Закалка и отпуск стали 65Г

Техническая документация, статьи.

Конструкционная рессорно-пружинная сталь 65Г.

Упругие элементы различных механизмов, витые и пластинчатые пружины рессоры производят из конструкционной рессорно-пружинной стали 65Г. Она отличается от бериллиевой стали своей относительно низкой усталостной прочностью. Однако стоит заметить, что именно она является наиболее дешевой из всех пружинных сталей и имеет высокую твердость и упругость. Если ее подвергнуть закалке, то довести твердость можно до 61 единицы по заданной шкале, работа пластинчатых пружин при такой твердости на изгиб не будет превышать несколько градусов. Эластичность стали имеет большое значение при обработке ее давлением (штамповка, прокат, ковка). Чаще всего для ее обработки осуществляется только горячий прокат с максимальной скоростью деформирования и количеством клетей с формующими валиками. Для стали 65Г не рекомендуется холодный прокат, так как он может вызвать растрескивание при термообработке готовых изделий в местах, где имеются дефекты. Этот вид стали имеет в своем составе большое количество углерода (0,65-+0,03%), что практически соответствует инструментальным сталям, поэтому нежелательно проводить ее длительное нагревание до высоких температур. Содержание марганца (около 1%) приводит к измельчению структурного зерна при ее обработке высоким давлением. Никель и хром в небольших количествах (по 0,2%) в соединении с углеродом и марганцем придают стали 65Г высокую закаливаемость. Эта характеристика и невысокая цена дает данному виду стали широкое применение в быту для изготовления режущих инструментов и ножей. Упругость стали при любой твердости придает содержащийся в ней кремний (около 0,3%). Для того чтобы избежать образования трещин и внутренних дефектов в процессе производства сталь проходит раскисление ферромарганцем и кислородную конверсию, что обеспечивает ее глубокую очистку. Даже при отрицательных температурах сталь сохраняет свои прочностные свойства. Эти качества дают возможность производителям изготавливать рессоры из нее для автомобилей, которые будут эксплуатироваться в зонах с умеренным климатом, а при должной термической обработке и в субполярном. Термическая обработка не должна происходить при температуре выше 400 градусов в окислительных средах и на открытом воздухе. Эти условия могут привести к выгоранию углерода в поверхностных слоях и образованию трещин и заусенцев. При низкотемпературном отпуске используют селитряные ванны. Они удобны особенно для мелких деталей, которые имеют небольшую упругую деформацию при работе. Стандартным методом термообработки будет закалка стали в масле при температуре от 830 до 850 градусов, в дальнейшем проводится ее отпуск в электропечи или солевой ванне. В печи при отпуске необходимо удалить с поверхности обрабатываемых деталей остатки масла, так как они могут нарушить равномерность прогрева, и, вследствие, будет нарушен весь режим тепловой обработки. Масла удаляются с небольших изделий галтовкой с добавлением древесных опилок или промыванием горячей водой с ПВА. Время нагрева при глубоком отпуске и закалке необходимо минимизировать, так как высокоуглеродистые стали склонны к агрегации неметаллических примесей и нарушению структуры. Для регулирования температуры применяют термостатирование печей, индукционно-резистивный нагрев и ИК-пирометры. Сталь 65Г при резких переменах температур имеет склонность к короблениям, поэтому изделия необходимо погружать при охлаждении в масло или в соляную ванну вдоль оси симметрично. Гальваническим покрытием изделий из стали 65Г является оцинковка. Это наиболее распространенный способ для предохранения от коррозии. В местах, где имеются дефекты, поверхностные слои насыщаются водородом. Для защиты от коррозии изделия нагревают в масляной ванне до температуры 150-180 градусов. В процессе нагрева жидкие и газообразные вещества в полости дефекта расширяются и смачиваются минеральным маслом. Молекулы масла вовлекаются в каталитическое дегидрирование с поверхностью и сшивкой, что приводит к хорошей антикоррозийной защите проблемных мест.

