Упрочнение углеродистой конструкционной стали Ст3

Территория рекламы

Министерство образования и науки Российской Федерации

Тверской государственный технический университет

Кафедра технологии металлов и материаловедения

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовой работе по дисциплине «Материаловедение»

Тема: Упрочнение углеродистой конструкционной стали Ст3

химико-термической обработкой

Вариант №3

Выполнил:

Булатов М.Т.

ФПИЭ ЭТК-14.05

1 курс

Приняла:

Доцент

Афанасьева Л.Е.

Тверь 2015

Содержание:

1)Введение

2)Расшифровать марку стали, указать температуру критических точек, химический состав, механические свойства и назначение стали .

3)Вычертить диаграмму состояния Fe-Fe3C и нанести вертикальную линию, соответствующую содержанию углерода в стали.

4)Термическая обработка

5)График термичсекой обработка

6)Описание предполагаемой структуры стали после термической обработки.

7)Заключение

Введение:

Материаловедение изучает закономерности, определяющие строение и свойства материалов в зависимости от их состава и условий обработки, и является одной из основных дисциплин, определяющих подготовки инженеров-машиностроителей.

Несмотря на все более широкое использование неметаллических материалов, металлы и сплавы останутся и в ближайшем будущем основным конструкционным и инструментальным материалом. В последнее время широкое применение нашли композиционные материалы на основе металлов, полимеров и керамики.

Теория термической обработки является частью металловедения. Главное в металловедении это учение о связи между строением и технически важными свойствами металлов и сплавов. при нагреве их охлаждении изменяется структура металлического материала, что обусловливаем изменение механических, физических и химических свойств и влияет на его повеление при обработке и эксплуатации.

2. Расшифруйте марку стали ст3, укажите температуру критических точек, химический состав, механические и технологические свойства и назначение стали.

Класс: Констуркционная углеродистая сталь обыкновенного качества

ГОСТ 380-2005

Температура критических точек, °С

Таблица 1.

Ac1

Ac3

Ar3

Ar1

735

854

835

680

Механические свойства проката по ГОСТ 535-2005 из стали Ст3

1.1 Прочностные свойства проката из стали Ст3 (Таблица 2)

Таблица 2

1.2 Ударная вязкость проката из стали Ст3 (Таблица 3)

Таблица 3

2.Химический состав

2.1 Легирующие элементы:

2.2 Примеси, не более:— хром: 0,30 %;— никель: 0,30 %;— медь: 0,30 %;— сера: 0,005 %;— фосфор: 0,04 %;— азот: 0,10 %.

3.Степень раскисления стали Ст3

Раскисление стали — процесс удаления из  жидкой стали, находящегося в ней кислорода. Кислород является вредной примесью, ухудшающей механические свойства металла.

Раскисление стали заключается в снижения растворимости кислорода в стали присадками элементов-раскислителей и создании условий для возможно полного удаления образующихся продуктов раскисления из жидкой стали.

Для раскисления сталей в основном применяют марганец, кремний и алюминий. Марганец является сравнительно слабым раскислителем. Кремний – более сильный раскислитель, чем марганец.  Алюминий является наиболее сильным раскислителем стали.

4.Свариваемость стали Ст3

Сталь Ст3 всех марок сваривается без ограничений. Способы сварки: ручная дуговая, автоматическая дуговая под флюсом и газовой защитой, электрошлаковая, контактно-точечная. Для толщины более 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

5. Режимы ковки стали Ст3

Температура начала ковки – 1300 °С.Температура конца ковки – 750 °С.Охлаждение на воздухе.

6. Склонность к отпускной хрупкости стали Ст3

Не склонна

7. Флокеночувствительность стали Ст3

Не чувствительна

8. Применение стали Ст3

Сталь Ст3кп применяют в основном для второстепенных и малонагруженных элементов сварных элементов и не сварных конструкций, работающих в интервале температур от минус 10 до 40 °С.

Стали Ст3пс и Ст3сп применяют в более ответственных случаях, например, для несущих и ненесущих элементов сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах.

Из сталей Ст3Гпс и Ст3Гсп изготавливают фасонный и листовой прокат толщиной до 36 мм для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале от -40 до + 45 °С, а также для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -40 до +45 °С.

9.Цементация-сталиповерхностное диффузионное насыщение малоуглеродистой стали углеродом с целью повышения твёрдости, износоустойчивости.

Цементации подвергают низкоуглеродистые (обычно до 0.2 % C) стали, процесс в случае использования твёрдого карбюризатора проводится при температурах 900—950 °С, при газовой цементации (газообразный карбюризатор) — при 850—900 °С.

После цементации изделия подвергают термообработке, приводящей к образованию мартенситной фазы в поверхностном слое изделия (закалка на мартенсит) с последующим отпуском для снятия внутренних напряжений.

Вычертите диаграмму состояния Fe-Fe3C и нанесите вертикальную линию, соответствующую содержанию углерода в стали.

Рисунок 1. Диаграмма состояния системы железо-цементит

Линия АВСD — линия ликвидус, линия AHJECF — солидус. Точка А соответствует температуре плавления железа (1 536ºС), точка D — температура плавления цементита (1 252ºС). Точки N и G соответствуют температурам полиморфного превращения железа.

В системе Fe-Fe3C на разных ярусах происходят эвтектичекое и эвтектоидное превращения. По линии ECF при температуре 1 147ºС происходит эвтектическое превращение: ЖС ↔ АЕ + ЦF . Образующаяся эвтектика называется ледебуритом.

Ледебурит (Л) — механическая смесь аустенита и цементита, содержащая 4,3% углерода.

