125721 (Получение заданной структуры стали 30ХГС)

1. Характеристика стали 30 ХГС

1.1 Марочный химический состав

1.2 Критические точки

1.3 Области применения изучаемой стали

Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный, калиброванный пруток, шлифованный пруток и серебрянка, лист тонкий, полоса, поковки и кованные заготовки, трубы.

Назначение – различные улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, тормозные ленты моторов, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали.

Температура ковки, ^оС: начала 1240, конца 800. Сечения до 50 мм охлаждаются в штабелях на воздухе, 51–100 мм – в ящиках.

Свариваемость – ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, АрДС, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка, КТС без ограничений.

Флокеночувствительность – чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости – склонна.

2. Режимы термической обработки для получения следующих структур:

2.1 Получение структуры перлит + феррит

Нагреваем сталь до температуры ≈ 870⁰С. При нагреве до такой температуры сплав переходит в однофазное состояние – однородный аустенит. Затем необходимо непрерывно охлаждать сплав со скоростью V < V_нкз. При этом сначала выделиться избыточный феррит при пересечении линии выделения избыточной α – фазы, а после пересечения линии начала превращения по первой ступени начнет выделяться перлит. Перлит будет выделяться до полного исчерпания исходной фазы. После пересечения линии конца превращения по первой ступени, и дальнейшего охлаждения до комнатной температуры с произвольной скоростью, получается заданная структура – перлит и феррит.

2.2 Получение перлита с минимальным количеством феррита

Нагреваем сталь выше температуры А_с3, для получения однородной структуры – аустенита. После этого делаем выдержку, затем охлаждаем со скоростью V_вкз до температуры Т = 720 ⁰С и делаем изотермическую выдержку до конца перлитного превращения. Затем произвольно охлаждаем. В результате феррит выделиться в минимальном количестве, а аустенит превратиться в перлит.

2.3 Получение мелкоигольчатого мартенсита

Нагреваем сталь выше температуры А_с3 примерно на 20 – 40 ⁰С для получения в структуре мелкозернистого аустенита. Затем охлаждаем со скоростью V > V_вкз. При температуре ниже температуры М_н в структуре будет мелкоигольчатый мартенсит.

2.4 Получение крупноигольчатого мартенсита

Нагреваем сталь значительно выше температуры А_с3 примерно до температуры около 900⁰С для получения в структуре крупнозернистого аустенита. Затем охлаждаем со скоростью V > V_вкз. При температуре ниже температуры М_н в структуре будет крупноигольчатый мартенсит.

2.5 Получение структуры мартенсит и феррит

Нагреваем сталь в межкритический интервал температур: А_с1 – А_с3, для получения в структуре аустенита с ферритом, потом охлаждаем со V > V_вкз. До t=730⁰С и делаем изотермическую выдержку пока не начнется выделение избыточного феррита и затем охлаждаем. При температуре ниже температуры М_н в структуре будет мартенсит и феррит.

2.6 Получение структуры феррит, троостит и мартенсит (с различным соотношением структурных составляющих)

Для получении такой структуры необходимо нагреть сталь до температуры аустенизации(Ac3), затем охлаждение со V > V_вкз до 700⁰С и выдержка 5 мин, при этом выделяется феррит. Затем охлаждение со V > V_вкз до 580 ⁰С и выдержка 2 мин, при этом выделяется тростит. Т.к. линия конца перлитного превращения не была пересечена, то оставшийся аустенит превратиться в мартенсит.

2.7 Получение в структуре мартенсита и продуктов промежуточного превращения в верхнем и нижнем районе температур второй ступени (на разных стадиях распада)

Нагреваем сталь в однофазную аустинитную область, а затем охлаждаем со скоростью V > V_вкз до Т= 470 ⁰С 20 с изотермической выдержкой 3 с для получения верхнего бейнита, затем быстрым охлаждением до Т = 350 ⁰С и изотермической выдержкой 30 с для получения нижнего бейнита. Оставшийся аустенит превратится в мартенсит при охлаждении со скоростью V > V_вкз.

2.8 Получение структуры сорбит отпуска

Исходной структурой является мартенсит. Для получения сорбита отпуска отпуск следует проводить при температуре 650 ⁰С. Выдержка при этой температуре должна составлять 30 мин для снятия остаточных напряжений, возникающих в результате закалки на мартенсит. После этого необходимого охладить сталь, при относительно небольшой скорости, например, на воздухе при комнатной температуре.

Список используемой литературы

1. Справочник по машиностроительным материалам. Под редакцией Г.И. Погодина – Алексеева.

2. Специальные стали. Гольштейн Н.О., Грачев С.В., Векслер Ю.Г.

3. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. А.А. Попов, Л.Е. Попова.

4. Металловедение, термообработка и рентгенография. Новиков И.И. Строганов Г.Б., Новиков А.И.

5. Металловедение и термическая обработка металлов. Лахтин Ю.М.