Чем достигается сквозная прокаливаемость крупных деталей

Теория термообработки. Термическая и химико-термическая обработка сталей.

№ 134. Чем отличаются кристаллы, выделяющиеся в данный момент от вы­делившихся ранее, при равновесной кристаллизации сплава системы с непрерыв­ным рядом твердых растворов?

А) Ранее выделившиеся кристаллы богаче тугоплавким компонентам. В) Состав кристаллов меняется от компонента А до В, С) Отличия нет. D) Ранее выделившиеся кристаллы богаче легкоплавким компонентом.

№ 135. Чем отличаются кристаллы, образующиеся при данной температуре от выделившихся ранее, при неравновесной кристаллизации сплава системы с непрерывным рядом твердых растворов?

А) Ранее выделившиеся кристаллы богаче тугоплавким компонентом.

B) Ранее выделившиеся кристаллы богаче легкоплавким компонентом.

С) В про­цессе кристаллизации состав кристаллов меняется от чистого компонента А до В. D) Отличия нет.

№ 136. Какие сплавы системы А-В (рис. 44) могут быть закалены?

А) Любой сплав. В) Сплавы, лежащие между Е и Ь.С) Ни один из сплавов. D) Сплавы, лежащие между а и Е.

№ 137. Как называется склонность (или отсутствие таковой) аустенитного зерна к росту?

А) Отпускная хрупкость. В) Наследственная или природная зернистость.

C) Аустенизация. D) Действительная зернистость.

№ 138. Какие из перечисленных в ответах технологические процессы сле­дует проводить с учетом наследственной зернистости?

А) Холодная обработка давлением. В) Литье в песчаные формы. С) Высокий отпуск

D) Закалка, отжиг.

А) Действительное. В) Начальное. С) Наследственное. D) Исходное.

№ 140. Чем объясняется, что троостит обладает большей твердостью, чем сорбит?

А) Форма цементитных частиц в троостите отличается от формы частиц в сорбите. В) В троостите меньше термические напряжения, чем в сорбите.

C) Троостит содержит больше (по массе) цементитных частиц, чем сорбит.

D) В троостите цементитные частицы более дисперсны, чем в

Сорбите.

ЛЬ 141. Какую кристаллическую решетку имеет мартенсит?

А) Кубическую. В) ГПУ. С) Тетрагональную.

№ 142. Какая из скоростей охлаждения, нанесенных на диаграмму изотер­мического распада аустенита (рис. 45), критическая?

№ 143. Как называется структура, представляющая собой пересыщенный твердый раствор углерода в

А-железе?

А) Мартенсит. В) Цементит. С) Феррит. D) Аустенит.

№ 144. Какую скорость охлаждения при закалке называют критической?

А) Максимальную скорость охлаждения, при которой еще протекает распад аустенита на структуры перлитного типа.

В)Минимальную скорость охлаждения, необходимую для получения мартенситной структуры.

С) Минимальную ско­рость охлаждения, необходимую для фиксации аустенитной структуры.

D) Ми­нимальную скорость охлаждения, необходимую для закалки изделия по всему сечению.

№ 145. Каковы основные признаки мартенситного превращения?

А) Диффузионный механизм превращения и четкая зависимость температу­ры превращения от скорости охлаждения сплава.

В) Зависимость полноты пре­вращения от температуры аустенизации и малые искажения в кристаллической решетке.

С) Слабовыражеиная зависимость температуры превращения от состава сплава и малые напряжения в структуре.

D) Бездиффузионный механизм превра­щения и ориентированная структура.

№ 146. Принимая во внимание сдвиговый механизм образования мартенси­та, назовите вдоль какой плоскости кристалла аустенита должен произойти сдвиг?

А) (110). В) (111).С) (100). D) (101).

№ 147. Как влияет скорость охлаждения при закалке на температуру начала мартенситного превращения?

А) Чем выше скорость охлаждения, тем ниже температура.

В) Температура начала мартенситного превращения не зависит от скорости охлаждения.