Популярный металлопрокат

109428, г.Москва, 1-й Вязовский проезд, д.5, строение 1

Закалка и отпуск стали 65Г твердость, технология, видео

Термическая обработка стали 65Г

Конструкционная высокоуглеродистая сталь марки 65Г, поставляемая исходя из этого тех. требованиям ГОСТ 14959, собой представляет сталь рессорно-пружинной группы. Она должна в себе совмещать высокую поверхностную твёрдость (зачем в её состав вводится до 1% марганца) и очень высокую упругость. Все эти характеристики обеспечиваются в результате выполнения надлежащей термообработки изделий, которые сделаны из рассматриваемой стали.

Исходный химический состав стали и требования к деталям, изготавливаемым из неё

Относясь к категории экономнолегированных, сталь 65Г относительно дешёвая, что обуславливает её широкое и эффективное использование. В числе основных её элементов находятся:

  1. углерод (в границах 0,62…0,70 %);
  2. марганец (в границах 0,9…1,2 %);
  3. хром и никель (до 0,25…0,30 %).

Все другие составляющие – медь, фосфор, сера и т.д. – относятся к примесям, и допускаются в химическом составе этого материала в количестве, ограничиваемых государственным стандартом.

При достаточной твёрдости (к примеру, после верхней нормализации она должна составлять не менее 285 НВ), и прочности на растяжение (не ниже 750 МПа), сталь 65Г обладает достаточной для своего класса ударной вязкостью – 3,0…3,5 кг•м/см 2 . Это даёт возможность применять материал для изготовления ответственных деталей подъёмно-транспортного оборудования (в особенности, ходовых колёс кранов мостового типа, катков), а еще пружинных шайб и пружин неответственного назначения.

Необходимо выделить, что детали пружин, сделанные из стали 65Г, плохо свариваются, а еще не могут сопротивляться иногда возникающим растягивающим напряжениям (относительное удлинение не превышает 9%), а поэтому не подлежат использованию в неразъёмных конструкциях машин и механизмов. При проведении процессов холодного пластического деформирования сталь становится очень малопластичной уже при малых (до 10%) деформациях, по этому, если понадобится изготовления из неё пружин внушительных размеров, приходится использовать нагрев начальных заготовок, даже под листовую штамповку. Тем не менее, и в горячем состоянии предельные степени деформации стали 65Г не превышают 50…60%.

Состав стали 65Г

Не обращая внимания на то, что в ходе деформационного упрочнения предел временного сопротивления материала становится больше до 1200…1300 МПа, данных показателей недостаточно для того, чтобы давать конечной продукции (к примеру, пружинам) нужную эксплуатационную крепость. По этому закалка и отпуск стали 65Г обязательны.

Идеальные технологичные процессы термообработки материала

Выбор режима термические обработки диктуется производственными требованиями. Во многих случаях чтобы придать необходимых физико-механических параметров применяют:

  • нормализацию;
  • закалку с дальнейшим отпуском.

Температурно-временные параметры термообработки и выбор её вида зависят от исходной структуры стали. Этот материал принадлежит к сталям доэвтектоидного типа, по этому в его составе при температуре выше нижней точки аустенитного превращения — 723 °С — на 30…50 °С содержится аустенит в виде твёрдой механической смеси с незначительным количеством феррита. Потому как аустенит – более твёрдая структурная составная часть, чем феррит, то интервал закалочных температур для стали 65Г станет значительно меньше, чем для конструкционных сталей с более невысоким процентным содержанием углерода. Аналогичным образом, температурный интервал закалки стали этой марки должен находиться в границах не больше 800…830 °С.

Приблизительно аналогичный диапазон температур используют и для проведения нормализации – технологичной операции термические обработки, какую применяют с целью исправления структуры материала изделия, для снимания внутренних стрессов, а при дальнейшей обработке механическим путем полуфабриката – и с целью улучшения его обрабатываемости.

Читайте также  Станок для производства арболитовых блоков

Потому как вязкость к ударам у закалённой стали 65Г – пониженная, то после закалки изделия из неё, например, пружины, непременно должны пройти большой отпуск. Происходящие в ходе отпуска мартенситно-аустенитные превращения уменьшают уровень появляющихся во время закалки внутренних стрессов, уменьшают хрупкость и несколько поднимают критерии ударной вязкости.

Переход высокого отпуска исключается из режима исключительно в случае, когда заготовка проходит изотермическую закалку. В результате высокого отпуска сталь 65Г приобретает структуру сорбита, специфическими особенностями которой являются мелкодисперсность структуры при сохранении с самого начала больших показателей твёрдости, что абсолютно отвечает условиям эксплуатации.

Режимы закалки стали 65Г

Для выполнения тех параметров, которые заданы техусловиями на эксплуатацию деталей, при подборе режима закалки берут во внимание следующие составляющие:

  1. способ и оборудование для нагревания изделий до требуемых температур;
  2. установление необходимого температурного диапазона закалки;
  3. выбор благоприятного времени выдержки при этой температуре;
  4. выбор вида закалочной среды;
  5. технологию охлаждения детали после закалки.

Интенсивность нагревания определяет качество получаемой структуры. Для малолегированных сталей процесс ведут очень быстро, потому как при этом минимизируется риск обезуглероживания материала, и, как последствие, потеря деталью собственных параметров прочности. Впрочем слишком быстрый нагрев вызывает к жизни другие не приятные моменты. В особенности, для больших деталей, с большими перепадами поперечных сечений это способно вызвать неравномерное нагревание металла, с перспективой последующего возникновения закалочных трещин, выкрашивания углов и кромок.

Температура заготовки в зависимости от цвета при нагревании

Для достижения самой большой степени равномерности нагрева сталь в первую очередь подогревают в предварительных камерах термических печей до температур, немного ниже закалочных – от 550 до 700 °С, и лишь потом деталь направляется конкретно в закалочную печь. Скорее всего нагрев выполняется в расплавах солей, очень медленно – в газовых печах, и ещё очень медленно – в электрических печах. Собственно поэтому находящаяся на поверхности закалка стальных изделий 65Г в индукционных печах делается весьма нечасто. Индуктор, как закалочный аппарат, применяется лишь для изделий с малым поперечным сечением. При подборе вида нагревательного устройства важен также состав атмосферы, какая в нём образовывается. В особенности, для термических печей, работающих на газе, пытаются всемерно уменьшать продолжительность нахождения детали в печи, потому как в другом случае происходит выгорание части углерода слоя поверхности.

Исходя из нормируемой для стали 65Г температуры закалки в 800…820 °С, максимальная величина обезуглероженного слоя не должна быть более 50…60 мкм.

Диапазон температур закалочных температур может корректироваться в зависимости от формы изделия. К примеру, если деталь имеет непростые формы, небольшие размеры и сделана из листового металла, то комфортной температурой будет нижняя граница вышеуказанного диапазона. Управляя температурой закалки (к примеру, при помощи автоматизированных термопреобразователей), разрешается менять толщину закалённого слоя и величину зоны, которая прокалилась менее других. К аналогичным техническим решениям прибегают, когда разные части детали работают в различных условиях эксплуатации.

Сталь 65Г не боится перегрева, но при закалке по верхнему значению температурного диапазона вязкость к ударам материала начинает уменьшаться, что сопровождается ростом зерён в микроструктуре.

Для уменьшения коробления деталей, которые имеют тонкие рёбра и перемычки, пользуются нагревом в соляных закалочных ваннах. Чаще используют расплав хлористого натрия, а для раскисления в объём работы ванны добавляют буру или ферросилиций.

Выдержка при закалке стальных изделий 65Г при заданном температурном интервале происходит до той поры, пока абсолютно никак не случится перлитное превращение. Данный процесс зависит от размеров поперечного сечения детали и способа нагрева. Для наиболее употребительных случаев воспользуйтесь данными таблицы:

Охлаждение изделий после закалки делают не в воду, а в масло, это дает возможность избежать потенциальной опасности трещины.

Технология будущего отпуска

Как уже указывалось, для получения структуры сорбита стальные изделия 65Г подвергают только большому отпуску при температуре 550…600 °С, с охлаждением на спокойном воздухе. Для особо ответственных деталей порой проводят дополнительный невысокий отпуск. Диапазон его температур — 160…200 °С, с дальнейшим небыстрым охлаждением на воздухе. Эта технология дает возможность избежать накапливания термических стрессов в изделии, и увеличивает его долговечность. Для отпуска можно использовать не только пламенные, но и печи работающие от электричества, оборудованные устройствами для циркуляции принудительного типа воздуха. Время выдержки изделий в подобных печах — от 110 до 160 мин (увеличенные нормы времени соответствуют деталям сложной формы и основательных поперечных сечений).

