Методология применения физических и механических способов контроля на примере низкоуглеродистой стали марки 20

126

850

321

200

319

2.3

126

850

332

200

321

2.4

126

850

321

400

228

2.5

126

850

321

400

228

2.6

126

850

321

600

166

2.0

126

850

311

600

166

сталь термообработка вязкость



Рисунок 13 Диаграмма железо-углерод

Рисунок 14 Образец ударный

Образец	Работа излома, Дж	Ударная вязкость ,
2.3	65	650000
2.4	230	2300000
2.6	300	3000000

Предварительно все 3 образца были подвергнуты закалке и отпуску. На рабочей части образцов были нанесены метки. Благодаря им можно определить деформацию всей длины образца. Испытания проводились на прессе Гагарина.

К исследовательской работе приложены диаграммы растяжения 3-х образцов (приложение 2) для расчета всех описанных параметров. Результаты приведены в таблице Масштаб на диаграмме: 1 см-1 кН, 0,1 мм- 1см

Номер образца	Т тпуска,?С	lо, мм	?l, Мм	Dо, мм	dk, мм	Pb, кг	P0,2, Кг	Рт Кг	?b, МПА	?т(?0,2), МПА	?, %	?, %
2.9	200	32	2	9,8	4,85	3550	3270	-	118	-	6,25	75,5
2.8	400	32	5	9,8	3	2260	-	2110	75	70	15,6	87,5
2.12	600	32	10,2	9,8	2,85	1480	-	1280	49	42	31,8	91,5

- начальная длинна образца;

- удлинение образца;

- начальный диаметр образца;

- конечный диаметр образца(диаметр шейки);

- усилие максимальное;

- усилие предела текучести;

- предел прочности;

- площадь шейки;

- площадь поперечного сечения образца до испытания;

- предел текучести;

- площадь шейки

- относительное сужение

- относительное удлинение



Рисунок 15 Образец для испытания на разрыв.

Рентгеноструктурный анализ:

На рисунках представлены рентгенограммы трёх образцов стали марки 20 под номерами 2-3, 2-4 и 2-6 . Данные образцы выбраны с учётом различной температуры отпуска каждого из них (200, 400 и 600° С соответственно ).

Для того, чтобы определить угол дифракции необходимо:

- провести линию фона L

- провести линию, определяющую общий контур рентгенограммы.

-провести как можно больше линий, параллельных линии фона.

-каждую проведенную линию делим пополам и через середины проводим еще одну линию, которая определит высшую точку.

-проектируем высшую точку на ось абсцисс под углом 90⁰С к линии фона.

Параметр кристаллической решётки

H = 2 K = 2 L = 0

?=1,93729

Для образца 2-3 :

2? = , ? = , sin = 0.95424



Для образца 2-4 :

2? =, ? =, sin= 0.95486

Для образца 2-6 :

2? = , ? = , sin = 0. 95527

Растровый электронный микроскоп:

Фотографии, полученные с помощью РЭМ.

Заключение

В начале работы был получен образец из конструкционной малоуглеродистой стали. Первой целью являлось определение марки стали этого образца. Выявив структуру образца (перлит и феррит), замерев твердость (126 кгс/ по Бринеллю) и определив критические точки и (721 ?С и 825 ?С) из результатов дилатометрических испытаний, было установлено, что образец сделан из стали 20.

Далее образцы для испытаний на излом и растяжение были подвергнуты закалке (850 ?С, охлаждение в воде) и низкому(200 ?С), среднему(400 ?С), высокому(600 ?С) отпускам. Затем проводились испытания для установления зависимостей ударной вязкости, предела прочности, предела текучести от температуры отпуска. В результате:

После закалки твердость по Бринеллю: достигает 332 кгс/

После закалки и низкого отпуска сталь приобрела высокую твердость (321 кгс/ по Бринеллю), большой предел прочности (118 МПа), но относительно низкую ударную вязкость (650 кДж/).

После закалки и среднего отпуска сталь приобрела меньшую твердость (228 кгс/), меньший предел прочности (75 МПа) и гораздо большую ударную вязкость (2300 кДж/).

После закалки и высокого отпуска твердость и предел прочности, наименьшие из трех (166 кгс/ и 49 МПа), но величина ударной вязкости очень высока (3000 кДж/).

Однако, сталь 20 используется в таких условиях, в которых нужна высокая поверхностная твердость при вязкой сердцевине. Закалка и отпуск не могут удовлетворить эти условия. Это связано с тем, что сталь 20 - низкоуглеродистая, а при закалке в незащищенной среде происходит обезуглероживание, следовательно, углерода становится совсем мало. Поэтому для стали 20 применяется другой вид термической обработки.

Сначала проводится цементация до насыщения поверхностного слоя углеродом до 1,1-1,2%. После цементации структура стали следующая: в сердцевине феррит и перлит, на поверхности перлит и цементит. Но так как в процессе цементации, охлаждение деталей с 950 ?С до 500 ?С происходит вместе с ящиком (в ящике), то успевает выделиться сетка цементита. Для устранения сетки цементита проводится нормализация - нагрев выше Асm на 30-50?С и последующее охлаждение на воздухе с целью растворения цементита. Затем производится закалка (850?С) для получения мартенсита в поверхностном слое и низкий отпуск для снятия напряжений и получения мартенсита отпуска на поверхности. После всех этих операций структура стали следующая: поверхность - мартенсит отпуска, сердцевина - сорбит.

Таблица Результаты испытаний

Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.
Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.
Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.
Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.	Рис. Образец 2.3 Закалка 850?С,отпуск 200 ?С.

Список используемой литературы

1. «Практическое руководство по металографии судостроительных материалов»

2. «Материаловедение» Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Изд.: «Химиздат». 2004г.

3. Конспект лекций «Сопротивление материалов» Вакорин В.О.

4. «Практическое руководство по металлографии судостроительных материалов» А.И. Балуев, Л.А. Бозина, Г.И. Николаев, В.В.

5. Обуховский, К.И. Хвостынцев. Изд.: «Судостроение» 1982 г.

6. «Теория строения материалов» Методические указания к лабораторным работам. Панова Г.А. Изд.: СПБГМТУ 2000 г.

Размещено на allbest.ru