Твердость и структура закаленной стали

ТВЕРДОСТЬ И СТРУКТУРА ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ [c.444]

Структура закаленной стали состоит в основном из тетрагонального мартенсита и некоторого количества остаточного аустенита. В структуре закаленной высокоуглеродистой стали имеются также карбиды, не растворившиеся в аустените при нагреве под закалку. Свойства закаленной стали определяются в основном свойствами тетрагонального мартенсита, а он обладает очень высокой твердостью. Поэтому структура закаленной стали с основой из тетрагонального мартенсита оказалась бы вполне подходящей для инструментов, если бы высокая твердость тетрагонального мартенсита не сочеталась с очень низкими пластическими свойствами и с очень низкой ударной вязкостью. [c.154]

Большое значение имеет влияние, оказываемое легирующими элементами на снижение точки М . Однако это влияние отрицательно, так как чем ниже точка Мк, тем больше в структуре закаленной стали остаточного аустенита, и, следовательно, тем ниже твердость и прочность закаленной стали. [c.163]

Наличие в структуре закаленной стали избыточного цементита полезно во многих отношениях. Например, включения избыточного цементита повышает износоустойчивость стали. Нагрев же выше Лсз опасен и не нужен, так как он не повышает твердости, наоборот, твердость даже несколько падает вследствие растворения избыточного цементита и увеличения остаточного аустенита (см. выше рис. 222, кривая /) при таком нагреве растет зерно аустенита, увеличивается возможность возникновения больших закалочных напряжений, интенсивнее обезуглероживается сталь с поверхности и т. д. [c.287]

Отпуск — это процесс термической обработки, связанный с изменением строения и свойств закаленной стали при нагреве ниже критических температур. При отпуске происходит распад мартенсита (пересыщенного твердого раствора С в а-Ре после закалки) и остаточного аустенита. Вследствие перехода к более устойчивому состоянию образуются структуры продуктов распада УИ и Л, смеси а-Ре и карбидов. При этом повышаются пластичность и вязкость, снижается твердость и уменьшаются остаточные напряжения в стали. [c.107]

Структура закаленной стали. По техническим условиям структура обработанных деталей из шарикоподшипниковой стали должна состоять из скрытокристаллического или мелкокристаллического мартенсита и мелких избыточных карбидов. На поверхности деталей допускается наличие в структуре мелких участков троостита, величина и количество которых не вызывают понижения твердости и долговечности. [c.368]

Контактная прочность нормализованной стали после ЭМО превышает прочность закаленной стали. При этом корреляционной связи между твердостью и контактной прочностью не наблюдается. Твердость после ЭМО нормализованной стали повысилась в 3,6 раза, а контактная прочность более чем в 10 раз, и, наоборот, твердость после ЭМО закаленной стали повысилась в 1,66 раза, а контактная прочность всего лишь на 12%. Очевидно, здесь так же, как и в других случаях, влияние на износ оказывает не твердость, а структура металла — его дисперсность. [c.56]

Наибольшее увеличение предела выносливости (до 50%) обнаружили твердые, термически обработанные стали. Стали с невысокой твердостью и структурой, состоящей из феррита и перлита, обнаружили меньшее (всего до 25%) увеличение предела выносливости (фиг. 179). Испытания зубьев зубчатых колес из стали 40Х, закаленных с нагревом т. в. ч., обнаружили после дробеструйного наклепа повышение предела их выносливости на 22%. [c.299]

Закалка с обработкой холодом предусматривает продолжение охлаждения закаленной стали до температур ниже нуля. В структуре закаленных сталей, у которых точка М . лежит в области минусовых температур, всегда присутствует значительное количество остаточного аустенита (см. рис. 3.6, б). Обработку холодом проводят для уменьщения его количества. Это особенно важно для сталей, которые используются для изготовления мерительного инструмента, пружин и деталей подшипников качения. Аустенит в результате самопроизвольного превращения в мартенсит понижает твердость, износостойкость, нередко приводит к изменению размеров деталей, работающих при низких температурах. [c.56]