В качестве рабочих сред при закалке стали 65Г не стоит применять воду и водные солевые растворы. Ускорение процесса охлаждения, которое вызывает вода, часто сопровождается неравномерностью прокаливания.

Итоговый качественный контроль закалки состоит в оценке макро- и микроструктуры металла, а еще в определении завершальной твёрдости изделия. Находящаяся на поверхности твёрдость продукции, которая сделана из стали 65Г, должна быть в пределах 35…40 НRC после нормализации, и 40…45 НRC – после закалки с высоким отпуском.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Закалка и отпуск стали 65Г

Сталь 65Г ГОСТ 14959-79

Группа стали – легированная

Массовая доля элементов, %

термически необработанного (категории 1Б, 2Б, 3Б, 4Б, 3Г)

термически обработанного (категории 1А, 2А, 3А, 3Б, 4А)

Механические свойства, не менее

Температура закалки, оС

Температура отпуска, оС

Предел текучести σт, Н/мм2 (кгс/мм2)

Временное сопротивление, σв, Н/мм2 (кгс/мм2)

Относительное удлинение δ5, %

Относительное сужение φ,%

Температура отпуска, ºС

Предел текучести ,σ0,2 МПа

Временное сопротивление σв, МПа

Относительное удлинение δ5

Относительное сужение ψ

Температура испытания, ºС

Предел текучести ,σ0,2 МПа

Временное сопротивление σв, МПа

Относительное удлинение δ5

Относительное сужение ψ

Ударная вязкость KCU, Дж/см2(кгс·м/см2)

Закалка 830 ºС. Отпуск 480 ºС

Состояние стали или термообработка

Закалка 810 ºС, масло, отпуск 400 ºС

Закалка 810 ºС, масло, отпуск 500 ºС

σ0,2=1220 МПа, σв=1470 МПа, HB 393-454

σ0,2=1280 МПа, σв=1420 МПа, HB 420

σ0,2=1440 МПа, σв=1690 МПа, HB 450

Расстояние от торца, мм

Критическая твердость НRCЭ

Критический диаметр, мм

Заменитель – стали: 70,У8А, 70Г, 60С2А, 9ХС, 50ХФА, 60С2, 55С2.

Охлаждение заготовок сечением до 100 мм производится на воздухе, сечения 101-300 мм – в мульде.

Свариваемость – не применяется для сварных конструкций. КТС – без ограничений.

Обрабатываемость резанием – в закаленном и отпущенном состоянии при HB 240 и σв=820 МПа, КV т.в. спл =0,85, КV б. ст =0,80

Склонность к отпускной хрупкости – склонна при содержании Мn1%.

Назначение: пружины, рессоры, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпусы подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости, и детали, работающие без ударных нагрузок.

Категория по нормируемым характеристикам

2, 2А, 2Б, 3А, 3Б, 3В, 3Г

1, 1А, 1Б, 4, 4А, 4Б

Для изготовления упругих элементов-рессор, пружин, торсионов и т.п.

Читайте также  Горелка на отработке

Для изготовления автомобильных рессор и пружин

Для использования в качестве конструкционного

Сортамент проката и предельные отклонения по размерам должны соответствовать требованиям:

проката категорий 1, 1А, 1Б, 4, 4А, 4Б для:

горячекатаной круглой – ГОСТ 2590-88,

горячекатаной квадратной – ГОСТ 2591-88,

горячекатаной шестигранной – ГОСТ 2879-88,

горячекатаной полосовой – ГОСТ 103-76,

кованой круглой и квадратной – ГОСТ 1133-71,

полосовой горячекатаный и кованый – ГОСТ 4405-75;

горячекатаного или горячекатаного с обточенной или шлифованной поверхностью проката категорий 2, 2А, 2Б, 3, 3А, 3Б, 3В, 3Г – ГОСТ 7419.0-78 – ГОСТ 7419.8-78;

калиброванного круглого – ГОСТ 7417-75,

калиброванного квадратного –ГОСТ 8559-75,

калиброванного шестигранного –ГОСТ 8560-78;

Закалка пружинно-рессорной стали 65г

И холодное оружие согревает душу. Ара Багдасарян

Мастерская «Зброевы фальварак» на протяжении нескольких лет занимается изготовлением мечей и иного клинкового оружия для рыцарских фестивалей. Основной маркой стали, с которой работает наша мастерская, является сталь 65г.

