Дипломная работа: Исследования свойств штамповой стали после термической обработки
Далее
из поковки диаметром 250 мм были вырезаны образцы размером 10×10×55 мм и
подвергнуты окончательной термической обработке в цеховых условиях. Образцы с
маркировочными номерами 1, 12, 24, 42, 59 были закалены в камерной печи на
температуры 950, 1 000, 1 050, 1 070 и 1 100°C. Охлаждение производилось в масле. Образцы с номерами 2, 30, 31, 34, 35, 69, 70, 89, 91, 92
закалены с температуры 1 070°C и подвергнуты отпуску с разными температурными
режимами. Кроме того на образцы 30, 89, 91 были нанесены покрытия из нитрида и
оксинитрида титана.
Таблица 5. Режимы
термообработки экспериментальных образцов
№ |
Маркировка образца |
Термическая обработка |
Температура закалки, оС
|
Температура отпуска, оС
|
1 |
1 |
950 |
– |
2 |
12 |
1 000 |
– |
3 |
24 |
1 050 |
– |
4 |
42 |
1 070 |
– |
5 |
59 |
1 100 |
– |
6 |
35 |
1 070 |
230 |
7 |
34 |
1 070 |
310 |
8 |
31 |
1 070 |
400 |
9 |
70 |
1 070 |
530 |
10 |
91 |
1 070 |
550 |
11 |
30 |
1 070 |
570 |
12 |
92 |
1 070 |
570 |
13 |
89 |
1 070 |
600 |
14 |
69 |
1 070 |
650 |
15 |
2 |
1 070 |
660 |
2.2 Методы эксперимента
2.2.1 Выявление микроструктуры
Для изучения
микроструктуры образцов необходимо, чтобы их поверхность была специально
приготовлена. Изготовление микрошлифа сводится к выполнению следующих операций:
шлифование, полирование и травление.
Шлифование
производилось на шлифовальной бумаге с постепенным переходом от бумаги марки №
12–3 с зернистостью от 125 до 20 мкм к бумаге
марки М40–М5 с зернистостью от 28 до 3,5 мкм (ГОСТ 6456–75).
При переходе
от одного номера зернистости к другому образец очищался от
абразива и менялось направление шлифования на 90° для полного удаления всех рисок, образовавшихся во время предыдущей
операции.
Полировка
производилась на специальном полировальном станке, диск которого обтянут фетром,
с помощью полировальной жидкости. После полировки образец был промыт водой и
высушен фильтровальной бумагой.
Для выявления микроструктуры полированную поверхность
микрошлифа подвергали травлению. Выбор состава травителя при этом зависел от
конкретной поставленной задачи. В работе использовались следующие реактивы:
1) для выявления аустенитного зерна – пятипроцентный
спиртовой раствор пикриновой кислоты, усиленный добавками 0,5–1% алкил-сульфата
натрия;
2) для отделения реплик при электролитическом травлении
применялся десятипроцентный спиртовой раствор азотной кислоты;
3) для выявления микроструктуры при электролитическом
травлении – спиртовой раствор треххлористого железа и лимонной кислоты (0,5 г. FeCl3, 0,5 г. лимонной кислоты, 25мл. спирта).
2.2.2 Методика измерения твердости на
приборе Роквелла
Измерение
твердости производилось на приборе Роквелла с помощью алмазного конуса с углом
при вершине 120° и
радиусом закругления в вершине конуса 0,2 мм [12]. Суммарная нагрузка составила 1 500 Н (шкала С). Отсчет производился по черной шкале.
Перед работой прибор проверялся с помощью эталона соответствующей твердости, после
чего вносилась поправка в полученные значения твердости. Количество
произведенных измерений не менее пяти для каждого образца.
2.2.3
Методика измерения микротвердости
Для определения микротвердости
исследуемых материалов использовался микротвердомер ПМТ–3 с увеличением 480
крат, принцип работы которого заключается в том, что четырехгранная алмазная
пирамида (с углом при вершине между противоположными гранями 136°) вдавливается в испытуемый металл под
нагрузкой 2 Н.
Длина
диагонали отпечатка определялась по формуле
Значения микротвердости
определялись по формуле
(1)
где P – нагрузка на
пирамиду, г;
d – длина диагонали
отпечатка, мкм.