Стали (в основном инструментальные) подвергают отжигу для получения зернистого цементита (сфероидизация). За счет изменения формы цементита (создание зернистой формы вместо пластинчатой) удается уменьшить твердость стали и, следовательно, облегчить ее обработку на станках, повысить режущую способность инструмента из этой стали, так как при зернистой форме цементит более равномерно распределяется в структуре закаленной стали. [c.190]

Значения критической твердости и величина критического диаметра (для соответствующего количества мартенсита в структуре), стоящие в числителе, относятся к случаю минимального содержания углерода в стали данной марки, а стоящие в знаменателе— к случаю максимального содержания углерода. Так, для стали 40 для случая содержания в структуре закаленной стали 90% мартенсита критическая твердость находится в пределах от Я 48 (при наименьшем содержании углерода) до HR Ь2 (при наибольшем содержании углерода в стали). Точно так же г к (min) относится к случаю наименьшего содержания углерода в стали, а Ук (max)— к случаю наибольшего содержания углерода. Поскольку содержание углерода в стали 40 колеблется в пределах 0,37—0,45%, критическая скорость закалки колеблется от 190 до 340 С/с (см. табл. 20), [c.175]

Сталь после закалки находится в метастабиль-ном состоянии. Исходной структурой закаленной стали является сильно пересыщенный углеродом раствор а-железа — мартенсит и некоторое количество остаточного аустенита. Закаленная сталь обладает высокой твердостью и прочностью, но является, как правило, хрупкой. [c.441]

Недогрев. Если температура закалки была,ниже критической точки Лсз — для доэвтектоидных сталей и Лс1 — для заэвтектоидных сталей, то структура закаленной стали состоит из мартенсита и зерен феррита, который имеет низкую твердость. Недогрев можно исправить отжигом с последующей закалкой. [c.37]

Переходная зона, располагающаяся между закаленным слоем и исходной структурой, определяется так же, как и закаленный слой по твердости и структуре. Структура переходного слоя для стали 45 состоит из мартенсита, феррита и троостита. Большая ширина переходной зоны свидетельствует [c.189]

Проверка на закаливаемость и структуру закаленной и отожженной стали имеет важнее значение. В стандартах для каждой марки стали приведены температуры закалки и отпуска для получения определенной твердости по НЯС. [c.45]

Назначение отпуска. Когда требуется ослабить или устранить внутренние напряжения и хрупкость, уменьшить твердость и увеличить вязкость стали до желаемого предела, производят отпуск. Отпуском называется нагрев закаленного сплава до температуры не выше критической точки и перевод в более устойчивое состояние, но без доведения до полностью равновесной структуры, достигаемой отжигом. [c.187]

Низкий отпуск осуш,ествляют в интервале температур 150—200° С. При нагреве до 100° С заметных изменений в структуре закаленной стали пе происходит. Нагрев от 100 до 200° С приводит к выделению из мартенсита дисперсных карбидных включений чаще всего пластинчатой формы толщиной в несколько атомных слоев. Структура после низкого отпуска — так называемый мартенсит отпуска. Низкий отпуск применяют для частичного снятия внутренних напряжений, повышения вязкости и пластичности без заметного снижения твердости. Этому виду отпуска подвергают главным образом мерительный и режущий инструмент. [c.123]

Свойства металла зависят от расположения атомов в кристаллической решетке. Железо в отожженной стали находится в форме а-железа и называется ферритом. Углерод же с железом связан химически, и такая структура называется цементитом (карбид железа). Феррит вязок, а цементит обладает большой твердостью и хрупкостью. Структура, при которой зерна цементита равномерно расположены в феррите, называется перлитом. Твердый раствор углерода в железе, образующийся при высокой температуре, называется аустенитом. Структура закаленной стали, полученная при быстром охлаждении, называется мартенситом такая сталь обладает высокой твердостью и хрупкостью. [c.29]

