Методология применения физических и механических способов контроля на примере низкоуглеродистой стали марки 20
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
(?l/l)app=102*2*10-3/22=9,3*10-3
(?l/l)supp=5,2*10-7
(?l/l)sam=9,3*10-3+5,2*10-7(845-20)=9,73*10-3
?m(20,845)=9,73*10-3/825=11,8*10-6 oc-1R2=9*2*10-3/22=0,818*10-32R2=100oC
?v(20,845)=0,818*10-3/100=8,18*10-6 oc-1
Дополнительно рассчитаем коэффициенты для 5000С:
(?l/l)app=71*2*10-3/22=6,5*10-3
(?l/l)supp=5,98*10-7
(?l/l)sam=6,5*10-3+5,98*10-7(500-20)=6,79*10-3
?m(20,500)= 6,79*10-3/480=14,1*10-6 oc-1R3=2*10-3*33/22=3*10-3R3=200oC
?v(20,500)=3*10-3/200=15*10-6 oc-1
Рисунок 12 График зависимости коэффициентов линейного расширения от температуры.
Таблица 2: Показатели коэффициента линейного расширения
КоэффициентА1=741оСА2=845оС500 оС?m, oc-1 14,8*10-611,8*10-614,1*10-6?v, oc-1 14*10-68,18*10-615*10-6
Термическая обработка:
Для стали марки 20 была выбрана полная закалка при температуре 850 С в течении 12 минут, охлаждение в воде. Такой выбор термической обработки стали обусловлен тем, что нам необходимо получить мартенситную структуру, с максимально высокой твердостью, а при применении неполной закалки наличие феррита в структуре закаленной доэвтектоидной стали только уменьшит твердость. Температура закалки была выбрана с учетом того,что нам необходимо было попасть в зону мелкозернистого аустенита для получения оптимальной твердости. Время было выбрано с учетом 1 мин нагрева на 1 мм сечения образца. Диаметр разрывных образцов 11,6 мм, сторона ударных образцов квадратного сечения 10 мм. Предварительно образцы были заклеймены именно с торцов, а не на рабочей части, т. к. мы закаливали как разрывные, так и ударные образцы, а клеймы при испытаниях могут вызвать образования нежелательных трещин. Закалка проводилась в лабораторных печах типа СНОЛ.
Таблица 3 Показатели твердости стали марки 20 после термической обработки:
Номер образцаИсходная твердость, МПаТемп-ра закалки, СТвердость после закалки, МПаТемп-ра отпуска, СТвердость после отпуска, МПа2.11268503212003192.31268503322003212.41268503214002282.51268503214002282.61268503216001662.0126850311600166сталь термообработка вязкость
Рисунок 13 Диаграмма железо-углерод
Рисунок 14 Образец ударный
ОбразецРабота излома, Дж Ударная вязкость , 2.3 656500002.423023000002.63003000000
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 образцаТ тпуска,Сlо, мм?l, МмDо, ммdk, ммPb, кгP0,2, КгРт Кг?b, МПА?т(?0,2), МПА ?, %?, %2.92003229,84,8535503270-118-6,2575,52.84003259,832260-2110757015,687,52.126003210,29,82,851480-1280494231,891,5
- 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 :
? = , ? = , sin = 0.95424
Для образца 2-4 :
2? =, ? =, sin= 0.95486
Для образца 2-6 :
? = , ? = , 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 се?/p>