По линии PSK при температуре 727ºС происходит эвтектоидное превращение: АС ↔ ФР + ЦК , в результате которого из аустенита, содержащего 0,8% углерода, образуется механическая смесь феррита и цементита. Эвтектоидное превращение происходит аналогично кристаллизации эвтектики, но не из жидкого, а из твердого раствора. Образующийся эвтектоид называется перлитом.

Перлит (П) — механическая смесь феррита и цементита, содержащая 0,8% углерода. Перлит состоит из пластинок цементита в ферритной основе, на травленном шлифе имеет блеск перламутра, отсюда и название — перлит. Зерно перлита состоит из параллельных пластинок цементита и феррита. Чем грубее и крупнее выделения цементита, тем хуже механические свойства перлита.

Аустенит, входящий в состав ледебурита, при температуре 727ºС также испытывает эвтектоидное превращение. Поэтому ниже температуры 727ºС ледебурит состоит из механической смеси перлита и цементита.

4. Термическая обработка.

Марка стали Сталь 3 (СТ 3, СТ3) относится к стали конструкционной углеродистой обыкновенного качества. Основной данного сплава является феррит, но в виду его недостаточной прочности и пластичности, в чистом виде он не используется и производится его насыщение углеродом. В сплаве используют так же никель, хром, медь, марганец, кремний, сера, фосфор и мышьяк. Прочность и пластичность этой марки зависит от количества фосфора и серы. Состав сплава и технология его производства определяют его основные физические и химические свойства. К качественным показателям конструкционной стали относят стойкость к коррозии, свариваемость. Сталь СТ 3 нефлокеночувствительна, хорошо поддается сварке, не обладает отпускной хрупкостью.

Для улучшения определенных свойств не изменяя их химический состав, прибегают к термической обработке метала. Металл подвергается сильному нагреву, выдерживается и охлаждается в жидкой среде. Таким образом можно продлить эксплуатационный срок изделия, изменить массу, габариты, увеличить выносливость к напряжению. При термообработке сплав меняет механические свойства и в горячей форме может принять любую требуемою форму.

Выделяют три разновидности термообработки стали: отжиг, закалка и отпуск. Отжиг применяется для получения равновесной структуры и уменьшения ее пластичности. Закалка стали представляет собой термообработку с целью получения неравновесной структуры и максимальной твердости.

Отпуск стали позволяет снизить ее внутренние напряжения, полученные во время закалки с полиморфным превращением. Функции и свойства зависят от приобретенных характеристик структуры сплава.

5.График термической обработки

Рис. 2. График термической обработки

Рис.3. Зависимость твердости некоторых углеродистых сталей от температуры отпуска

Содержание углерода : 1 - 0,2; 2 - 0,4; 3 – 0,6;4 – 0,8;5 – 1.0; 6 – 1.2

6.Описание предполагаемой структуры стали после термической обработки.

Мартенсит — микроструктура игольчатого (пластинчатого) вида, а также реечного (пакетного) наблюдаемая в закалённых металлических сплавах и в некоторых чистых металлах, которым свойственен полиморфизм. Мартенсит — основная структурная составляющая закалённой стали; представляет собой упорядоченный пересыщенный твёрдый раствор углерода в α-железе такой же концентрации, как у исходного аустенита. С превращением мартенсита при нагреве и охлаждении связан эффект памяти металлов и сплавов. Назван в честь немецкого металловеда Адольфа Мартенса.

Карбиды — соединения металлов и неметаллов с углеродом. Традиционно к карбидам относят соединения, где углерод имеет большую электроотрицательность, чем второй элемент (таким образом из карбидов исключаются такие соединения углерода, как оксиды, галогениды и т.п.)

Троостит является высокодисперсной смесью феррита и цементита с твердостью 40 HRC.

Сорби́т — одна из структурных составляющих сталей ; представляет собой смесь феррита и цементита с твердостью 30 HRC.

7.График химико-термической обработки.

Заключение:

Сталь марки Ст3 содержит углерода менее 0,3 %. Следовательно упрочняющая обработка - цементация, закалка и низкотемпературный отпуск. В результате сталь будет иметь твердую износостойкую поверхность со структурой мартенсит и карбиды и твердостью выше 60HRC и пластичную вязкую сердцевину с твердостью 30-42 HRC и структурой троостит или сорбит.

Список используемой литературы:

1. Арзамасов Б.Н., Макарова В.И., Мухин Г.Г. Материаловедение:

Учебник для вузов – 3-е издание. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002

2. Материаловедение и технология металлов. Фетисов Г.П,,

Карпман М.Г., Матюнин В.М. М.: Высшая школа, 2000.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Скачать

курсовая666.docx

курсовая666.docx
Размер: 755.1 Кб

Бесплатно Скачать

Пожаловаться на материал

Курсовая работа по дисциплине «Материаловедение». Пояснительная записка. Тема: Упрочнение углеродистой конструкционной стали Ст3. Расшифровать марку стали. Вычертить диаграмму состояния. График термичсекой обработка

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Экзаменационные вопросы по дисциплине «Психология управления»

Основы идеологии

Основы идеологии белорусского государства. Ответы. Идеологический механизм государства и формы правления Республики Беларусь, совокупность идей. Идеологические центры и учреждения Республики Беларусь РБ.

Декоративно-прикладное искусство ДПИ.

Истоки, история и основные этапы становления и развития ДПИ. Технология изготовления «холодного» батика. Виды народного ДПИ. Его своеобразие и художественная ценность. Технология изготовления горячего батика.

Нарушение мозгового кровообращния

Регионалистика

Экономическая география. Развитие регионов. Народное хозяйство Российской Федерации РФ. Обоснование условий формирования народно-хозяйственного комплекса НХК. Научно-технический прогресс НТП.

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok