Твердость закаленных углеродистых сталей

Практическое занятие № 8

Оценка качества термической обработки по определению размеров аустенитных зерен

В настоящее время считается общепризнанным, что величина зерна аустенита в закаленной и отпущенной стали определяет ударную вязкость, работу распространения трещины и порог хладноломкости. Чем мельче зерно, тем выше ударная вязкость и ниже порог хладноломкости. Особенно нежелательной является разнозернистость, которая снижает конструктивную прочность и вызывает охрупчивание в местах концентрации внутренних напряжений.

Размер зерна влияет и на технологические свойства стали. С укрупнением зерна и увеличением разнозернистости увеличивается коробление детали и склонность к образованию трещин.

Выявить зерно аустенита можно несколькими способами: травлением шлифов при нагреве в вакууме, созданием цементитной сетки по границам аустенитных зерен путем цементации, окислением шлифов при высокой температуре.

Наиболее распространен метод пробной цементации, когда образцы закладывают в железные коробки с древесно-угольным карбюризатором и нагревают при 925 °С в течении 8 часов. После медленного охлаждения на поверхности образцов получается структура в виде зерен перлита, окруженных сеткой цементита, ячейки которой отвечают контурам и размерам бывших аустенитных зерен.

Метод окисления заключается в том, что готовый шлиф нагревают в течение 30 минут при 925 °С в соляной ванне. После охлаждения на воздухе и промывки шлиф слегка полируют на сукне. Поскольку границы зерен окисляются наиболее сильно (глубоко) то после легкой полировки они четко выявляются на светлом фоне шлифа в виде темной окисленной сетки.

По величине зерна вся сталь делится на 8 классов. Каждый номер зерна соответствует определенному количеству зерен, приходящихся на 1 кв. дюйм (625 мм²) при измерении под микроскопом с увеличением в 100 раз.

Таблица 6

Классификация стали по размерам зерна

Примечание. Измерение при увеличении в 100 раз: стали с 1 по 4 номер – крупнозернистые; стали с 5 по 8 номер – мелкозернистые.

Более точно охарактеризовать зеренное строение стали можно, определив закон распределения зерен по размерам, который устанавливает связь между значениями размеров зерна и их вероятностями. При этом наиболее часто в качестве характеристики размеров отдельных зерен принимают длину случайной хорды, полученную при пересечении зерна случайной прямолинейной секущей. Распределение по размерам обычно представляют в виде дифференциальной кривой (гистограммы) или в виде кумулятивной кривой (рис. 24 и 25).

Рис. 24. Дифференциальная кривая Рис. 25. Кумулятивная кривая

Частота по оси ординат (рис. 24) представляет собой вероятность обнаружения на поверхности шлифа зерна какого-либо размера Х, а суммарная частота (рис. 25) – вероятность того, что случайно выбранное зерно будет иметь размер меньше Х. При этом вероятность может быть истолкована как доля зерен соответствующего размера в их общем количестве.

Данные для построения кривых получают путем следующих вычислений - весь диапазон измерений размеров зерна Хmin – Xmax делятся на k равных интервалов:

,

где n – число замеров.

Тогда длина интервала h будет равна:

.

Число зерен, попавших в первый интервал, обозначается через n₁.

Относительная частота попадания случайной величины в первый интервал обозначается через P₁ и равна:

.

Все точки попавшие в первый интервал относятся к его середине:

.

Полученный статистический ряд записывается в таблицу 7 и затем представляется в виде дифференциальной кривой (рис. 24).

Таблица 7

Результаты первичных замеров размеров зерен аустенита

ЗАДАЧА № 13

1 На микрофотографии структуры стали после термической обработки провести 3 секущие в различных произвольных направлениях. Подсчитать количество и величину аустенитных зерен на каждой секущей на отрезке длиной 50 мм. Результаты занести в таблицу 7.

2 Построить кривую распределения зерен аустенита, предварительно проведя вычисления по вышеизложенной методике.

3 По таблице 8 перевести размер зерна, измеренный в микрометрах в баллы по ГОСТу 5639-82.

4 На графике по оси абсцисс построить вторую ось с баллами по ГОСТу 5639-82.

5 Оценить разнозернистость стали по классам разнозернистости (табл. 9).

6 Оценить качество термической обработки стали.

Таблица 8

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: