Упрочнение стальных деталей»

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ

«ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И ПОВЕРХНОСТНОЕ

УПРОЧНЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ»

ОМСК 2004

Министерство путей сообщения Российской Федерации

Омский государственный университет путей сообщения

Г. В. Бычков, А. А. Ражковский, Ю. Н. Хмельницкий

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ

«ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И ПОВЕРХНОСТНОЕ

УПРОЧНЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ»

Утверждено редакционно-издательским советом университета

В качестве методических указаний к лабораторным работам

для студентов 1-го и 2-го курсов

Омск 2004

УДК 620.22 (076.5)

ББК 30.3я73

Б 95

Материаловедение. Раздел «Термическая обработка и поверхностное упрочнение стальных деталей»: Методические указания к лабораторным работам / Г. В. Бычков, А. А. Ражковский, Ю. Н. Хмельницкий; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2004. 22 с.

В указания включены три лабораторные работы по основным разделам дисциплины «Материаловедение»: отжиг и нормализация сталей; закалка и отпуск сталей; поверхностное упрочнение деталей.

Методические указания предназначены для студентов 1-го и 2-го курсов, изучающих дисциплины «Материаловедение» и «Технология конструкционных материалов», очной и заочной форм обучения.

Библиогр.: 4 назв.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор А. Ю. Попов;

доктор техн. наук, профессор А. В. Бородин.

ã Омский гос. университет

путей сообщения, 2004

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………….…………. 5

Лабораторная работа 1. Отжиг и нормализация………………….…………. 6

1.1. Краткие теоретические сведения……………………………..………… 6

1.1.1. Отжиг……………………………………………………………………. 6

1.1.2. Нормализация………………………………………………..…………. 8

1.2. Порядок выполнения работы………………………………….……….. 8

1.3. Содержание отчета…………………………………………….………… 9

1.4. Вопросы для самоконтроля…………………………………………….. 9

Лабораторная работа 2. Закалка и отпуск стали……………………………. 9

2.1. Краткие теоретические сведения…………………………….…………. 9

2.1.1. Закалка………………………………………………………..………… 9

2.1.2. Отпуск закаленной стали…………………………………….………… 12

2.2. Порядок выполнения работы………………………………….……….. 13

2.3. Содержание отчета……………………………………………..……….. 14

2.4. Вопросы для самоконтроля…………………………………………….. 14

Лабораторная работа 3. Поверхностное упрочнение стальных деталей….. 15

3.1. Краткие теоретические сведения……………………………...………… 15

3.1.1. Механическое упрочнение поверхности……………………………… 15

3.1.2. Термическое упрочнение – поверхностная закалка……….…………. 16

3.1.3. Химико-термическая обработка (ХТО)…………………….……….… 18

3.2. Порядок выполнения работы ………………………………….………... 19

3.3. Содержание отчета…………………………………………….…………. 20

3.4. Вопросы для самоконтроля……………………………………………… 20

Библиографический список………………………………………..…………. 20

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторная работа 1

ОТЖИГ И НОРМАЛИЗАЦИЯ

Цель работы: ознакомиться с двумя операциями термообработки – отжигом и нормализацией; изучить назначение, температурные режимы и особенности их проведения.

Порядок выполнения работы

1) Изучить назначение каждого вида отжига и нормализации, режимы их проведения.

2) По три образца из среднеуглеродистой стали подвергнуть полному отжигу и нормализации для испытаний на ударный изгиб.

3) На маятниковом копре провести ударные испытания подготовленных образцов, замерить их твердость методом Бринелля.

4) Сравнить значения ударной вязкости и твердости образцов стали после отжига и нормализации. Обсудить результаты испытаний.

Содержание отчета

1) График в координатах «температура – время» с указанием названия, назначения и температурного режима каждого вида отжига.

2) Описание назначения нормализации для доэвтектоидной и заэвтектоидной стали (указать, как изменяется ударная вязкость в зависимости от твердости стали).

Вопросы для самоконтроля

1) Какая операция называется отжигом? Каково ее общее назначение?

2) Какие виды отжига проводятся при температуре ниже фазовых превращений; выше температуры фазовых превращений? Для чего предназначен каждый вид отжига?

3) Какие виды отжига связаны со сферидизацией карбидных фаз?

4) Какие виды отжига имеют несколько названий? Каково их назначение?

5) Какая операция называется нормализацией? В чем заключается ее назначение для доэвтектоидной и заэвтектоидной стали?