С) Чем выше скорость охлаждения, тем выше температура.

D) Зависимость температуры начала мартенситного превращения от скорости охлаждения неоднозначна.

№ 148. От чего зависит количество остаточного аустенита?

А)_От температуры точек начала и конца мартенситного превращения.

В) От скорости нагрева при аустенизации.

С) От однородности исходного аусте­нита.

D) От скорости охлаждения сплава в области изгиба С-образных кривых.

№ 149. Какой температуре (каким температурам) отвечают критические точки А₃ железоуглеродистых сплавов?

№ 150. Что означает точка А_с3?.

А) Температурную точку начала распада мартенсита. В) Температурную точку начала превращения аустенита в мартенсит.

С) Температуру критической точки перехода перлита в аустенит при неравновесном нагреве

D) Температуру критической точки, выше которой при неравновесном нагреве доэвтектоидные стали приобретают аустенитную структуру.

№ 151. На какой линии диаграммы состояния Fe-C расположены критиче­ские точки А_т?

№ 152. Как называется термическая обработка стали, состоящая в нагреве ее выше А₃ или А_т, выдержке и последующем быстром охлаждении?

А) Истинная закалка. В) Полная закалка.

С) Неполная закалка.

№ 153. Какой структурный состав приобретет доэвтектоидная сталь после закалки от температуры выше А_с1, но ниже А_с3?

А)Мартенсит + феррит.

В) Перлит + вторичный цементит.

С) Мартенсит + + вторичный цементит.

№ 154. От какой температуры (t) проводят закалку углеродистых заэвтектоидных сталей?

№ 155. Почему для доэвтектоидных сталей (в отличие от заэвтектоидных) не применяют неполную закалку?

А) Образуется мартенсит с малой степенью пересыщения углеродом.

В) Образуются структуры немартенситного типа (сорбит, троостит).

С) Изделие прокаливается на недостаточную глубину. D) В структуре, наряду с мартенситом, остаются включения феррита.

№ 156. Какова температура закалки стали 50

(сталь содержит 0,5 % углерода)?

№ 157. Какова температура закалки стали У12 (сталь содержит 1,2 % угле­рода)?

№ 158. Сколько процентов углерода содержится в мартенсите закаленной стали марки 45 (сталь содержит 0,45 % углерода)?

А) 0,45 %. В) 2,14 %. С) 0,02 %. D) 0,80 %.

№ 159. Что такое закаливаемость?

А) Глубина проникновения закаленной зоны.

В) Процесс образования мар­тенсита.

С) Способность металла быстро прогреваться на всю глубину.

D) Спо­собность металла повышать твердость при закалке.

№ 160. В чем состоит отличие сталей У10 и У12 (содержание углерода 1,0 и 1,2 % соответственно), закаленных от температуры 760 °С?

А) В структуре сплава У12 больше вторичного цементита.

С) Мартенсит сплава У12 содержит больше углерода. D) Мартенсит сплава У10 дисперснее, чем У12.

№ 161. Как влияет большинство легирующих элементов на мартенситное превращение?

А) Не влияют на превращение.

В) Сдвигают точки начала и конца превра­щения к более высоким температурам.

С) Сдвигают точки начала и конца пре­вращения к более низким температурам.

D) Сужают температурный интервал превращения.

№ 162. Какова концентрация углерода в мартенсите закаленной стали марки У12 (сталь содержит 1,2 % углерода)?

№ 163. Что называют критическим диаметром?

А) Диаметр изделия, при закалке которого в центре обеспечивается крити­ческая скорость закалки.

В) Максимальный диаметр изделия, принимающего сквозную закалку.

С) Диаметр изделия, при закалке которого в центре образуется полумартенситная структура.

D) Максимальный диаметр изделия, прокаливаю­щегося насквозь при охлаждении в данной закалочной среде.

№164. Как зависит прокаливаемость стали от интенсивности охлаждения при закалке?

А) Взаимосвязь между интенсивностью охлаждения и прокаливаемостью
неоднозначна. В) Чем интенсивнее охлаждение, тем меньше прокаливаемость.
С) Прокаливаемость не зависит от интенсивности охлаждения.

D)Чем интенсив­нее охлаждение, тем больше прокаливаемость.

№ 165. Расположите образцы стали, закаленные в воде, в масле и на возду­хе, по степени убывания глубины закаленного слоя, если образец, закаленный в воде, насквозь не прокалился.

№ 166. В чем состоит значение сквозной прокаливаемости сталей?

Сквозное прокаливание обеспечивает.

А) повышение твердости термообработанного изделия, однако при этом ударная вязкость в сердцевине ниже, чем в наружных слоях

В)получение после термообработки зернистых структур во всем объеме изделия и высоких однород­ных по сечению механических свойств.

С) получение одинаковой твердости по сечению изделия.

D) сокращение количества остаточного аустенита, что приво­дит к повышению механических свойств стали.

№ 167. Как зависит твердость полумартенситной структуры доэвтектоидной стали от концентрации углерода?

А) Чем больше углерода, тем больше твердость.

В) Чем больше углерода, тем меньше твердость.

С) Зависимость неоднозначна. Твердость полумартенсит­ной структуры определяется также характером термообработки.

D) Твердость не зависит от концентрации углерода.

№ 168. Как влияют большинство легирующих элементов, растворенных в аустените, на прокаливаемость стали?

А) Увеличивают прокаливаемость.

В) Уменьшают прокаливаемость.

C) Не влияют на прокаливаемость.

D) Влияние неоднозначно. Велика зависи­
мость от режимов отпуска.

№ 169. У сплава А критическая скорость закалки больше, чем у сплава Б. У какого сплава больше критический диаметр?

Б)У сплава Б.

С) Зависимость между критической скоро­стью закалки и критическим диаметром неоднозначна.

D) Критический диаметр не зависит от критической скорости закалки.

№ 170. На рис. 46 представлены С-образные кривые двух марок стали (А и Б). У какой из них меньше прокаливаемость?

В) По С-образным кривым нельзя судить о прокаливаемости.

D) Исходных данных недостаточно. Нужны сведения о закалочной среде.

№ 171. Чем достигается сквозная прокаливаемость крупных деталей?

А) Многократной закалкой. В) Применением при закалке быстродействую­щих охладителей. С) Обработкой после закалки холодом.

D) Применением для их изготовления легированных сталей.

№ 172. Как называется термическая обработка, состоящая в нагреве зака­ленной стали ниже A₁ выдержке и последующем охлаждении?

А) Отжиг. В) Аустенизация. С) Отпуск. D) Нормализация.

№ 173. При каком виде отпуска закаленное изделие приобретает наиболь­шую пластичность?

А) При низком отпуске.

В) При высоком отпуске.

С) Пластичность стали является ее природной характеристикой и не зависит от вида отпуска.

D) При среднем отпуске.

№ 174. При каком виде термической обработки доэвтектоидных сталей воз­никают зернистые структуры?

А) При изотермической закалке.

В) При закалке со скоростью выше крити­ческой.

С) При полном отжиге.

D) При отпуске на сорбит, или троостит.

№ 175. Как влияет температура нагрева при отпуске на твердость изделий из углеродистой стали?

А) Влияние температуры отпуска на твердость неоднозначно.

В) Чем выше температура нагрева, тем выше твердость.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

Закалка

Выбор температуры. Закалкой называется процесс термической обработки, заключающийся в нагреве стали до температуры выше критической и последующем достаточно быстром охлаждении для получения вместо механической смеси фаз пересыщенного твердого раствора с искаженной решеткой (мартенсита). В результате закалки прочность и твердость стали повышаются, а пластичность снижается.

т. е. выше линии 05 диаграммы железо—цементит.

. Структура после охлаждения будет мартенсит и феррит. Феррит, имеющий низкую твердость, понижает общую твердость закаленной стали; такая закалка называется неполной.

диаграммы железо—цементит. Так как эта ли-

ния горизонтальная и соответствует температуре 727° С, для заэвтектопдпой стали можно указать интервал температуры нагрева для закалки 760—790° С. При таком нагреве исходная структура перлит и цементит не будет полностью превращаться в аустеинт, а часть вторичного цементита останется нераствореппой и структура будет аустенит и цементит. После охлаждения со скоростью больше критической аустенит превратится в мартенсит. Структура закаленной стали будет состоять из мартенсита и цементита; такая закалка будет неполной. Но если неполная закалка доэв-тектоидных сталей ухудшает их свойства, то неполная закалка заэвтектоидных сталей улучшает их свойства и является нормальной. Это объясняется тем, что в заэвтектоидных сталях в результате неполной закалки сохраняется избыточный цементит, обладающий большей твердостью по сравнению с мартенситом. Поэтому наличие в структуре закаленной заэвтек-тоидной стали кроме мартенсита еще и цементита повышает твердость и износостойкость стали.

Охлаждающие среды. Скорость охлаждения стали, нагретой до температуры закалки, влияет на результат закалки. Оптимальной закалочной средой является та среда, которая быстро охлаждает деталь в интервале температур минимальной устойчивости аустенита (550—650° С), чтобы предупредить его распад на фер-рито-цементптную смесь, и замедленно (или с очень большой скоростью) — в интервале температур мартенситного превращения (ниже 200—300° С), чтобы обеспечить одновременность мар-тенситообразования во всех зонах охлаждаемой детали и этим снизить опасность образования трещин.

Наиболее распространенными закалочными средами являются вода, водные растворы солей, щелочей, масло, расплавленные соли. При охлаждении в воде и масле, температура кипения которых ниже температуры охлаждаемых в них деталей, скорость охлаждения различна в начальном, среднем и конечном периодах охлаждения и подразделяется на три стадии (рис. 56):I — пленочного кипения; II — пузырчатого кипения; III — конвективного теплообмена. Между этими стадиями в промежутках а и б наблюдается переходное состояние.

Стадия пленочного кипения характеризуется образованием вокруг охлаждаемой детали паровой пленки, отделяющей раскаленную поверхность от жидкости, и поэтому скорость охлаждения на данной стадии сравнительно невелика.

Стадия пузырчатого кипения наступает при более низких температурах охлаждаемой поверхности, когда паровая пленка разрушается, создается непосредственный контакт жидкости с деталью; при кипении жидкости возникают пузырьки пара, на что затрачивается большое количество тепла, в связи с чем охлаждение происходит с большой скоростью.

Стадия конвективного теплообмена наступает при понижении температуры на поверхности ниже температуры кипения жидкости. Скорость теплоотвода в этой стадии низка, и охлаждение протекает с небольшой скоростью.

что объясняется частичным от-

пуском мартенсита при охлаждении в масле. Данный способ охлаждения широко применяется для деталей сложной формы, подвергаемых поверхностной закалке при индукционном нагреве.

значительно увеличивает ее закаливающую способность в связи с расширением интервала пузырчатого кипения (почти полностью исключается стадия пленочного кипения). Положительным является также то, что эти растворы при низких температурах мартенситного превращения охлаждают медленнее, чем вода. При поверхностной и объемной закалках применяют струйное или душевое охлаждение.

Для охлаждения применяют также водо-воздушные смеси, подаваемые через форсунки. Изменением соотношения воды и воздуха, а также давления смеси можно менять скорость охлаждения. Такое охлаждение применяют при закалке крупных деталей. Масло обладает небольшой скоростью охлаждения в области температур мартенситного превращения, что обеспечивает одновременность мартенситообразования, и поэтому опасность образования трещин резко уменьшается. Кроме того, закаливающая способность не изменяется с повышением температуры масла до 150° С. Но масло легко воспламеняется, пригорает к поверхности детали; под влиянием высокой температуры охлаждаемых деталей

масло постепенно начинает густеть, и закаливающая способность его понижается. Охлаждающую способность воды увеличивают добавки, образующие теплоизоляционные пленки. В ГДР разработана закалочная среда аква-пласт, поставляемая потребителю в виде концентрата— высоковязкой прозрачной жидкости, содержащей кроме растворенной пластмассы антикоррозионный ингибитор. Этот концентрат легко растворяется в воде. Изменяя концентрацию аква-пласта, можно получить любую скорость охлаждения. Смягчающее закалочное действие аква-пласта по сравнению с водой объясняется более высокой вязкостью и образованием на поверхности детали тонкой пленки пластмассы, затрудняющей теплообмен. При охлаждении в растворе аква-пласта закалочных трещин не возникает.

