Ациональный исследовательский ядерный университет
«МИФИ»
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра физических проблем материаловедения (№9)
Лабораторная работа №6 по курсу
«Теоретическое и прикладное материаловедение»:
«Отжиг второго рода сталей и сплавов»
Выполнила: Новоселов А.Н.
Группа: Ф7-04
Принял: Стаценко В.И.
Москва
2011 г.
Цель работы: Изучение закономерностей фазовых превращений, формирования структуры при отжиге второго рода сталей и сплавов. Изучение диаграммы изотермического фазового превращения и влияния структуры на свойства отожженных сплавов.
Оборудование, приборы, материалы:
1) Лабораторные электрические печи сопротивления
2) Потенциометр и контрольные термопары
3) Твердомеры ТР
4) Металлографические микроскопы
5) Материалы: Углеродистая сталь марок ст.45 и У12, легированные стали (хромистая 20Х13, хромоникелевая 12Х18Н9)
6) Коллекция микрошлифов сталей после отжига второго рода
Используемые методы.
1. Металлографический анализ
2. Термический анализ
3. Методы измерения твердости (Роквелл)
Результаты исследования.
Таблица №1.
Влияние отжига второго рода на микроструктуру и твердость сталей и сплавов.
| № | Содержание С, % | Температура нагрева, ⁰С | Условия охлаждения | Твердость | Увеличение микроскопа | Схема микро-структуры | Структурные составляющие | Вид отжига | Примечание |
| 0,4 | с печью | HRB=82 HB=156 | х500 | Перлит Феррит | Отжиг полный | Зерно крупное | |||
| 0,4 | на воздухе | HRB=84 HB=162 | х500 | Сорбит Видманштеттов феррит | Нормализация | Более дисперсная структура Переохлаждение | |||
| 0,4 | с печью | HRB=83 HB=159 | х500 | Феррит Перлит | Отжиг полный | Зерно мельче чем при 1000 °С | |||
| 0,4 | на воздухе | HRB=85 HB=165 | х500 | Сорбит Феррит | Нормализация | Более тонкое строение эвтектоида Квазиэвтектоид | |||
| 0,4 | Строчечная структура прокатанной стали, вызванная ликвацией серы и фосфора | х500 | Шлаковые включения Перлит Феррит | Феррит выделяется не только на вытянутых сульфидных включениях, но и во всем объеме аустенитного зерна | |||||
| 1,2 | с печью | HRB=97 HB=222 | х500 | Перлит Вторичный цементит | Отжиг полный | Крупное зерно | |||
| 1,2 | на воздухе | HRB=98 HB=228 | х500 | Сорбит Вторичный цементит | Нормализация | Более тонкое строение эвтектоида Преобразование грубой сетки цементита Квазиэвтектоид | |||
| 1,2 | с печью | HRB=96 HB=217 | х500 | Перлит Вторичный цементит | Отжиг | Зерно мельче чем при 1000 °С | |||
| 1,2 | на воздухе | HRB=99 HB=235 | х500 | Сорбит Вторичный цементит | Нормализация | Более тонкое строение эвтектоида Квазиэвтектоид | |||
| 1,2 | очень медленно | HRB=90 HB=185 | х500 | Зернистый перлит (феррит вторичный цементит) | Отжиг сфероидизи-рующий |
Диаграмма изотермического распада аустенита в доэвтектоидной (заэвтектоидной) стали.
 |
1- охлаждение на воздухе
2- охлаждение с печью
3- ускоренное охлаждение
При охлаждении с печью – отжиг (выше температуры А3 на 30° С и последующее медленное охлаждение), структура состоит из избыточного феррита и перлита для ст.45 и из перлита для У8.
При охлаждении на воздухе – нормализация, структура состоит из избыточного феррита и сорбита для ст.45 и из сорбита для У8.
Ускоренное охлаждение дает более высокую степень переохлаждения аустенита, что приводит к образованию более дисперсной структуры – троостита. Частично подавляется выделение избыточной фазы феррита или вторичного цементита
В данной работе проводилось измерение твердости образцов из углеродистой и легированной сталей в исходном состоянии и после отжига
Таблица №2.
Твердость сплавов до и после отжига второго рода.
| Марка образца | твердость, HRA | Примечание | ||||
| Исходная | Охлаждение в печи | Охлаждение на воздухе | ||||
| У8 | Образцы охлаждались на воздухе и в печи. Скорость охлаждения определялась в интервале температур от 780 °С до 583 °С. | |||||
| ст.45 | 47,5 |
Погрешность прибора по шкале B = ±3 ед.HRA.
1) Скорость охлаждения образца на воздухе: 
DT= 197°С, t =5 мин => U1=39,4 град/мин.=0,657 град/сек
| Погрешности | Температуры | Времени | Скорости охлаждения |
| Абсолютная | ±10°С | ±30 сек | ±0,07 °С/сек |
| Относительная | 0,05 | 0,1 | 0,112 |
2)Скорость охлаждения образца с печью: 
DT= 197°С, t =1 час 2 мин => U2=3,2 град/мин.=0,053 град/сек
| Погрешности | Температуры | Времени | Скорости охлаждения |
| Абсолютная | ±10°С | ±30 сек | ±0,002 °С/сек |
| Относительная | 0,05 | 0,008 | 0,051 |
Заключение
В данной работе изучены закономерности фазовых превращений, формирования структуры при отжиге второго рода сталей и сплавов. Изучена диаграмма изотермического фазового превращения и изучалось влияние структуры на свойства отожженных сплавов.
1. Изучены структуры микрошлифов сталей и сплавов после отжига второго рода. Результаты занесены в таблицу №1.
2.Показана диаграмма изотермического распада аустенита в углеродистой стали.
3.Проведено исследование образцов углеродистых сталей СТ45, У8.
1) Измерена твердость образцов в начальном состоянии. Полученные данные занесены в таблицу №2. Проведен отжиг образцов и измерена твердость после термической обработки. Результаты также предоставлены в таблице №2.
2) Определена скорость охлаждения образцов:
На воздухе V=0,66±0,07 град/сек
С печью V=0,053±0,002 град/сек
Из полученных данных видно, что при охлаждении на воздухе твердость сплава несколько выше, чем при охлаждении с печью. Чем выше скорость охлаждения, тем больше твердость.