При измерении необходимо
учитывать неизбежный разброс полученных значений вследствие влияния соседних
структурных составляющих с иной твердостью, различной толщины испытуемых
элементов структуры, ошибки измерения и других причин. Для возможности
статистической обработки результатов эксперимента на каждом образце проводили
не менее шестидесяти замеров.
2.2.4 Методика определения глубины обезуглероженного слоя
Глубину обезуглероженного
слоя определяют различными способами:
1) металлографическими
методами, сущность которых заключается в определении глубины обезуглероженного
слоя по структуре под микроскопом после соответствующей термообработки и
травления;
2) методом замера
термоэлектродвижущей силы на обезуглероженной и необезуглероженной поверхностях
образца;
3) методом замера
твердости;
4) химическим методом.
[13]
В данной работе
использовались методы замера твердости и микротвердости.
Метод замера твердости заключается в замере твердости
образцов, подвергнутых термической обработке [13]. Замеры твердости
производились на приборе Роквелла по ГОСТ 9013–59 непосредственно на
поверхности образцов. Образец считали необезуглероженным, если его твердость
соответствовала норме твердости, установленной по измерениям на
необезуглероженной поверхности. В противном случае с поверхности снимался слой
металла толщиной до 0,02 мм, и измерения повторялись. Количество проведенных
измерений в каждом случае не менее пяти.
Метод замера
микротвердости был
реализован с помощью микротвердомера ПМТ–3.
При измерениях учитывалось расстояние от обезуглероженной поверхности образца.
Для возможности статистической обработки полученных данных было проведено по 10
замеров на каждом зафиксированном расстоянии от поверхности.
2.2.5 Выявление и определение
величины аустенитного зерна
Выявление аустенитного
зерна
Выявление зерна можно
производить различными способами: методом окисления, методом цементации,
методом нормализации, методом высокотемпературной металлографии [14].
В данной работе был
использован метод окисления. Одна плоскость образцов заданной марки стали была
последовательно отшлифована на грубой и тонкой наждачной бумаге. Приготовленные
образцы помещены в печь обработанной стороной вверх. Заданный технологический
режим находился под контролем. Известно, что кислород атмосферы печи, окисляя поверхность
металла, наиболее интенсивно проникает по границам аустенитных зерен, и
декорирует их. Образцы, охлажденные в воде и отшлифованные тем же номером
наждачной бумаги с расчетом, чтобы на поверхности шлифа сохранилось 10–12%
окалины (т.е. делался косой шлиф), были отполированы и потравлены [7].
В качестве травителя был
применен пересыщенный водный раствор пикриновой кислоты, который сильнее
воздействовал на участки, обогащенные кислородом. Избирательное действие
пикриновой кислоты усиливалось добавками 0,5–1% алкил-сульфата натрия, а также
травлением с той же добавкой в течение 40–50 минут при 80–85оС. По
окончании травления шлиф был промыт холодной водой. Произведенное далее легкое
полирование улучшило четкость выявленных границ, так как позволило удалить
следы травления, окрашивающие поверхности зерен в разные цвета. [1]
Определение величины
аустенитного зерна
Определение
величины зерна может быть выполнено различными методами. В данной работе
использованы следующие из них:
1) метод
визуального сравнения видимых под микроскопом зерен с эталонной шкалой;
2) метод
случайных секущих;
3) метод
измерения длин хорд.
Метод
определения величины зерна сравнением с эталонными шкалами. Величину зерна в работе определяли
методом сравнения под микроскопом при увеличении 400 путем просмотра площади
шлифа и сравнения видимых зерен с эталонной шкалой на увеличение 400 [14].
После
просмотра десяти полей зрения шлифа, был установлен номер зерна, по которому
можно дать количественные характеристики структуры, в частности, расчетный диаметр
зерна.
Метод случайных
секущих. Метод
состоит в подсчете пересечении границ зерен случайной секущей. Такой секущей
служит средняя линия окуляр – микрометра. Данным методом определяется средний условный диаметр – в
случае равноосных зерен или количества зерен в 1 мм3 – в случае
неравноосных зерен.
Для
определения среднего размера зерен исследуемый образец был установлен на
микроскоп и подсчитано количество зерен (число пересечений), укладывающихся на
длине линейки окуляра. Увеличение микроскопа подобрано таким образом, чтобы на
длине линейки окуляра укладывалось не менее 10 зерен.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24
|