Данная сталь в силу своих свойств, считается одной из лучших для изготовления длинноклинкового оружия предназначенного для рыцарских турниров.

Однако свойства стали, которые приобретаются в ходе изготовления меча, во многом есть результат правильной термической обработки . Так как же производится закалка стали 65г?

Нагрев стали, цвет в зависимости от температуры

Согласно справочнику, термообработка клинка должна происходить при следующих показателях:
закалка 830 (масло), отпуск 470 (воздух) HRC 38-45
закалка 810 (масло), отпуск 360 (воздух) HRC 44-49
закалка 830 (масло), отпуск 200 (воздух) HRC 44-49

В зависимости от толщины и площади детали, при отпуске от 200 до 400 градусов, может быть получена твердость в 55 единиц.
В случае с нашей мастерской, мы даем закалку на клинок в 52-55 единиц, соответственно закалка клинка происходит при температуре 830, а отпуск при 200 градусах. Конечно, это большая твердость для стали 65г, в этом процессе главное опытность термиста , потому что не правильно каленый клинок станет хрупким. Нужно чтобы клинок был достаточно мягким, т.е. при ударе о кромку лезвия не возникало сколов, кромка должна проминаться, а не откалываться.
Испытания нашей мастерской показали, что наши клинки соответствуют данным требованиям. Но еще раз, хочется повториться, что в деле термической обработки самое важное, это опыт термиста.
Сам процесс термической обработки стали происходит так:
Клинок перед закалкой нужно подогреть, а затем положить на коробчатый или П-образный противень и засыпать слоем отработанного древесно-угольного карбюризатора (так же может использоваться бура, у нее есть положительные свойства. Клинок после термообработки в среде буры требует меньшей шлифовки. Затем печка нагревается до температуры 830 градусов и выдерживается определенное время, в зависимости от толщины заготовки, в нашем случае клинка. Затем меч достается из печи и погружается в бак с маслом. Нужно помнить, что горячие детали с углем могут вспыхнуть и посему нужно быть осторожным при выполнении этого процесса. Также, нужно не забывать, что детали не должны успеть остыть после того как будут извлечены из печи. То есть бак с маслом должен находиться на весьма близком расстоянии от печи. Будет правильным, после закалки в масле обезжирить заготовку в горячем (90 град.) водном растворе ПАВ, например “Фери” или более дешевых аналогах. В крайнем случае, можно обезжирить клинок таким способом: дать маслу стечь, и просушить при температуре около 300 градусов, 2 часа, в результате масло высохнет, после чего можно делать отпуск на заданную твердость.
Небольшие заготовки охлаждаются на воздухе, крупные – в замкнутом пространстве (ящике).
Если требования к твердости не предъявляются, то можно и вообще не калить. Сделайте отжиг-нормализацию. Получите мелкозернистую, ровную структуру. Что касается времени отпуска, то есть правило. Чем больше углерода в стали, тем меньше должна быть скорость нагрева (это правило касается и отжига и закалки).
В целом, этот процесс требует большого опыта, т.е. сделать все по инструкции в данном случаи не получится.
Поэтому ищите хорошего термиста или готовьтесь к серьезному испытанию и материальным затратам.

Режим термической обработки рессор из стали 65Г

Назначение и особенности термической обработки легированных рессорно-пружинных сталей. Анализ зависимости эксплуатационных свойств от температуры и скорости отпуска. Технология проведения полной закалки деталей. Схема структурных превращений при нагреве.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 07.04.2016
Размер файла 889,5 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

Режим термической обработки рессор из стали 65Г

Для изготовления упругих элементов общего назначения, применяются легированные рессорно-пружинные стали.

Особенность работы деталей типа упругих элементов состоит в том, что в них используются в основном упругие свойства стали и не допускаются при нагрузке (статической, динамической, ударной) возникновение пластической деформации.

В связи с этим стали должны иметь высокое сопротивление малым пластическим деформациям, т.е. высокие пределы упругости (текучести) и выносливости при достаточной пластичности и в сопротивлении хрупкому разрушению.