В качестве охлаждающей среды при закалке используют также кипящий (псевдоожиженный) слой. Псевдоожижение заключается в интенсивном перемешивании частиц твердого зернистого материала (например, корунда, песка, руды, металлического порошка) восходящим потоком газа. При достаточной скорости газа твердые частицы приобретают подвижность и слой становится похожим на вязкую жидкость. Скорость охлаждения в кипящем слое зависит от размера частиц, теплопроводности газа и может быть отрегулирована в широких пределах. Для предохранения деталей сложной формы от коробления при закалке применяют охлаждение в специальных штампах и приспособлениях. Расплавленные соли применяют при ступенчатой и изотермической закалке.

Прокаливаемость стали. Под прокаливаемостью подразумевают способность стали закаливаться на определенную глубину. Прокаливаемость не надо смешивать с закаливаемостью, которая характеризуется максимальным значением твердости, приобретенной сталью в результате закалки. Прокаливаемость — одна из важнейших характеристик качества стали, во многом определяющая служебные свойства, надежность и долговечность работы машин. Знать фактическую прокаливаемость различных сталей необходимо для их рационального применения.

то скорость охлаждения в сердцевине будет меньше критической скорости закалки для данной стали, и детали будут прокаливаться только на некоторую глубину а или б, т. е. прока-ливаемость будет неполной и в сердцевине образуются троостит, сорбит или сохранится исходная структура. Следовательно, чем меньше критическая скорость закалки, тем больше прокаливаемость.

Критическая скорость закалки уменьшается, и, следовательно, прокаливаемость увеличивается: 1) с повышением в стали содержания углерода и легирующих элементов (марганца, хрома, никеля, молибдена и других, за исключением кобальта), растворенных в аустените, повышающих устойчивость переохлажденного аустенита; 2) с укрупнением зерна аустенита (с уменьшением суммарной протяженности границ зерен аустенита, по которым преимущественно образуются центры кристаллизации).

Критическая скорость закалки увеличивается, и, следовательно, прокаливаемость уменьшается; 1) при неоднородной структуре, например при наличии карбидов, неметаллических включений, являющихся дополнительными центрами кристаллизации; 2) с уменьшением размера зерна аустенита (с увеличением суммарной протяженности границ зерен аустенита, по которым преимущественно образуются центры кристаллизации).

За глубину прокаливаемости обычно принимают расстояние от поверхности до зоны с полумартенситной структурой (50%

мартенсита и 50% троостита). Прокаливаемость определяют не по микроструктуре, а измерением твердости. Твердость стали с по-лумартенситной структурой зависит от содержания углерода, повышается с увеличением содержания углерода.

Прокаливаемость можно определить по излому, измерением твердости по сечению образца и измерением твердости по длине образца (методом торцовой закалки). Прокаливаемость по излому определяют на образцах сечением 20×20 мм, длиной 100 мм с надрезом для излома. Образцы нагревают в печи до температуры закалки, после выдержки охлаждают в воде, ломают и по излому определяют глубину прокаливаемости.

полученная как результат пересечения линии твердости полумар-тенситной зоны с кривой распределения твердости по сечению, и будет являться глубиной прокаливаемости; для данной стали в зависимости от размера (диаметра) образца и охлаждающей среды она будет различная (рис. 59, б).

Чтобы про-

под которым понимается диаметр максимального сечения образца, прокаливающегося насквозь в идеальной закалочной жидкости, отнимающей тепло с бесконечно большой скоростью.

