Сутність методу пробних гартувань
Складається із загартування зразків досліджуваної сталі в широкому діапазоні температур, починаючи нижче від критичної точки Ас1, (наприклад, з 680°С) і вище від критичних точок (наприклад, 860°С), і з наступним вимірюванням твердості сталі після загартування. Метод застосовується в основному для визначення критичних точок Ас1 та Ас3 для доевтектоїдних сталей. Точно визначити критичну точку Аст у заевтектоїдній сталі цим методом практично неможливо.
Точність методу пробних загартувань значною мірою залежить від інтервалу температур нагрівання кожного наступного зразка. У промисловості для визначення температур загартування досить надійним методом слід вважати нагрівання через кожні 10°С, причому до кожної температури потрібно нагрівати 2-3 зразки. Точність визначення критичних точок у цьому випадку складає приблизно ± 5°С.
Результати вимірювання твердості залежно від температури нагрівання під загартування зображають у вигляді графіка (рис. 5.2). Тоді температура початку підвищення твердості доевтектоїдної сталі відповідає критичній точці Ас1, а кінець підвищення — точці Ас3. Криві для заевтектоїдної та евтектоїдної сталей будуть мати інший вигляд. При нагріванні нижче точки Ас1 ці сталі, як і доевтектоїдні, не змінюють структури і твердості після загартування. Але при нагріванні вище точки Ас1 евтектоїдна сталь матиме структуру аустеніту, а заевтектоїдна — аустеніту і цементиту. Тому після загартування ці сталі матимуть структуру: евтектоїдна — мартенситу, а заевтектоїдна — мартенситу і цементиту. Ці структури визначають високу твердість сталі (НRС > 60). Надалі підвищення температури нагрівання під загартування на твердість зовсім не впливає. Більше того, у зв'язку зі збільшенням залишкового аустеніту при загартуванні заевтектоїдної сталі з вищої температури твердість може навіть трохи зменшитись. У зв'язку із цим крива твердості для евтектоїдної й заевтектоїдної сталей має лише один різкий згин, що відповідає точці Ас1.
Крім дослідного, використовують розрахунковий метод визначення критичних точок сталі за емпіричними формулами, який дозволяє одержувати задовільні результати для доевтектоїдної сталі:
Ас1 = 727 + 30Si + 25Al + 20Cr - 15Ni - 10Mn;
Ac3 = 911 - 230C - 50Si - 1,5(Mn + Cr) - 15Ni - 80Al,
де символами хімічних елементів позначена їх кількість в сталі у відсотках.
Рисунок 5.2 - Залежність твердості загартованої сталі від температури загартування
Порядок виконання роботи
1. Одержати комплект зразків вуглецевих сталей, які потім загартувати у воді за різних температур (за таблицею 5.1). Час нагрівання під загартування визначити за вказівками лабораторної роботи № 6.
2. Охолоджені після загартування зразки зачистити шліфувальним папером і визначити їх твердість за твердоміром Роквелла.
3. Результати дослідів занести у табл. 5.1.
Таблиця 5.1 - Результати гартування доевтектоїдної сталі у воді
| Номер зразка | Температура нагрівання, °С | Товщина (діаметр), мм | Час нагрівання, хв | HRC, МПа | Передбачена структура |
4. За даними табл. 5.1 побудувати залежність твердості загартованої сталі від температури нагрівання під гартування та за перегином кривої визначити температури критичних точок Ас1 і Ас3.
5. Зробити висновки за виконаною роботою.
Запитання для самоперевірки
1. Яку роль виконують критичні точки на практиці?
2. Яким лініям та процесам відповідають точки Ас1, Ас3, Аст?
3. Для чого необхідно визначити критичні точки?
4. Якими методами визначають критичні точки?
5. Сутність методу пробних гартувань.
6. Який вид мають криві «твердість-температура загартування»?
7. Як визначають критичні точки розрахунковим методом?
Література: [3, с. 271].
Лабораторна робота №6