Превращения при охлаждении аустенита в зависимости от химического состава сталей

Лабораторная работая
Превращения при охлаждении аустенита в зависимости от химического состава сталей
Цель: изучить диаграмму изотермического распада аустенита, научиться строить кривые охлаждения и определять необходимые свойства.
Задание: Для выполнения задания необходимо:
начертить в масштабе диаграмму изотермического распада аустенита заданной марки стали;
построить кривые охлаждения в соответствии с заданными скоростями охлаждения V1 и V2 с температуры нагрева А3 + 30°С;
определить твердость стали после охлаждения с заданными скоростями;
определить наименьшую скорость охлаждения для получения мартенсита (Vкр);
определить ориентировочно твердость стали после распада аустенита при температурах, соответственно, 400, 500, 600, 700°С.
Марка стали Скорости, °С/с Заданная твердость HRC
V1 V2 40Н 1600 5 -
Выполнение работы
Сталь 40Н – конструкционная легированная, содержит согласно марке 0,4% углерода, 1% никеля.
Температуры критических точек

Диаграмма изотермического распада аустенита этой стали представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Диаграмма изотермического превращения стали 40Н
Для нанесения на диаграмму изотермического распада аустенита стали 40Н кривых, характеризующих скорости охлаждения V1 и V2, необходимо определить температуру нагрева и текущие температуры через определенные промежутки времени.
Температура нагрева определяется в соответствии с формулой
tн = АС3 + 30°С = 750 + 30 = 780°С.
Текущая температура определяется следующей формулой:
tі = tн – V∙τі.
Значения времени в секундах от начала охлаждения (τі) выбираем произвольно.
Для скорости V1 = 1600°С/с:
τ1 = 0,1 с,t1 = 780 – 1600·0,1 = 620°Сτ2 = 0,2 с,t2= 780 – 1600·0,2 = 460°Сτ3 = 0,3 с,t3= 780 – 1600·0,3 = 300°Сτ4 = 0,4 с,t4= 780 – 1600·0,4 = 140°Сτ5 = 0,45 с,t5=780 – 1600·0,45 = 60°СДля скорости V2 = 5°С/с:
τ1 = 10 с,t1 = 780 – 5·10 = 730°Сτ2 = 40 с,t2 = 780 – 5·40 = 580°Сτ3 = 100 с,t3 = 780 – 5·100 = 280°Сτ4 = 140 с,t4 = 780 – 5·140 = 80°Сτ5 = 150 с,t5 = 780 – 5·150 = 30°СПо построенным кривым проанализируем превращения, происходящие при охлаждении стали 40Н из аустенитного состояния до комнатной температуры. Точки пересечения линий скорости охлаждения с линиями диаграммы характеризуют температуры распада аустенита.
При охлаждении стали 40Н cо скоростью V1 = 1600°С/с, т.е. со скоростью выше критической, сталь претерпевает только мартенситное превращение при температуре 320°С. Твердость сплава составляет 55HRC.
При охлаждении со скоростью V2 = 5°С/с превращение переохлажденного аустенита начинается с выделения избыточной фазы феррита при температуре 620°С. При температуре 600°С происходит выделение перлита. Это превращение заканчивается при 530°С, сплав состоит из феррита и перлита. Дальнейшее охлаждение не вызывает образования мартенсита, поскольку весь аустенит превратился в перлит. Твердость равна 43 HRC.
Температура минимальной устойчивости аустенита tmin составляет 500°С, а длительность инкубационного периода t min – 8 с.
Критическая скорост...