TERASE TERMOTÖÖTLUS (1)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
Materjalitehnika instituut
TÖÖ NR 5
TERASE TERMOTÖÖTLUS
2011
Töö eesmärk.
Tutvuda terase termotöötlemise tehnoloogiaga, selgitada välja terase süsinikusisalduse, jahutuskiiruse ja karastamisele järgneva noolutustemperatuuri mõju terase kõvadusele. Antud töös keskendutakse süsinikteraste termotöötlusele.
Karastamise ja noolutamise olemus ning tähtsuse lühike kirjeldus.
Karastamine – kuumutamine üle faasipiiri Ac1 või Ac3 (Acm) (vastavalt poolkarastus ja täiskarastus), kiire jahutamine (soolalahuses, vees, õlis). Terase tugevuse ja kõvaduse (konstruktsiooniterased) või kõvaduse ja kulumiskindluse (tööriistaterased) tõstmine.
Noolutamine – karastamisele järgnev kuumutus allpool faasipiiri Ac1. Temperatuuri valimisel lähtutakse soovitud kõvadusest/sitkusest. Suureneb terase sitkus, kuid vähenevad kõvadus ja
tugevus.
Töö metoodika kirjeldus.
1) Määrata katsekehade keemiline koostis (tabel 4.2) ning mõõta ühel katsekehal (iga terase korral) HRC kõvadus lähteolekus kolmes punktis. Kontrollida kõvadusmõõturi näite etalonplaadiga.
2) Määrata terase keemilise koostise järgi karastustemperatuur (joonis. 5.1) ja katsekeha kuju ning mõõtmete järgi kuumutuskestus (tabel 5.1).
3) Jaotada katsekehad vastavalt karastuskeskkonnale, tulemused tuua tabeli 5.4 kujul.
4) Karastuseks asetada üht marki terasest katsekehad metallist alusplaadil kuumutusahju, pärast seisutusaja möödumist jahutada katsekehad vastavalt tabelile 5.3 vees, õlis ja õhus ( normaliseerimine ), asetades need selleks keraamilisele plaadile.
5) Mõõta vees karastatud katsekehadel ühel kõvadus kolme jäljega ja teistel ühe jäljega. Kui olulist erinevust katsekehade kõvaduses ei ole, võib eeldada, et kõik mõõtmistulemused kirjeldavad homogeenset materjali, ja võib leida kõigi vees karastatud katsekehade mõõtmiste aritmeetilise keskmise. Enne kõvaduse mõõtmist puhastada katsekehade mõlemad baaspinnad lihvpaberi abil tagist.
6) Joonestada graafik HRC = f (vjaht), võttes jahtumiskiirusteks õhus 30 °C/s, õlis 150 °C/s ja vees 600 °C/s, selgitada tulemust (joonis 5.3) ning hinnata jahtumiskiiruse mõju kõvadusele.
7) Joonestada graafik HRC = f (C%), karastatud vees – lähtuvalt töös kasutatud kolmest erineva C sisaldusega teraste tulemustest, anda hinnang C-sisalduse mõju kohta terase karastatavusele.
8) Valida kasutusotstarbest (teatab õppejõud) nõutavad kõvadused (tabel 5.3) ning nendele vastavad noolutustemperatuurid ning noolutada katsekehad (joonis 5.5).
9) Peale noolutamist mõõta kõigi katsekehade kõvadus kolme jäljega (eelnevalt puhastada baaspinnad) ning joonestada graafik HRC = f (Tnool °C). Hinnata noolutustemperatuuri mõju terase kõvadusele. Kõik kõvadusarvud kanda tabelisse 5.5.
Katsetulemuste tabel.
Terase mark, C-sisaldus
Kõvadus lähteolekus HRC
Karastustemp
oC
Kuumutus-
kestus
Katsekehade arv karastus -
Keskkonna kohta
Nõutav kõvadus HRC
Saavutatud kõvadus HRC
1)
-4
800
4.8min
Õhk: 0
Õli: 0
Vesi: 1
63
64
2)
-4
800
4,8min
Õhk: 0
Õli: 1
Vesi: 0
60
35
3)
-4
800
4,8min
Õhk: 1
Õli: 0
Vesi: 0
60
16
4)
-4
800
4,8min
Õhk: 0
Õli: 0
Vesi: 1
63
64
5)
1,5
825
12min30s
Õhk: 0
Õli: 0
Vesi: 1
55
56
6)
-16
900
4min48s
Õhk: 0
Õli: 0
Vesi: 1
30
Ei ole karastatud
Terase süsiniku-sisaldus
Nõutav kõvadus
Noolutus -
temperatuur
Kuumutuskestus min
Saavutatud kõvadus HRC
0,6
30HRC
550oC
15
31
0,6
50HRC
300oC
15
55
Katsetulemuste graafik(1. tabel).
Katsetulemuste graafik (2. tabel).
Terase karastamisel tekkiva(te) struktuuri(de) kirjeldus (erinevate jahtumiskiiruste korral) ja noolutamisel tekkivate struktuuride kirjeldus (vastavalt valitud noolutustemperatuurile).
Karastamine – Enamasti soovitakse karastamise lõpptulemusena saada martensiitstruktuuri.
Väiksema jahtumiskiiruse korral saadakse karastamisel beiniit, mis on väga peen ferriidi-tsementiidi segu ja ei nõua järgnevat noolutust. Jahutuskiiruse valikul tuleb lähtuda järgmistest põhilistest seisukohtadest: peab olema võimalikult väike (et tekkivad sisepinged oleksid minimaalsed), kuid seejuures küllaldane vajaliku struktuuri ja soovitud omaduste saamiseks.
Noolutamine -