Лабораторная работа 2

ЗАКАЛКА И ОТПУСК СТАЛИ

Цель работы: изучить назначение, виды и способы закалки стали. Уяснить цель проведения отпуска и его влияние на структуру и свойства стали.

Порядок выполнения работы

1) Провести отпуск предварительно закаленных образцов из среднеуглеродистой стали для испытаний на ударный изгиб. Температура отпуска – 180, 400, 600^оС, продолжительность его – 30 мин.

2) После ударных испытаний измерить твердость и сравнить характеристики механических свойств стали в зависимости от температуры отпуска. Обсудить результаты испытаний.

Содержание отчета

1) График в координатах «температура – время», на котором должны быть указаны режимы основных способов закалки. Описание их особенностей и назначение способов закалки.

2) Краткое описание режимов трех видов отпуска закаленной стали (низкого, среднего, высокого), получаемых структур и свойств, их назначение.

3) График в координатах «свойства – температура отпуска» с указанием изменений значений ударной вязкости и твердости стали.

Вопросы для самоконтроля

1) Что называется закалкой?

2) Перечислите способы закалки.

3) Назовите виды закалки.

4) В чем различие полной и неполной закалки?

5) Причина коробления изделий и появления трещин при закалке.

6) Перечислите достоинства и недостатки закалки в одном охладителе, прерывистой закалки в двух охладителях, ступенчатой закалки и закалки с самоотпуском.

7) Какая операция термообработки называется отпуском? Каково его назначение?

8) Какой вид отпуска обеспечивает максимальную твердость и прочность стали? Каковы режимы его проведения?

9) Для каких изделий (деталей) рекомендуется средний отпуск? Какие структуру и характерные свойства приобретает сталь после этого вида отпуска? Каковы его режимы?

10) Какой отпуск называется высоким? Почему закалку с последующим отпуском называют «улучшение»?

Лабораторная работа 3

Порядок выполнения работы

1) Два цилиндрических образца из сталей марок 20 и 45 накатать роликом на токарно-винторезном станке. Определить степень деформации по разности диаметров образцов до и после накатки. Сравнить твердость накатанной и неупрочненной поверхностей образцов в единицах HRC.

2) Три образца из стали марки 45 нагреть на установке ТВЧ до температуры закалки и охладить на воздухе, в масле и в воде. Измерить твердость в единицах HRC. Обсудить результаты исследований.

3) Исследовать под микроскопом структуру цементованной и хромированной стали.

Содержание отчета

1) Цели поверхностного упрочнения деталей.

2) Описание возможных способов упрочнения холодной пластической деформацией.

3) Сравнительная характеристика двух способов поверхностной закалки деталей (ТВЧ и газопламенной).

4) Описание двух операций ХТО (по указанию преподавателя)

Вопросы для самоконтроля

1) Каково назначение поверхностного упрочнения деталей? Какие детали целесообразно подвергать поверхностному упрочнению?

2) Какие способы поверхностного упрочнения основаны на использовании холодной пластической деформации?

3) Какие способы поверхностной закалки получили наибольшее распространение?

4) Охарактеризуйте операции химико-термической обработки: цементацию, азотирование, нитроцементацию, борирование, хромирование.

Библиографический список

1. Л а х т и н Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов / Ю. М. Л а х т и н. М.: Металлургия, 1977. 411 с.

2. Г у л я е в А. П. Металловедение / А. П. Г у л я е в. М.: Металлургия, 1977. 645 с.

3. Основы металловедения / Под ред. И. И. С и д о р и н а. М.: Машиностроение, 1976. 439 с.

4. Технология конструкционных материалов / Под ред. А. М. Д а л ь с к о - го. М.: Машиностроение, 1985. 447 с.

Учебное издание

БЫЧКОВ Георгий Владимирович,

РАЖКОВСКИЙ Александр Алексеевич,

ХМЕЛЬНИЦКИЙ Юрий Николаевич

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ

«ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И ПОВЕРХНОСТНОЕ

УПРОЧНЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ»

Редактор Т. С. Паршикова

***

Лицензия ИД № 01094 от 28.02.2000.

Подписано в печать .9.2004. Формат 60 ´ 84 .

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ

«ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И ПОВЕРХНОСТНОЕ

УПРОЧНЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ»

ОМСК 2004

Министерство путей сообщения Российской Федерации

Омский государственный университет путей сообщения

Г. В. Бычков, А. А. Ражковский, Ю. Н. Хмельницкий

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ

«ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И ПОВЕРХНОСТНОЕ

УПРОЧНЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ»

Утверждено редакционно-издательским советом университета