В закаленной стали (более 0,5% С) сохраняется небольшое количество остаточного аустенита. Значительно более высокий нагрев — на 70—100° С выше Асз — вызовет рост зерна аустенита, образование крупнокристаллического мартенсита и сохранение в структуре закаленной стали большего количества остаточного аустенита эти изменения мало влияют на твердость доэвтектоидной углеродистой и низколегированной стали в более легированной стали, а также углеродистой заэвтектоидной после закалки с высоких температур сохраняется повышенное количество аустенита, вызывающее снижение твердости. [c.268]

Но сталь со структурой зернистого перлита имеет и свой недостаток. Дело в том, что зернистый перлит при нагреве труднее и медленнее переходит в аустенит, чем пластинчатый, и в структуре закаленной стали могут сохраниться участки зернистого перлита. Очевидно, что твердость такой закаленной стали значительно ниже нормальной. [c.160]

Температура закалки должна быть выше нижней критической температуры А (723 ). Но нагрев перед закалкой до температуры, только немного превышающей ниж юю критическую. температуру А, даст неполную закалку. В самом деле, если доэвтектоидную сталь, например марки Ст. 5, нагреть до температуры выше нижней критической температуры Аи но ниже верхней критической температуры Лз (835°), например до температуры 800°, и закалить в воде, то в структуре закаленной стали сохранятся зерна феррита. А так как феррит — почти чистое железо и имеет низкую прочность, очень низкую упругость и низкую твердость, то неполно закаленная сталь окажется недостаточно прочной и недостаточно твердой, менее прочной и твердой, чем она могла бы получиться при правильной закалке. [c.164]

Особенности эти объясняются следующим обстоятельством. Чем выше температура закалки, тем более легированным получается аустенит и тем больше сохраняется в структуре закаленной стали остаточного аустенита. Этот остаточный аустенит также, конечно, высоко легирован и поэтому обладает высокой теплостойкостью. На фиг. 110 приведена зависимость твердости хромистой стали марки Х12 от температурой закалки и температуры отпуска. Для получения высокой твердости инструмента, закаленного с высокой температурой, требуется, как следует из фиг. 110, и более высокий отпуск. Может возникнуть естественный вопрос а зачем производить закалку с высоких температур, если и при закалке с более низких температур получается высокая твердость (см., например, кривые на фиг. ПО). Это объясняется тем, что не [c.160]

Мы много раз сталкивались с тем, что в структуре закаленной стали сохраняется некоторое — и часто весьма значительное — количество остаточного аустенита. Присутствие остаточного аустенита в структуре закаленной стали —явление в большинстве случаев отрицательное 1) так как твердость аустенита значительно меньше мартенсита, то и твердость закаленной стали, в структуре которой присутствует остаточный аустенит, меньше максимальной 2) остаточный аустенит вызывает, как мы только что видели, постепенное самопроизвольное изменение размеров деталей 3) так как аустенит немагнитен, то присутствие его в структуре стальных магнитов уменьшает магнитную индукцию, а значит и подъемную силу магнитов. [c.163]

При закалке заэвтектоидные стали нагревают до температуры на 30—50° выше точки Лс . Прн таком нагреве перлит полностью превращается в аустенит, а часть вторичного цементита остается нерастворенной и структура состоит из аустенита и цементита. После охлаждения со скоростью больше критической аустенит превращается в мартенсит. Структура закаленной стали состоит из мартенсита и цементита. Наличие в структуре закаленной заэвтектоидной стали кроме мартенсита еще и цементита повышает твердость и износостойкость стали. [c.75]

Во всем диапазоне температур резания кривая T=f a) располагается тем ниже, чем выше исходная твердость закаленной стали. Следовательно, при работе на любых скоростях (и температурах) резания наряду с явлениями адгезии и диффузии на интенсивность износа резца большое влияние оказывает исходная твердость и структура обрабатываемого материала. [c.147]

