Теория термической и химико-термической обработки

Московский государственный технический университет  
имени Н.Э. Баумана 

 
 
 
В.Н. Симонов, Ю.А. Пучков,  
П.П. Андреев 
 
 
 
 
ТЕОРИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ  
И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 
 
Под редакцией С.А. Герасимова 
 
 
Методические указания  
к лабораторным работам по курсу  
«Технология обработки и модификации материалов» 
 
 
 
 
 
 
 

Москва 2014 

УДК 621.78 
ББК 34.651 
         С37 
 
Издание доступно в электронном виде на портале e-book.bmstu.ru 
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/47/book179.html 

Факультет «Машиностроительные технологии» 

Кафедра «Материаловедение» 

Рекомендовано Учебно-методической комиссией 
факультета «Машиностроительные технологии» 
МГТУ им. Н.Э. Баумана 

Авторы: В.Н. Симонов, Ю.А. Пучков, П.П. Андреев 

Рецензент 
канд. техн. наук, доцент И. В. Кириллов 
 
     
Симонов В.Н.  
Теория термической и химико-термической обработки : 
метод. указания к лабораторным работам по курсу «Технология обработки и модификации материалов» / В. Н. Симонов, 
Ю. А. Пучков, П. П. Андреев ; под ред. С. А. Герасимова. —  
М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. — 35, [5] с. : ил. 
ISBN 978-5-7038-3878-5 

Рассмотрены основные технологические процессы термической и химико-термической  обработки углеродистых и легированных сталей различного функционального назначения,  влияние  
технологических параметров на структуру и свойства материалов, 
оптимальные режимы процессов. 
Для студентов третьего курса МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся по специальности «Материаловедение в машиностроении». 
                                                                                                        
                                                                                                          УДК 621.78 
  ББК 34.651 
 
 
 
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014 
© Оформление. Издательство 
ISBN 978-5-7038-3878-5                                  МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014 

С37 

Р а б о т а  №  1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ  
КРИТИЧЕСКИХ ТОЧЕК ПРИ НАГРЕВЕ СТАЛЕЙ 

Цель работы — определение критических точек доэвтектоидных, заэвтектоидных и эвтектоидных углеродистых и легированных сталей методом пробных закалок; исследование влияния легирующих элементов на положение критических точек. 

Теоретическая часть 

Знание критических точек необходимо для расчета характеристик превращений и задания режима термической обработки. 
Поскольку в углеродистых сталях примеси мало влияют на положение критических точек, для их определения можно использовать с некоторым приближением диаграмму железо—углерод. Однако при увеличении содержания в сталях марганца (свыше 0,7 %) 
или кремния (свыше 0,6 %), а также введении других легирующих 
элементов (например, никеля, хрома) положение критических точек значительно изменяется. 
Необходимость экспериментального определения критических 
точек возникает: 
1) когда отсутствуют диаграммы состояния многокомпонентных систем; 
2) при разработке новых составов и марок сталей; 
3) в случае плавок сложнолегированных сталей, критические 
точки которых требуют корректировки, т. е. возможные отклонения в содержании отдельных элементов от среднего состава существенны. 
Для поиска критических точек применяют методы пробных 
закалок, дилатометрический, дифференциальный термический и 
резистометрический. Метод пробных закалок наиболее прост, но менее точен. Он состоит в том, что образцы нагревают до определенных 
температур, повышая их с интервалом 10…15 °С, затем быстро 
охлаждают в воде. В зависимости от фазовых превращений при 

нагреве и последующем охлаждении изменяется твердость стали. 
Так, при обработке доэвтектоидной стали (например, с 0,4 % углерода) до температуры ниже точки Ас1 структура не изменяется и 
твердость не повышается, она может даже несколько снизиться, 
если сталь была недостаточно отпущена или отожжена. 
Твердость возрастает, если сталь нагреть несколько выше точки Аc1 и охладить в воде. Тогда при нагреве она получает структуру феррит + аустенит, которая при охлаждении превращается в 
структуру феррит + мартенсит. Образование мартенсита увеличивает твердость. При дальнейшем нагреве вплоть до Аc3 твердость 
возрастает, так как количество мартенсита увеличивается. В случае закалки от температуры Аc3 структура полностью мартенситная и не изменяется при дальнейшем повышении температуры, 
твердость сохраняется постоянной. 
Для заэвтектоидных сталей изменение твердости также зависит 
от фазовых превращений. Однако метод оказывается недостаточно 
чувствительным для нахождения температуры в точке Аrm. 
Задание: 
1) определить температуры критических точек для углеродистых и легированных сталей; 
2) рассчитать доверительный интервал температуры критических точек. 

Порядок выполнения работы 

1. Получить образцы (5 шт.) углеродистых сталей в отожженном состоянии без указания марки: 
а) чтобы использовать минимальное количество образцов и 
повысить точность определения температур критических точек 
для углеродистых сталей (± 5 °C), перед назначением температур 
пробных закалок приблизительно установить состав сталей «по 
искре», уточнив его металлографическим методом. Зная приблизительный химический состав сталей из диаграммы состояния железо—углерод, ориентировочно наметить температуры критических 
точек, а также интервал температур пробных закалок. Закалку 
проводить начиная с температуры ниже точки Aс1, постепенно повышая ее; 
б) перед загрузкой в печь измерить твердость (шкала HRB, 
одного-двух образцов по Роквеллу). Полученные значения перевести в твердость по Бринеллю;