Решение задачи: Термообработка стали 45 (Закалка и Нормализация)

Для выполнения задания выберем Вариант №2: Сталь 45. Заготовка — цилиндр диаметром \( D = 38 \) мм. Требуемая конечная твердость: 35-40 HRC. Ниже представлен расчет режимов термической обработки, оформленный для записи в тетрадь. 1. Характеристика материала Сталь 45 — качественная конструкционная углеродистая сталь. Содержание углерода около 0,45%. Критические точки: \( Ac_1 = 730^\circ C \), \( Ac_3 = 770^\circ C \). 2. Нормализация Назначается для устранения внутренних напряжений и подготовки структуры. Температура нагрева: \( T_{норм} = Ac_3 + (30...50)^\circ C = 770 + 40 = 810^\circ C \). Время нагрева и выдержки: Для диаметра 38 мм общее время в печи принимается из расчета 1 минута на 1 мм сечения, т.е. около 40 минут. Охлаждение: на спокойном воздухе. 3. Закалка Цель — получение структуры мартенсита. Температура нагрева: \( T_{зак} = Ac_3 + (30...50)^\circ C = 770 + 50 = 820^\circ C \). Время выдержки: после прогрева заготовки выдержка составляет около 15-20 минут для завершения фазовых превращений. Охлаждающая среда: Вода (так как сталь 45 имеет низкую прокаливаемость). Твердость после закалки: около 50-55 HRC. 4. Отпуск Для получения заданной твердости 35-40 HRC необходим высокий отпуск. Температура отпуска: Для достижения 35-40 HRC температура выбирается в диапазоне \( T_{отп} = 400...450^\circ C \). Время выдержки: 1,5 - 2 часа (из расчета 2-3 минуты на 1 мм сечения). Охлаждение: на воздухе. Протокол испытаний (Таблица 6) Вид обработки | Температура, \( ^\circ C \) | Время выдержки, мин | Среда охлаждения | Твердость Нормализация | 810 | 40 | Воздух | 190-210 HB Закалка | 820 | 20 | Вода | 50-55 HRC Отпуск | 430 | 90 | Воздух | 35-40 HRC Расчет времени нагрева (справочно): Общее время нагрева \( \tau \) можно рассчитать по упрощенной формуле: \[ \tau = a \cdot d \cdot \sqrt{k} \] где \( a \) — коэффициент (для электропечей \( a \approx 1.0...1.2 \)), \( d \) — диаметр в мм, \( k \) — коэффициент формы (для цилиндра \( k = 1 \)). \[ \tau = 1.0 \cdot 38 \cdot 1 = 38 \text{ минут} \]