Контрольная работа: Получение заданной структуры стали 30ХГС

1. Характеристика стали 30 ХГС

1.1 Марочный химический состав

1.2 Критические точки

1.3 Области применения изучаемой стали

Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный, калиброванный пруток, шлифованный пруток и серебрянка, лист тонкий, полоса, поковки и кованные заготовки, трубы.

Назначение – различные улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, тормозные ленты моторов, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали.

Температура ковки, ^о С: начала 1240, конца 800. Сечения до 50 мм охлаждаются в штабелях на воздухе, 51–100 мм – в ящиках.

Свариваемость – ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, АрДС, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка, КТС без ограничений.

Флокеночувствительность – чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости – склонна.

2. Режимы термической обработки для получения следующих структур:

2.1 Получение структуры перлит + феррит

Нагреваем сталь до температуры ≈ 870⁰ С. При нагреве до такой температуры сплав переходит в однофазное состояние – однородный аустенит. Затем необходимо непрерывно охлаждать сплав со скоростью V < V_нкз . При этом сначала выделиться избыточный феррит при пересечении линии выделения избыточной α – фазы, а после пересечения линии начала превращения по первой ступени начнет выделяться перлит. Перлит будет выделяться до полного исчерпания исходной фазы. После пересечения линии конца превращения по первой ступени, и дальнейшего охлаждения до комнатной температуры с произвольной скоростью, получается заданная структура – перлит и феррит.

2.2 Получение перлита с минимальным количеством феррита

Нагреваем сталь выше температуры А_с3 , для получения однородной структуры – аустенита. После этого делаем выдержку, затем охлаждаем со скоростью V_вкз до температуры Т = 720 ⁰ С и делаем изотермическую выдержку до конца перлитного превращения. Затем произвольно охлаждаем. В результате феррит выделиться в минимальном количестве, а аустенит превратиться в перлит.

2.3 Получение мелкоигольчатого мартенсита

Нагреваем сталь выше температуры А_с3 примерно на 20 – 40 ⁰ С для получения в структуре мелкозернистого аустенита. Затем охлаждаем со скоростью V > V_вкз . При температуре ниже температуры М_н в структуре будет мелкоигольчатый мартенсит.

2.4 Получение крупноигольчатого мартенсита

Нагреваем сталь значительно выше температуры А_с3 примерно до температуры около 900⁰ С для получения в структуре крупнозернистого аустенита. Затем охлаждаем со скоростью V > V_вкз . При температуре ниже температуры М_н в структуре будет крупноигольчатый мартенсит.

2.5 Получение структуры мартенсит и феррит

Нагреваем сталь в межкритический интервал температур: А_с1 – А_с3, для получения в структуре аустенита с ферритом, потом охлаждаем со V > V_вкз . До t=730⁰ С и делаем изотермическую выдержку пока не начнется выделение избыточного феррита и затем охлаждаем. При температуре ниже температуры М_н в структуре будет мартенсит и феррит.

2.6 Получение структуры феррит, троостит и мартенсит (с различным соотношением структурных составляющих)

Для получении такой структуры необходимо нагреть сталь до температуры аустенизации(Ac3), затем охлаждение со V > V_вкз до 700⁰ С и выдержка 5 мин, при этом выделяется феррит. Затем охлаждение со V > V_вкз до 580 ⁰ С и выдержка 2 мин, при этом выделяется тростит. Т.к. линия конца перлитного превращения не была пересечена, то оставшийся аустенит превратиться в мартенсит.

2.7 Получение в структуре мартенсита и продуктов промежуточного превращения в верхнем и нижнем районе температур второй ступени (на разных стадиях распада)

Нагреваем сталь в однофазную аустинитную область, а затем охлаждаем со скоростью V > V_вкз до Т= 470 ⁰ С 20 с изотермической выдержкой 3 с для получения верхнего бейнита, затем быстрым охлаждением до Т = 350 ⁰ С и изотермической выдержкой 30 с для получения нижнего бейнита. Оставшийся аустенит превратится в мартенсит при охлаждении со скоростью V > V_вкз .

2.8 Получение структуры сорбит отпуска

Исходной структурой является мартенсит. Для получения сорбита отпуска отпуск следует проводить при температуре 650 ⁰ С. Выдержка при этой температуре должна составлять 30 мин для снятия остаточных напряжений, возникающих в результате закалки на мартенсит. После этого необходимого охладить сталь, при относительно небольшой скорости, например, на воздухе при комнатной температуре.

Список используемой литературы

1.Справочник по машиностроительным материалам. Под редакцией Г.И. Погодина – Алексеева.

2.Специальные стали. Гольштейн Н.О., Грачев С.В., Векслер Ю.Г.

3.Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. А.А. Попов, Л.Е. Попова.

4.Металловедение, термообработка и рентгенография. Новиков И.И. Строганов Г.Б., Новиков А.И.

5.Металловедение и термическая обработка металлов. Лахтин Ю.М.