126222 (593207), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Рис. 24. Распределение значений микротвердости по глубине обезуглероженного слоя для образца из стали 4Х5МФ1С, закаленного с температуры 950оС
Рис. 25. Распределение значений микротвердости по глубине обезуглероженного слоя для образца из стали 4Х5МФ1С, закаленного с температуры 1 000оС
Рис. 26. Распределение значений микротвердости по глубине обезуглероженного слоя для образца из стали 4Х5МФ1С, закаленного с температуры 1 050оС
Рис. 27. Распределение значений микротвердости по глубине обезуглероженного слоя для образца из стали 4Х5МФ1С, закаленного с температуры 1 070оС
Рис. 28. Распределение значений микротвердости по глубине обезуглероженного слоя для образца из стали 4Х5МФ1С, закаленного с температуры 1 100оС
На приведенных графиках (рис. 24–28) видно, что глубина обезуглероженного слоя при температуре нагрева под закалку 950°C достигает 0,10 мм, при 1 000°C – 0,12 мм, при 1 050оС – 0,12 мм, при 1 070оС – 0,16 мм и при 1 100оС – 0,18 мм. Зависимость глубины обезуглероживания от температуры закалки представлена на рис. 29.
Приведенная кривая зависимости обезуглероживания от температуры закалки, полученная по результатам измерения микротвердости, качественно совпадает с аналогичной кривой на рис. 23, то есть обезуглероживание возрастает с увеличением закалочной температуры.
Для удобства сравнения результаты определения обезуглероживания с помощью измерения твердости и микротвердости сведены в таблицу 25.
Рис. 29. Зависимость глубины обезуглероженного слоя от температуры закалки
Таблица 25. Зависимость глубины обезуглероживания от температуры закалки по результатам измерения твердости HRC и микротвердости
Маркировка образца | 1 | 12 | 24 | 42 | 59 |
Температура закалки, оС | 950 | 1 000 | 1 050 | 1 070 | 1 100 |
Твердость HRC | 45 | 49 | 51 | 50 | 54 |
Глубина обезуглероженного слоя, мм | 0,10 | 0,12 | 0,14 | 0,16 | 0,18 |
Значение микротвердости, МПа | 4248 | 4746 | 4914 | 4929 | 5384 |
Глубина обезуглероженного слоя, мм | 0,10 | 0,12 | 0,12 | 0,14 | 0,18 |
3.5 Влияние температуры закалки на аустенитное зерно
Качество стали и ее термической обработки удобно контролировать по величине действительного аустенитного зерна. Допустимая величина зерна неодинакова для сталей разных структурных классов. Как правило, рекомендуется зерно баллов 11–9,5 для штамповых сталей нормальной теплостойкости и 11–10 для сталей повышенной теплостойкости [1].
В данной работе аустенитное зерно было выявлено методом окисления (см. п. 2.2.5.). В качестве травителя применялся пятипроцентный раствор пикриновой кислоты с добавками алкил-сульфата натрия.
Для определения величины аустенитного зерна методом секущих при каждой температуре было просмотрено пять полей зрения. В таблице 26 дано количество зерен по длине линейки, имеющей сто делений.
Цена делений шкалы окуляр – микрометра, если число совмещенных делений объект – микрометра с = 100, а число совмещенных делений окуляр – микрометра а = 85
Z = (100/85) × 0.01 = 0,012 мм.
Величину аустенитного зерна при каждой температуре рассчитывали по формуле (2) учитывая, что длина линейки окуляр – микрометра L = 100.
Таблица 26. Результаты оценки размера зерна методом секущих
Количество зерен | |||||||
Температура закалки, оС | 950 | 1 000 | 1 050 | 1 070 | 1 100 | ||
№ поля зрения | 1 | 131 | 111 | 92 | 75 | 56 | |
2 | 149 | 114 | 74 | 82 | 63 | ||
3 | 152 | 128 | 82 | 72 | 68 | ||
4 | 137 | 124 | 87 | 69 | 57 | ||
5 | 172 | 123 | 84 | 77 | 66 | ||
Среднее количество зерен | 148,2 | 120,0 | 83,9 | 75,0 | 60,0 | ||
Размер зерна, мм | 0,008 1 | 0,010 | 0,014 | 0,016 | 0,020 |
Видно, что с ростом температуры размер зерна увеличивается (см. рис. 31).
Рис. 31. Зависимость размера аустенитного зерна от температуры закалки
При температуре закалки 950 и 1 000°C обеспечивается достаточно мелкое зерно, соответствующее баллу 10–11. При дальнейшем повышении температуры балл зерна уменьшается до 9–10 (при 1 050оС) и до 8–9 (при 1 100 и 1 070оС).
