Углеродистые стали 45 и У8 после закалки и отпуска имеют структуру мартенсит отпуска и твердость: первая – 50 HRC, вторая – 60 HRC. Используя диаграмму состояния железо – карбид железа и учитывая превращения, происходящие в этих сталях в процессе закалки и отпуска, объясните, почему сталь У8 имеет большую твердость, чем сталь 45.
Закалка – термическая обработка – заключается в нагреве стали до температуры выше критической (А3 для доэвтектоидной и А1 – для заэвтектоидной сталей) или температуры растворения избыточных фаз, в выдержке и последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую.
В результате закалки из аустенита образуется неустойчивая, метастабильная структура мартенсит. Для стали 45 температура АС3 = 770°С, поэтому температуру закалки выбираем 810-840°С.
Для стали У8 критическая точка АС1 = 720°С, поэтому температура закалки равна 770-790°С.
Низкий отпуск снижает закалочные макронапряжения, мартенсит закалки переводится в отпущенный мартенсит, повышается прочность и немного улучшается вязкость без заметного снижения твердости. При отпуске уменьшается степень тетрагональности кристаллической решетки мартенсита вследствие выделения из нее углерода в виде -карбида.
Низкий отпуск для обеих сталей проводим при температуре 160-200С. Более высокие температуры применять не следует, так как это приводит к снижению твердости, статической и усталостной прочности, износостойкости изделий. Структура стали 45 – отпущенный мартенсит, стали У8 – отпущенный мартенсит + цементит (при доэвтектоидной концентрации углерода в стали У8 цементит выделяться не будет).
Рисунок 1 – Твердость мартенсита в
зависимости от содержания углерода
Из рисунка 1 видно, что сталь У8 (0,8-0,9% С) после закалки имеет большую твердость, чем сталь 45 (0,42-0,50% С).