Важные характеристики сталей данного типа — релаксационная стойкость и прокаливаемость. Для обеспечения этих требований сталь должна иметь однородную структуру, т. е. хорошую закаливаемость и сквозную прокаливаемость (структуру мартенсита по всему сечению детали после закалки).

Наличие в структуре стали феррита, продуктов эвтектоидного распада, остаточного аустенита снижает упругие свойства детали. Известно, что сопротивление малым пластическим деформациям возрастает с уменьшением размера зерна в стали.

К группе рессорно-пружинных сталей общего назначения относятся стали перлитного класса с содержанием углерода 0,5. 0,7%, которые для улучшения свойств (прокаливаемость, предел выносливости, релаксационная стойкость, мелкозернистая структура) дополнительно легируют кремнием (1,5. 2,8%), марганцем (0,6. 1,2 %), хромом (0,2. 1,2%), ванадием (0,1. 0,25%), вольфрамом (0,8. 1,2%), никелем (1,4. 1,7).

Эксплуатационные свойства стали приобретают после термической обработки, состоящей в закалке и среднем отпуске (350. 5200С) на тростит отпуска (рис.1а).

Применение находит также изотермическая закалка на нижний бейнит (рис.1б).

термический закалка сталь легированный

В соответствии с заданием необходимо подобрать режим термической обработки стали 65Г. Сталь обладает стойкостью к росту зерна. Имеет высокие механические свойства.

Примем первый вариант термической обработки (рис. 1а): закалку и средний отпуск. По данным ГОСТа 14959-79 температура закалки для 65Г составляет 840-8600С (АС3 = 7880С).

В качестве охлаждающей среды применяем масло.

Последующий отпуск проводим при температуре 420-4500С (выше температуры необратимой отпускной хрупкости). Получаемая структура тростита отпуска (мелкозернистая ферритоцементитная смесь) обеспечит высокое сопротивление малой пластической деформации при достаточных значениях пластичности и вязкости (рис.2а, б) с НRC = 40. 50.

Указанный режим термической обработки (рис.3) обеспечивает получение следующих свойств (минимальных): s 0,2 > 1270МПа; s в > 1470МПа; d > 12%; y > 42%; НВ » 3900 — 4800 МПа (отпуск 4500 ).

Читайте также  Меднение в домашних условиях

Сталь 65Г — сталь перлитного класса. Кремний несколько повышает точку А3 и снижает А4. Критические точки стали АС1 — 7520С , АС3 — 7880С. Учитывая содержание углерода, сталь по структуре отжига относится к доэвтектоидным сталям, однако кремний сдвигает точку S диаграммы Fe -Fe3C до 0,7 % С, т. е. сталь становится почти эвтектоидной. Поэтому необходимо проведение полной закалки (температура А3 — 30-500С, т.е. » 840-8600С). При полной закалке сталь нагревают до однофазной мелкозернистой аустенитной структуры (рис.4).

Последующее охлаждение в масле со скоростью большей чем V кр (наименьшая скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит) обеспечивает получение мелкозернистого мартенсита (рис.5)

VК — наименьшая скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит. Рассмотрим превращения, происходящие в стали 65Г при нагреве с исходной равновесной структуры Ф + Ц. На практике при обычных скоростях нагрева (электропечи) под закалку перлит сохраняет свое пластинчатое или зернистое строение до температуры АС1 (до 7520С для стали 65Г). При температуре АС1 в стали происходит превращение перлита в аустенит. Кристаллы (зерна) аустенита зарождаются в основном на границах фаз феррита и цементита. При этом параллельно развиваются два процесса: полиморфный переход Fea ® Fe g ; растворение аустенита в цементите.

Представим общую схему превращения П (Ф +Ц) ? А1 ® (Ф + Ц + А)1 ® (А + Ц)2 ® ( А неоднородный )3 ® (А гомогенный)4 Образование зерен аустенита происходит с большей скоростью, чем растворение цементита перлита, поэтому необходима выдержка стали при температуре закалки для полного растворения цементита и получения гомогенного аустенита.

