Методология применения физических и механических способов контроля на примере низкоуглеродистой стали марки 20
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?ля заэвтектоидных сталей применяют неполную закалку, так как наиболее благоприятная структура этих сталей достигается тогда, когда включения вторичного цементита имеют форму сфероидов- зернистую форму и отсутствует сетка цементита по границам зерен, так как она увеличивает хрупкость. При закалке стараются получать мартенситную структуру (пересыщенный твердый раствор в ?Fe.) В зависимости от скорости охлаждения можно получить различные структуры. Время закалки будет выражаться из зависимости 1 минута нагрева на 1 мм сечения образца. Время выдержки 1/5 от времени нагрева.
Отпуск - является заключительной операцией термической обработки, состоящей из нагрева стали выше 160С его критической точки Ас1 с последующим охлаждением, при котором формируется окончательная структура стали. Отпуск проводится после закалки. Различают низкий, средний и высокий отпуск. Низкий отпуск проводят при 150-200С. Целью низкого отпуска является снижение внутренних напряжений и некоторое уменьшение хрупкости мартенсита при сохранении высокой твердости и износостойкости детали. Структура представляет собой мартенсит отпуска. Средний отпуск проводят при 350-450С. Целью является некоторое снижение твердости при значительном увеличении предела упругости. Структура представляет собой троостит отпуска, обеспечивающий высокие пределы прочности, упругости и выносливости, а также улучшение сопротивляемости действию ударных нагрузок. Высокий отпуск проводят при 550-650С. Цель- достижение оптимального сочетания прочностных, пластический и вязких свойств. Структура- однородный сорбит отпуска с зернистым цементитом.
Выбор режима термической обработки.
Для стали марки 20 была выбрана полная закалка при температуре 850 С в течении 12 минут. Такой выбор термической обработки стали обусловлен тем, что нам необходимо было получить мартенситную структуру, с максимально высокой твердостью, а при применении неполной закалки наличие феррита в структуре закаленной доэвтектоидной стали только уменьшит твердость. Предварительно образцы были заклеймены с торцов.
4. Испытания материала образцов на ударную вязкость и сопротивление растяжения.
Рисунок 3 На рисунке изображена схема устройства и способ установки образца для испытаний, где 1 маятник; 2 - образец; 3 - стрелка; 4 - шкала.
На образце перед испытанием предварительно делают треугольный миллиметровый надрез в средней части для того, чтобы обозначить место начала разрушения при ударе маятника.
Ударная вязкость - способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки. Основным отличием ударных нагрузок от испытаний на растяжение-сжатие или изгиб является гораздо более высокая скорость выделения энергии. Таким образом, ударная вязкость характеризует возможности материала по быстрому поглощению энергии. Испытания проводятся на приборе, называемого маятниковый копёр. Прибор основан на превращении потенциальной энергии поднятого тяжёлого маятника в энергию разрушения металлического образца.
Испытания на ударную вязкость.
Ранее разрушение рассматривалось как заключительная мгновенная стадия нагружения, которая не может быть остановлена. В настоящее время выявлено, что стадия разрушения с момента выявления повреждения может составлять до 90 % долговечности конструкции. Разрушение твердого тела представляет собой разрыв межатомных связей с образованием новых поверхностей. Если разрыв межатомных связей происходит перпендикулярно плоскости разрушения, то такое разрушение происходит сколом или отрывом. Если разрыв связей идет под действием силы, приложенной параллельно плоскости разрушения, то происходит разрушение сдвигом или скольжением. При этом характер разрушения зависит также от температуры, скорости диффузии, напряженного состояния, чистоты металла и т.д. В зависимости от степени пластической деформации перед разрушением различают два основных вида разрушения: хрупкое и вязкое. Хрупкое разрушение происходит путем отрыва или скола, когда плоскость разрушения перпендикулярна нормальным напряжениям. Такое разрушение начинается от какого-либо дефекта, вблизи которого развивается концентрация напряжений, превосходящих теоретическую прочность материала. Под действием нормальных напряжений происходит упругая деформация кристаллической решетки, а после достижения предельной степени ее искажения происходит последовательный разрыв межатомных связей с отрывом одной плоскости от другой. У достаточно пластичных материалов, характеризующихся релаксацией напряжений, местные концентрации напряжений вблизи дефектов оказываются недостаточными и развитие скола не происходит. Вязкое разрушение происходит путем сдвига под действием касательных напряжений. Плоскость скольжения располагается под углом 45 к направлению главных нормальных напряжений. Характерными признаками вязкого и хрупкого разрушений являются:
величина работы разрушения
вид трещины и поверхности разрушения
скорость распространения трещины
При разрушении по хрупкому механизму затрачивается значительно меньшая работа на процесс самого разрушения, чем при вязком, т.к. начавшееся хрупкое разрушение является самопроизвольным процессом. Оно происходит за счет высвобождения накопленной в системе упругой энергии. И поэтому для распространения трещины не требуется подвод энергии извне. При вязком разруш?/p>