Определять прокаливаемость по изменению твердости по сечению цилиндрического образца трудно, так как прежде чем измерить твердость, необходимо разрезать закаленный образец, имеющий большую твердость. Наиболее распространенным методом определения прокаливаемости в связи с его простотой и универсальностью является метод торцовой закалки, впервые предложенный акад. Н. Т. Гудцовым в 1924 г. Поэтому методу определяют прокаливаемость углеродистых и легированных конструкционных, инструментальных и подшипниковых сталей (за исключением сталей, закаливающихся на воздухе, и сталей с низкой прокаливае-мостью). Сущность данного метода заключается в следующем. Цилиндрический образец (диаметром 25 мм и длиной 100 мм) нагревают (с защитой от окисления) до температуры закалки и после выдержки помещают в специальную установку (рис. 60), в которой образец охлаждается с торца струей воды. Для измерения

твердости закаленного образца по всей его длине с двух противоположных сторон сошлифовывают две фаски. Твердость измеряют от охлажденного торца. Распределение твердости наносят на диаграмму, на которой по вертикальной оси откладывают твердость, а по горизонтальной оси — расстояние от охлаждаемого

то сталь имеет большую прокаливаемость, чем сталь 2.

По характеристическому расстоянию с помощью заранее построенных номограмм можно определить критические диаметры для образцов различной формы и размеров, охлаждаемых при закалке погружением в разные среды. Одна из таких номограмм, разработанная проф. М. Е. Блантером, приведена в упрощенном виде на рис. 62. Номограммой пользуются следующим образом. Пусть по данным торцовой пробы характеристическое расстояние равно 6 мм. Требуется определить критические диаметры при охлаждении в воде и масле шара, а также цилиндрической детали с отношением длины к диаметру

На шкале

10,0. В точках

пересечения с этими шкалами читаем ответ — при закалке в воде критический диаметр для шара 40 мм, для цилиндра 27 мм; при закалке в масле — для шара 25 мм, для цилиндра 17 мм.

Так как прокаливаемость зависит от химического состава стали, а каждая марка стали содержит минимум и максимум входящих в нее элементов, то прокаливаемость стали данной марки характеризуется марочной полосой прокаливаемости, определяемой граничными кривыми, установленными для нескольких плавок данной марки стали (рис. 63). Вместо кривой или полосы прокаливае-

мости прокаливаемость стали характеризуется цифровыми

В зависимости от прокаливаемости сталь разделяют на мало-, средне- и глубокопрокаливающуюся, К малопрокаливающимся относят углеродистую и низколегированную стали, образцы из которых диаметром до 12 мм имеют сквозную прокаливаемость при охлаждении в воде. К среднепрокаливающейся относя г легированную сталь, которую при закалке охлаждают в масле. Максимальный диаметр цилиндрических образцов, закаливающихся по всему сечению, равен 100—150 мм. К глубокопрокаливающейся относят высоколегированную сталь, образцы из которой диаметром более 150 мм имеют сквозную прокаливаемость при охлаждении в масле. Характерной особенностью этих сталей является их способность закаливаться при охлаждении на воздухе. Поэтому метод торцовой закалки, осуществляемый в воздушной среде, может быть применен для определения прокаливаемости глубокопро-каливающихся сталей только при снижении скорости охлаждения образца со стороны, противоположной охлаждаемому торцу. Этого достигают, применяя различные методы; например, часть образца, противоположную охлаждаемому торцу, помещают в предварительно нагретую до 250—350° С печь или в теплоизоляционную упаковку и выступающий (из печи, из упаковки) торец образца охлаждают струей воды.

Для большинства деталей нет необходимости иметь сквозную прокаливаемость по всему сечению. Для обеспечения надежности работы деталей машин достаточно иметь закаленный слой, содержащий 90% мартенсита, на глубину не менее 1/4—1/2 радиуса детали. Только для некоторых деталей, например пружин и рессор (подвергающихся упругим деформациям), необходима сквозная прокаливаемость.

Источник