Из рис.6 видно, что фазовая кристаллизация приводит к измельчению зерна в стали. При этом чем дисперснее структура перлита (Ф +Ц) и чем выше скорость нагрева стали, тем больше центров зарождения аустенита, а, следовательно, возрастает дисперсность продуктов его распада. Увеличение дисперсности продуктов распада аустенита приводит к увеличению пластичности, вязкости, уменьшение чувствительности к концентраторам напряжений. Рассмотрим изменение структуры в стали при закалке в масле. При непрерывном охлаждении стали со скоростью большей чем критическая скорость (рис.5) аустенит превращается в мартенсит. Мартенситное превращение развивается в сталях с высокой скоростью (1000-7000м/с) в интервале температур Мн. Мк. При этом необходимо учитывать, что с увеличением % С точки Мн и Мк понижаются, в то время как введение кремния их повышает.

Из рис.7 видно, что температура Мн и Мк определяются в основном химическим составом стали. В результате закалки стали 65Г структура может иметь кроме мартенсита и некоторое количество остаточного аустенита. Возможность мартенситного превращения в стали объясняется наличием принципа структурного и размерного соответствия между аустенитом — плоскость (111) и мартенситом — плоскость (110), т.е. g ® a переход носит бездиффузионный характер. Превращение аустенита в мартенсит происходит путем кооперативного направленного сдвига только атомов железа на расстояние меньше межатомных. Полученный мартенсит представляет собой перенасыщенный твердый раствор углерода в a — железе и имеет тетрагональную кристаллическую решетку. Атомы углерода занимают в основном октаэдрические поры. Образование в результате закалки мартенсита приводит к большим внутренним напряжениям, повышению твердости, прочности (фазовому наклепу), однако при этом возрастает склонность стали к хрупкому разрушению, что требует проведения дополнительно последующего отпуска.

Превращение в закаленной стали при среднем отпуске (450 С)

Нагрев закаленной стали до температуры АС1 принято называть отпуском. Отпуск должен обеспечить получение в стали необходимые эксплуатационных свойств. Структура стали 65Г после закалки состоит из мартенсита и остаточного аустенита. При отпуске будет проходить одновременно несколько процессов:

1. Распад перенасыщенного твердого раствора мартенсита, при котором углерод выделяется в виде карбидов ( e — карбид, Fe3C ).

2. Распад остаточного аустенита, который превращается в мартенсит отпуска.

3. Выделение карбидной фазы Fe3C и ее последующая коагуляция.

4. Уменьшение плотности дефектов кристаллического строения.

5. Снимаются внутренние напряжения.

Рассмотрим последовательность процессов при отпуске с повышением температуры: До 800С диффузионная подвижность атомов мала и распад аустенита идет медленно.

Первое превращение при отпуске развивается в диапазоне 80. 2000С и приводит к формированию структуры отпущенного мартенсита — смеси пересыщенного углеродом a — раствора и когерентных с ними частиц e — карбида.

В результате этого существенно меняется тетрагональность мартенсита ( часть углерода выделяется в виде метастабильного e — карбида ), удельный объем, снижаются внутренние напряжения (рис.8).

Второе превращение при отпуске развивается в интервале температур 200. 2600С (3000С) и состоит:

1) в превращении остаточного аустенита в отпущенный мартенсит;

2) в дальнейшем распаде отпущенного мартенсита: уменьшается степень его перенасыщенности до 0,15. 0,2% С, начинается преобразование e — карбида в цементит и его обособление, разрыв когерентности;

3) в снятии внутренних напряжений;

4) в связи с переходом остаточного аустенита в отпущенный мартенсит имеет место некоторое увеличение объема.

Третье превращение при отпуске развивается в интервале 300. 4000С. При этом заканчивается распад отпущенного мартенсита и процесс карбидообразования.

Формируется карбидоферритная смесь, существенно снимаются внутренние напряжения; повышение температуры отпуска выше 4000С активизирует процесс коагуляции карбидов, что приводит к уменьшению дисперсности ферритоцементитной смеси.

Структуру стали после низкого отпуска (до 2500С) называют отпущенным мартенситом. Структуру стали после среднего отпуска 350. 5000С называют троститом отпуска. Структуру стали после высокого отпуска 500. 6000С называют сорбитом отпуска. В стали 65Г после полной закалки в масле и среднего отпуска при 4500С образуется структура тростита.

Состав и группа стали 110Г13

Для некоторых деталей (шары дробильных мельниц и т.к.) используется сталь 110Г13.