Влияние нагрева в интервале 80-1150°С на микроструктуру и физико-механические свойства стали У8

3.1 Влияние нагрева в интервале 80-1150°С на микроструктуру и

физико-механические свойства стали У8

В настоящей работе проводилось исследование влияния нагрева на свойства углеродистой стали У8 следующего химического состава

Таблица 3.1. Химический состав стали У8

Сталь брали в состоянии поставки.

Исследования проводились на цилиндрических образцах ГОСТ 1497-61.

Нагрев образцов проводили в лабораторных сушильных шкафах СНОЛ-3,5.3,5.3,5/3М с диапазоном автоматического регулирования температуры в рабочем пространстве 80-350°С, в лабораторных муфельных электропечах сопротивления СНОЛ-0,4.4/12-M2-У4.2.

Образцы нагревали от 100 до 1150°С с интервалом 50°С в течении 10 часов.

Охлаждение проводилось на воздухе.

После термической обработки исследовали механические свойства стали по ГОСТ 1497-13.

В работе кроме исследования влияния нагрева на механические свойства стали, исследовано также изменение плотности, твердости, микроструктуры стали У8.

Плотность измеряли методом гидростатического взвешивания. В качестве жидкости использовали дистилированую воду. Взвешивание проводилось на аналитических весах ВАР-200.

Для исследования изменения твердости проводили замеры на головках разорванных образцов. Твердость измеряли по Роквеллу на приборе типа ТК-1 стальным шариком.

Нагрузка 100кг, отсчет вели по шкале В.

Наблюдение за изменением микроструктуры и фотографирования шлифов, изготовлены из половинок порванных образцов, проводилось на микроскопе МБИ-6. Увеличение при фотографировании х110.

Данные по исследованию в форме таблиц и графиков представлены ниже.

3.1.1 Изменение механических свойств стали У8 после нагрева в интервале 80-1150°С

Характер изменения механических свойств стали У8 в зависимости от температуры нагрева показаны на рисунке 3.1.

Прочностные характеристики:

Исходные значения σ_в и σ_0,2 составляют 75,3 и 53,0 кг/мм². При температуре 80-100° значения σ_в и σ_0,2 падают до 63,5 и 39,5 кг/мм². Затем при температуре 150-300° происходит увеличение прочности четко выраженное на кривой предела прочности.

При 450° и выше происходит резкое снижение кривых, а затем резкий подъем до 94 и 62 кг/мм²  σ_в и σ_0,2 соответственно при температуре 850°. С дальнейшим повышением температуры значения предела прочности и текучести резко падают до 57 и 38,8 кг/мм² .

Характеристики пластичности:

Исходные значения: ψ=34,7%, δ=20,0%. При 80-100° ψ и δ повышаются до 25,7% и 44,3%. С увеличением температуры в интервале 200-350° наблюдается снижение пластичности, но все же пластичность остается несколько выше исходного значения.

Возрастание относительных удлинения и сужения продолжатся то 400 до 650°. При этом достигаются значения 49,7% для ψ и 26,3% для δ.

При дальнейшем повышении температуры ψ и δ резко снижаются вплоть до 850° (ψ=25,5%, δ=11,8%), а затем возрастает до значений 49,7% и 19,5% для относительных сужения и удлинения соответственно, при 1150°.     

Рисунок 3.1. Влияние нагрева на механические

свойства стали У8

3.1.2 Изменение микроструктуры стали У8 после нагрева в интервале 80-1150°С

Рис.3.2 а – исходная эвтектойдная структура характерная для стали У8.

100°, 150° - изменений структуры не наблюдалось

200°, 250° рис. 3.2  б, 300°, 350°, 400° - постепенное увеличение травимости перлита

450° - эвтектоид стал светлее

500°, 550°, 600° рис. 3.2  в – изменение травимости эвтектоида

650° - шлиф становится голубым

700° рис. 3.2  г – травимость усиливается. Остались очень маленькие островки голубого.

750°, 800°, рис. 3.2  д – появляются светлые ферритные участки

850° - травимость эвтектоида усиливается. Феррита еще немного 900°, 950° рис. 3.2  е, 1000°, 1050° рис. 3.2  ж – появляется обезуглероживание. С увеличением температуры количество ферритной составляющей растет.

1100° рис. 3.2  з – в головке образца образуется видманштедтова структура.

1150° - в головке еще более выраженная видманштедтова структура. В рабочей части чисто ферритная структура.

а

б

в

г

д

е

ж

з

Рисунок 3.2. Влияние нагрева в интервале 80-1150°С на микроструктуру стали У8

а-исходная структура; б-250°С; в-600°С; г-700°С; д-800°С; е-950°С; ж-1050°С; з-1100°С.

3.1.3 Изменение плотности и твердости стали У8 после нагрева в интервале 80-1150°

Изменение твердости и плотности в зависимости от нагрева дано в таблице 3.2.

Плотность с повышением температуры возрастает. В интервале 200-350° происходит особенно резкое возрастание и при 300° плотность равна γ=7,8100.

При 400° наблюдается некоторое снижение плотности, но все таки γ при 400°>γ_исх.

В интервалах 450-550 и 650-800 плотность возрастает резко, а при последующем повышении температуры почти не меняется.

Максимальное значение γ=7,8190 плотность достигает при 1000°.