Характеристика материала 20
| Марка: | |
| Классификация: | Сталь конструкционная углеродистая качественная. Содержание углерода 0.20%. |
| Применение: | Трубы перегревателей, коллекторов и трубопроводов котлов высокого давления, листы для штампованных деталей, цементуемые детали для длительной и весьма длительной службы при температурах до 350°С. |
Температура критических точек материала 20
ГОСТ 1050 – 88
| Ac1 = 724 °С , Ac3(Acm) = 845 °С , Ar3(Arcm) = 815 °С , Ar1 = 682 °С |
Рисунок 1 - Левый угол диаграммы состояния железо – цементит и температурные области нагрева при термической обработке сталей
В зависимости от температуры нагрева различают отжиг:
1. Полный, с температурой нагрева на 30…50 oС выше критической температуры А3
Проводится для доэвтектоидных сталей для исправления структуры.
При полном отжиге доэвтектоидная сталь нагревается выше АС3 на 30 - 50°С, выдерживается при этой температуре до полного прогрева и медленно охлаждается.
В этом случае ферритно-перлитная структура переходит при нагреве в аустенитную, а затем при медленном охлаждении превращается обратно в феррит и перлит. Происходит полная перекристаллизация.
Основные цели полного отжига: устранение пороков структуры, возникших при предыдущей обработке металла (литье, горячей деформации, сварке и термообработке), смягчение стали перед обработкой резанием и снятие внутренних напряжений.
При такой температуре нагрева аустенит получается мелкозернистый, и после охлаждения сталь имеет также мелкозернистую структуру.
Температура точки Ас3 для стали 20 составляет 845°С. Для стали 20 полный отжиг проводится при температуре 875 — 895°С.
2. Неполный, с температурой нагрева на 30…50oС выше критической температуры А1
Применяется для заэвтектоидных сталей. При таком нагреве в структуре сохраняется цементит вторичный, в результате отжига цементит приобретает сферическую форму (сфероидизация).
Получению зернистого цементита способствует предшествующая отжигу горячая пластическая деформация, при которой дробится цементитная сетка. Структура с зернистым цементитом лучше обрабатываются и имеют лучшую структуру после закалки. Неполный отжиг является обязательным для инструментальных сталей.
Иногда неполный отжиг применяют для доэвтектоидных сталей, если не требуется исправление структуры (сталь мелкозернистая), а необходимо только понизить твердость для улучшения обрабатываемости резанием.
Температура точки Ас1 для стали 20 составляет 724°С. Для стали 20 полный отжиг проводится при температуре 754 — 774°С.
3.Нормализация– разновидность отжига.
Термическая обработка, при которой изделие нагревают до аустенитного состояния, на 30…50 oС выше А3 или Аст с последующим охлаждением на воздухе.
Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье, прокатке, ковке или штамповке.
Нормализацию широко применяют для улучшения свойств стальных отливок вмес-то закалки и отпуска.
Ускоренное охлаждение на воздухе приводит к распаду аустенита при более низких температурах, что повышает дисперсность феррито-цементитной структуры и увеличивает количество перлита или, точнее, сорбита или троостита. Это повышает прочность и твердость нормализованной средне- и высокоуглеродистой стали по сравнению с отожженной.
Нормализация горячекатаной стали повышает ее сопротивление хрупкому разру-шению, что характеризуется снижением порога хладноломкости и повышением работы развития трещины.
В результате нормализации получают более тонкое строение эвтектоида (тонкий перлит или сорбит), уменьшаются внутренние напряжения, устраняются пороки, полученные в процессе предшествующей обработки. Твердость и прочность несколько выше чем после отжига.
В заэвтектоидных сталях нормализация устраняет грубую сетку вторичного цементита.
Нормализацию чаще применяют как промежуточную операцию, улучшающую структуру. Иногда проводят как окончательную обработку, например, при изготовлении сортового проката.
Для стали 20 нормализация проводится при температуре 875 — 895°С.