Тема 5. Термическая обработка стали

Превращения в стали при нагреве. Перегрев и пережог. Влияние легирующих элементов на рост зерна аустенита.

Превращения переохлажденного аустенита. Диаграмма изотермического распада переохлажденного аустенита. Перлитное превращение. Мартенситное превращение и его особенности. Строение и свойства мартенсита. Промежуточное превращение и свойства продуктов распада. Превращения при нагреве закаленной на мартенсит стали.

Виды термической обработки стали. Отжиг, нормализация, закалка, отпуск, поверхностная закалка.

Рекомендуемая литература: [1, с. 94–115], [2, с. 157–222], [3, с. 223–317].

Методические указания

Изучить превращения стали при нагреве. Освоить диаграмму изотермического распада переохлажденного аустенита стали с 0,8% углерода. Знать особенности перлитного, промежуточного и мартенситного превращения.

Знать принцип выбора режимов нагрева, выдержки и охлаждения сплава для всех видов термической обработки. Представлять структурные превращения, происходящие в стали, при отжиге, закалке, отпуске и нормализации. Уметь выбрать вид и режимы термической обработки для стали конкретного назначения.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Какие превращения происходят при нагреве стали?

2. Что такое перегрев и пережог стали?

3. Как устранить перегрев закаленного изделия?

4. Какие превращения может испытывать переохлажденный аустенит?

5. В чем различие между перлитным и мартенситным превращением?

6. Чем отличаются продукты диффузионного превращения: перлит, сорбит и троостит?

7. Что такое мартенсит, в чем сущность и особенности мартенситного превращения?

8. Что такое критическая скорость закалки?

9. В чем сущность превращений, происходящих при нагреве закаленной стали?

10. Приведите определения основных процессов термической обработки: отжига, нормализации, закалки и отпуска.

11. От чего зависит закаливаемость стали?

12. От чего зависит прокаливаемость стали?

13. Как влияет температура отпуска на механические свойства стали?

14. Что такое термическое улучшение стали?

15. Что такое поверхностная закалка?

Тема 6. Химико-термическая обработка стали

Физические основы химико-термической обработки.

Назначение и виды цементации. Механизм образования цементованного слоя и его свойства. Цементация в твердом карбюризаторе. Газовая цементация. Термическая обработка после цементации. Области применения цементации.

Азотирование стали. Стали для азотирования. Области применения азотирования. Диффузионная металлизация.

Рекомендуемая литература: [1, с. 116–119], [2, с. 228–246], [3, с. 318–340].

Методические указания

Знать цели химико-термической обработки и уметь определять ее необходимость для данного изделия с учетом требуемых свойств. Познакомиться с механизмами образования поверхностного слоя стали при цементации и азотировании. Знать какое необходимо оборудование для проведения процесса и его режимы.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. В чем заключаются физические основы химико-термической обработки?

2. Назначение цементации и режим термической обработки после нее.

3. Каковы свойства цементированных и азотированных изделий?

4. Чем вызвано повышение твердости азотированной поверхности?

5. Какие стали используют для цементации и азотирования?

Тема 7. Углеродистые и легированные стали

Общие требования по выбору материалов. Критерии надежности, долговечности, прочности. Классификация конструкционных сталей. Стали, обеспечивающие жесткость, статическую и циклическую прочность. Стали с особыми технологическими свойствами. Износостойкие стали, пружинные стали; стали, устойчивые к воздействию температуры и окружающей среды.

Классификация и маркировка инструментальных сталей. Требования к инструментальным сталям. Теплостойкость. Выбор инструментальной стали. Стали для режущего, мерительного инструмента, штампов горячего и холодного деформирования. Инструментальные порошковые сплавы (твердые сплавы).

Рекомендуемая литература: [1, с. 122–143], [2, с.220–319], [3, с. 341–508].

 

Методические указания

Знать критерии надежности, долговечности и прочности деталей машин. Усвоить классификацию конструкционных сталей и уметь выбрать сталь определенной марки с учетом эксплуатационных требований к детали.

Понять влияние легирующих компонентов на фазовый состав, структуру и свойства стали. Уметь классифицировать легированную сталь.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Укажите химический состав сталей марок: 40, 09Г2С, 20Х, 30ХГСА, 50Г, 110Г13, ШХ15, Р6М5, 18Х2Н4ВА, 5ХНМ, 08Х18Н9Т, Н18К8М5Т.

2. Что такое надежность? Как оценивается надежность конструкционных материалов?

3. Критерии оценки долговечности.

4. Какие стали относятся к улучшаемым?

5. Какие требования предъявляются к рессорно-пружинным сталям?

6. Приведите примеры марок стали для рессор и пружин, работающих в различных условиях.

7. Какие стали являются износостойкими?

8. Какие стали являются коррозионно-стойкими?

9. Какие стали могут работать в условиях повышенных температур?

10. Какие стали могут работать в условиях пониженных температур?

11. Как классифицируются инструментальные стали?

12. Приведите примеры углеродистых и легированных сталей, используемых для режущего инструмента.

13. Какие требования предъявляются к сталям для измерительного инструмента?

14. Что представляют собой твердые инструментальные сплавы? Каковы их свойства и преимущества?