрічки товщиною 0,15-2,00 мм для виготовлення пружних деталей і пружин, за винятком заводних.
Нанесемо на діаграму Fe-Fe3C лінію, відповідну У12А (рис. 3):
Рис. 3. «Сталевий кут» діаграми «Залізо-цементит»
А1 A3, Аcm - загальноприйняті позначення критичних ліній
Як бачимо, температура критичних точок для сталі У12А: А1=727 ° С і Асm=830 ° C.
Отжигом, називають процес термічної обробки, що полягає в нагріванні стали до певної температури і наступному, як правило, повільному охолодженні (з піччю) для отримання більш рівноважної структури.
Також отжиг ділиться на повний і неповний.
при повному відпалі сталь нагрівають на 30-50 ° С вище верхньої критичної точки, в нашому випадку Асm=830 ° C. При цьому структура стали перетворюється на аустеніт - структурну складову вуглецевих і легованих сталей і чавунів, що виникає при термічній обробці сплавів відповідно до діаграми стану залізо-вуглець. Далі йде повільне охолодження до 500-600 ° С, це необхідно для утворення фериту і перліту. Вуглецеві сталі охолоджуються зі швидкістю 50-100 ° С/год.
заевтектоідний сталь повного відпалу не беруть під з наступних причин. Для повного відпалу заевтектоідной стали її потрібно нагрівати до температури на 30-50 ° C вище критичної точки Асm (870 ° С), тобто на 30-50 ° С вище лінії SE діаграми залізо-цементит. При нагріванні до такої температури буде відбуватися перетворення вихідної структури цементит + перліт в структуру аустеніту. При подальшому повільному охолодженні цементит виділятиметься по межах зерен аустеніту і після перетворення аустеніту в перліт при температурах, відповідних критичній точці Аr1 в результаті утворюється структура цементит + перліт, але цементит буде розташований у вигляді сітки по границях зерен перліту. Сталь з такою структурою має низькими механічними властивостями. У разі охолодження стали на повітрі станеться нормалізація. Нормалізація заевтектоідних сталей ведеться з нагріванням вище Асm з метою усунення сітки цементиту.
при неповному відпалі сталь нагрівають до температур між верхньою і нижньою критичною крапками, Ас1 + 30-50 ° С, в нашому випадку 760-780 ° С. Далі повільно охолоджують. При неповному відпалі в аустеніт перетворюється лише перліт і незначна частина вторинногоцементиту. Більша частина цементиту зберігається і перешкоджає росту аустенітного зерна. При наступному охолодженні разом з піччю аустеніт...