Типичная структура закаленной стали — игольчатый мартенсит, содержащий определенное количество аусте- ита (в зависимости от содержания углерода и скорости закалки), имеет твердость примерно 60 (по Роквеллу). По мере уменьшения скорости закалки твердость понижается. Бейнит имеет твердость (по Роквеллу) 50, тростит— 40, сорбит — 25, перлит—10. Мартенсит и продукты его распада при разных температурах отпуска показаны на рис. 6-2. [c.109]

Рис. I. Зависимость ударной вязкости (а) и доли волокнистой составляющей в изломах (б) от содержания мартенсита в структуре закаленной стали при отпуске на твердость HR = 32—34 для сталей 40Х (сплошные линии) и 40ХН (пунктирные линии). Температура испытаний +20°С (I) —2й°С (2)

Рис. 2. Зависимость ударной вязкости от доли вязкой составляющей в изломах при разном содержании мартенсита в структуре закаленной стали после отпуска на твердость HR =32—35 для сталей 40Х (светлые точки) и 40ХН (темные точки). Температура испытаний —20°С (квадраты) —40°С (треугольники) —70°С (кружки)

Доэвтектоидные стали, как правило, подвергают полной закалке Ас + 30...50 °С), так как при этих температурах обеспечивается полное превращение ферритно-перлитной структуры в структуру мелкозернистого аустенита, а соответственно, после охлаждения — мелкокристаллического мартенсита (рис. 3.8, б). Неполная закалка с межкритических температур приводит к сохранению в структуре закаленной стали кристаллов доэвтектоидного феррита. Из-за низкой твердости феррита твердость стали после закалки будет неоднородна и существенно понижена, поэтому неполная закалка доэвтек-тоидных сталей применяется редко. [c.52]

Структура закаленной стали зависит от содержания углерода и температуры нагрева под закалку Углерод, рас творенный при нагреве под закалку в аустените, будет по нижать температурный интервал мартенситного превраще ния (рис 82) При содержании в аустените более 0,5 % С температуры окончания мартенситного превращения Мк будет ниже комнатной температуры, вследствие чего пос ле закалки в стали наряду с мартенситом присутствует остаточный аустенит Количество растворенного в аустените углерода будет определять тетрагональность и твердость мартенсита, а также количество остаточного аустенита Следовательно, твердость закаленной стали будет бпреде ляться перечисленными факторами (рис 83) [c.153]

Остаточный аустеиит инструментальных сталей. Его влияние на свойства. Остаточный аустенит фиксируется в структуре закаленных сталей, содержащих более 0,4—0,5% С. Количество остаточного аустенита зависит от его состава, получаемого при нагреве до температуры закалки, условий охлаждения и в меньшей степени от величины зерна. Состав остаточного аустенита определяет его устойчивость при последующем отпуске. Он почти полностью превращается в результате нагрева при 200—350° С нетеплостойких углеродистых н низколегированных сталей и при 500—580° С теплостойких штамповых н быстрорежущих сталей, У полутеплостойких сталей с 6—18% Сг он устойчив до 450—500° С, вследствие чего практически полностью сохраняется при обработке на первичную твердость. Точно также он почти полностью сохраняется в структуре нетеплостойких многих полутеплостойких сталей после отпуска на высокую твердость и может значительно влиять на их основные свойства и почти не сохраняется в теплостойких и полутеплостойких сталях, обрабатываемых на вторичную твердость. Количество остаточного аустенита, присутствующего в инструментальных сталях различных классов после закалки, приведено ниже. [c.381]

При дальнейшем повышении температуры (выше 400 С) наступает четвертое превращение при отпуске, которое характеризуется полным снятием внутренних напряжений и коагуляцией карбидных частиц в зернистом цементите. При температуре вьш1е 400° G отпущенная сталь состоит из феррита и зернистого цементита. Различная степень дисперсности цементита предопределяет и структуру отпущенной Стали. Сталь, отпущенная при 350—500° G, имеет структуру троостита, при 500—600° С — сорбита. Причем в первом случае частицы цементита более мелкие, чем во втором. Это оказывает влияние на свойства стали. Так, закаленная эвтектоидная сталь с твердостью НВ 650 после отпуска при 450° G имеет структуру троостита с твердостью НВ4(Ю, а после отпуска при 550° G — структуру сорбита с твердостью ЯВЗОО. [c.158]