В работе была проведена также оценка величины зерна аустенита с помощью метода хорд. Число произведенных замеров хорд для каждого образца не менее 150. Полученные данные и их статистическая обработка представлены в таблицах 27–31.
Таблица 27. Определение величины аустенитного зерна стали 4Х5МФ1С после закалки на температуру 950оС
№ размерной группы | Размер хорд di, мм | Количество хорд данного размера ni | Относительная доля длин хорд по данной группе, % |
1 | до 0,002 5 | 4 | 0,5 |
2 | 0,002 5–0,005 | 5 | 1,5 |
3 | 0,005–0,007 5 | 48 | 22 |
4 | 0,007 5–0,010 | 39 | 24 |
5 | 0,010–0,012 5 | 17 | 13 |
6 | 0,012 5–0,015 | 17 | 16 |
7 | 0,015–0,017 5 | 12 | 13 |
8 | 0,017 5–0,020 | 8 | 10 |
Всего | 150 | 100 | |
Средний размер хорды, мм | |||
0.007 5 | |||
Среднее квадратичное отклонение результата Sx | |||
0,008 3 | |||
Относительная ошибка ε, % | |||
17,0 |
Видно, что в исследуемой структуре наибольшее количество зерен приходится на две размерные группы: 0,005–0,007 5 мм и 0,007 5–0,010 мм (табл. 27).
Рис. 32. Гистограмма распределения длин хорд зерен аустенита для образца, закаленного на температуру 950оС
Таблица 28. Определение величины аустенитного зерна стали 4Х5МФ1С после закалки на температуру 1 000оС
№ размерной группы | Размер хорд di, мм | Количество хорд данного размера ni | Относительная доля длин хорд по данной группе, % | ||
1 | до 0,002 5 | 2 | 0,2 | ||
2 | 0,002 5–0,005 | 2 | 0,3 | ||
3 | 0,005–0,007 5 | 25 | 6 | ||
4 | 0,007 5–0,010 | 52 | 17 | ||
5 | 0,010–0,012 5 | 40 | 16 | ||
6 | 0,012 5–0,015 | 35 | 16 | ||
7 | 0,015–0,017 5 | 24 | 13 | ||
8 | 0,017 5–0,020 | 19 | 12 | ||
9 | 0,020–0,022 5 | 4 | 3 | ||
10 | 0,022 5–0,025 | 11 | 9 | ||
11 | 0,025–0,027 5 | 3 | 3 | ||
12 | 0,027 5–0,030 | 5 | 4,5 | ||
Всего | 222 | 100 | |||
Средний размер хорды, мм | |||||
0,010 | |||||
Среднее квадратичное отклонение результата Sx | |||||
0,005 7 | |||||
Относительная ошибка ε, % | |||||
7,0 |
Наибольшее количество зерен приходится на размерные группы: 0,007 5–0,010 и 0,010–0,012 5 мм (см. табл. 28).
Рис. 33. Гистограмма распределения длин хорд зерен аустенита для образца, закаленного на температуру 1 000оС
Таблица 29. Определение величины аустенитного зерна стали 4Х5МФ1С после закалки на температуру 1 050оС
№ размерной группы | Размер хорд di, мм | Количество хорд данного размера ni | Относительная доля длин хорд по данной группе, % | ||
1 | до 0,002 5 | 2 | 0,2 | ||
2 | 0,002 5–0,005 | 5 | 0,8 | ||
3 | 0,005–0,007 5 | 8 | 1 | ||
4 | 0,007 5–0,010 | 15 | 3 | ||
5 | 0,010–0,012 5 | 48 | 13 | ||
6 | 0,012 5–0,015 | 53 | 17 | ||
7 | 0,015–0,017 5 | 43 | 16 | ||
8 | 0,017 5–0,020 | 12 | 5 | ||
9 | 0,020–0,022 5 | 20 | 10 | ||
10 | 0,022 5–0,025 | 18 | 10 | ||
11 | 0,025–0,027 5 | 12 | 7 | ||
12 | 0,027 5–0,030 | 14 | 9 | ||
13 | 0,030–0,032 5 | 5 | 4 | ||
14 | 0,032 5–0,035 | 2 | 2 | ||
15 | 0,035–0,037 5 | 3 | 2 | ||
Всего | 260 | 100 | |||
Средний размер хорды, мм | |||||
0,015 | |||||
Среднее квадратичное отклонение результата Sx | |||||
0,006 1 | |||||
Относительная ошибка ε, % | |||||
4,0 |
Наибольшее количество зерен приходится на три размерные группы, которые охватывают интервал 0,010–0,017 5 мм (см. табл. 29).