Составители:
11
11
Эксплуатационные свойства стали приобретают после термической
обработки, состоящей в закалке и среднем отпуске (350...520
°
С) на троостит
отпуска (рис. 1а). Применение находит также изотермическая закалка на нижний
бейнит (рис. 1б).
В соответствии с заданием (торсионный вал) необходимо подобрать марку
кремнистой стали. В настоящее время применение находят следующие стали:
50С2, 55С2, 60С2А, 70С3А. Выбираем сталь 60С2А, которая относится к широко
используемым дешевым сталям для изготовления упругих элементов сечением до
18 мм. Сталь обладает стойкостью к росту зерна. Имеет высокие механические
свойства. Для устранения склонности к обезуглероживанию нагрев под закалку
проводить в контролируемой атмосфере.
Примем 1-й вариант термической обработки (рис. 1а): закалку и средний
отпуск. По данным ГОСТа 14959-79 температура закалки для 60С2А составляет
870°С (А
С3
=820°С). В качестве охлаждающей среды применяем масло.
Последующий отпуск проводим при температуре 470°С (выше температуры
необратимой отпускной хрупкости). Получаемая структура троостита отпуска
(мелкодисперсная ферритоцементитная смесь) обеспечит высокое сопротивление
малой пластической деформации при HRC=35...45 (рис. 2), σ
0,2
/σ
в
>0,85.
Указанный режим термической обработки (рис. 3) обеспечивает получение
следующих свойств (минимальных):
σ
0,2
>1200 МПа;
σ
в
>1300 МПа;
δ
5
>6%;
ψ>25%;
HB ≈ 390–480 (отпуск 460°С)
Снижение температуры отпуска до 430°С повышает σ
в
до 1800 МПа; σ
0,2
до
1690 МПа; σ
р
до 1565 МПа при δ=11%, ψ=48%.
После изотермической закалки (рис. 1б) с выдержкой при 290°С σ
в
=2100
МПа; σ
0,2
=1745 МПа; σ
р
=1535 МПа; δ=11%; ψ=40%.
Описание структурных превращений при термической обработке.
Сталь 60С2А – сталь перлитного класса.
Критические точки стали: А
С1
=750±10°С, А
С3
=820±10°С. Сталь подвергают
полной закалке (рис. 3). При полной закалке сталь нагревают до однородной
мелкозернистой аустенитной структуры (рис. 4).
Последующее охлаждение в масле со скоростью большей, чем V
кр
(наименьшая скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в
мартенсит) обеспечивает получение мелкозернистого мартенсита.
Рассмотрим превращения, происходящие в стали 60С2А при нагреве
исходной равновесной структуры Ф+Ц. На практике при обычных скоростях
нагрева (электропечи) под закалку перлит сохраняет свое пластинчатое или
11
Эксплуатационные свойства стали приобретают после термической
обработки, состоящей в закалке и среднем отпуске (350...520°С) на троостит
отпуска (рис. 1а). Применение находит также изотермическая закалка на нижний
бейнит (рис. 1б).
В соответствии с заданием (торсионный вал) необходимо подобрать марку
кремнистой стали. В настоящее время применение находят следующие стали:
50С2, 55С2, 60С2А, 70С3А. Выбираем сталь 60С2А, которая относится к широко
используемым дешевым сталям для изготовления упругих элементов сечением до
18 мм. Сталь обладает стойкостью к росту зерна. Имеет высокие механические
свойства. Для устранения склонности к обезуглероживанию нагрев под закалку
проводить в контролируемой атмосфере.
Примем 1-й вариант термической обработки (рис. 1а): закалку и средний
отпуск. По данным ГОСТа 14959-79 температура закалки для 60С2А составляет
870°С (АС3=820°С). В качестве охлаждающей среды применяем масло.
Последующий отпуск проводим при температуре 470°С (выше температуры
необратимой отпускной хрупкости). Получаемая структура троостита отпуска
(мелкодисперсная ферритоцементитная смесь) обеспечит высокое сопротивление
малой пластической деформации при HRC=35...45 (рис. 2), σ0,2/σв>0,85.
Указанный режим термической обработки (рис. 3) обеспечивает получение
следующих свойств (минимальных):
σ0,2>1200 МПа;
σв>1300 МПа;
δ5>6%;
ψ>25%;
HB ≈ 390–480 (отпуск 460°С)
Снижение температуры отпуска до 430°С повышает σв до 1800 МПа; σ0,2 до
1690 МПа; σр до 1565 МПа при δ=11%, ψ=48%.
После изотермической закалки (рис. 1б) с выдержкой при 290°С σв=2100
МПа; σ0,2=1745 МПа; σр=1535 МПа; δ=11%; ψ=40%.
Описание структурных превращений при термической обработке.
Сталь 60С2А – сталь перлитного класса.
Критические точки стали: АС1=750±10°С, АС3=820±10°С. Сталь подвергают
полной закалке (рис. 3). При полной закалке сталь нагревают до однородной
мелкозернистой аустенитной структуры (рис. 4).
Последующее охлаждение в масле со скоростью большей, чем Vкр
(наименьшая скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в
мартенсит) обеспечивает получение мелкозернистого мартенсита.
Рассмотрим превращения, происходящие в стали 60С2А при нагреве
исходной равновесной структуры Ф+Ц. На практике при обычных скоростях
нагрева (электропечи) под закалку перлит сохраняет свое пластинчатое или
11