Определять твердость незакаленной стали с грубой ферритоперлитной структурой, серых чугунов с графитными выделениями и цветных сплавов наиболее удобно по проникновению стального шарика (по Бринелю), а твердость очень твердых закаленных сталей — по проникновению алмазного конуса (по Роквеллу). [c.142]

Этот простой и примитивный опыт поможет нам понять, почему мартенсит обладает такой высокой твердостью (до 63—65 по Роквеллу) и такой низкой ударной вязкостью. Мартенсит очень тверд и весьма хрупок—это две его основные отличительные особенности. Структура закаленной стали, состоящая из мартенсита, представлена на фиг. 74. Структура мартенсита неустойчивая (метастабильная). Стоит нагреть такую сталь до определенных температур, как атомы углерода, становясь более подвижными, выходят из кристаллической решетки железа, и вместо [c.103]

Присутствие остаточного аустенита в структуре закаленной стали — явление в большинстве случаев отрицательное 1) так как твердость аустенита значительно меньше твердости мартенситаv (200 и 700 ед. по Бринеллю соответственно), то и твердость закаленной стали, в структуре которой присутствует остаточный аустенит, получается меньше 2) остаточный аустенит при распаде вызывает постепенное самопроизвольное изменение размеров деталей, что недопустимо для деталей, которые должны иметь постоянные размеры, например шарики и ролики шарико- и роликоподшипников [c.186]

Как следует из диаграммы на фиг. 26, в сталях, содержание углерода в которых превышает 0,5%, мартенситное превращение заканчивается при температурах ниже комнатных. Из этого можно сделать два очень существенных вывода. Во-первых, в структуре любой закаленной стали, содержащей свыше 0,5% углерода, содержится, если она не охлаждалась ниже комнатной температуры, помимо мартенсита, также и некоторое количество непревра-тившегося аустенита. Аустенита тем больше, чем выше содержание углерода в стали. Этот аустенит называется остаточным. Поэтому, когда мы говорим, что структура какой-либо стали, содержащей свыше 0,5% углерода, состоит из мартенсита, мы всегда подразумеваем также и из остаточного аустенита . И, во-вторых, для повышения количества мартенсита в структуре закаленных сталей, содержащих свыше 0,5% углерода, и повышения тем самым их твердости, достаточно охладить их до температур ниже комнатных (отрицательных температур). В этом состоит смысл обработки стали холодом, о чем подробно будет сказано в главе УП1. [c.56]

Стали Х12Ф1 и Х12М подвергаются различным режимам термической обработки, после которых они приобретают твердость >60 HR . Указанную твердость стали получают после закалки с температуры 1050—1070° С, охлахгдением в масле или селитре. Структура закаленной стали мартенсит, карбиды и остаточный аустенит (20—25%). Затем дают низкотемпературный отпуск (150—180°С). Твердость 62—64 HR . Если температуру отпуска немного поднять (180—200° С), то твердость снизится до 58—6Q HR . Такая обработка носит название закалки на первичную твердость. [c.161]

Сфероидизирующему отжигу подвергают углеродистые и легированные инструментальные и шарикоподшипниковые стали. Сталь со структурой зернистого перлита обладает наименьшей твердостью, легче обрабатывается резанием, что особенно важно, например, для работы автоматических линий в условиях массового подшипникового производства. Кроме того, зернистый перлит является оптимальной исходной структурой перед закалкой. При исходной структуре зернистого перлита меньше склонность к росту аустенитного зерна, шире допустимый интервал закалочных температур, меньше склонность к растрескивании) при закалке, выше прочность и вязкость закаленной стали (мелкие глобули равномерно распределены в мартенсите закаленной заэвтектоидной стали). [c.176]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...