Реферат: Конспект лекций и ответы на экзаменационные вопросы по предмету Термическая Обработка

Теориятермообработки.

Термообработкой называется тепловое воздействие на металл сцелью направленного изменения его структуры и свойств.

Классификация видов термообработки:

Отжиг.

Отжигом называют термообработку, направленную на получение вметаллах равновесной структуры. Любой отжиг включает в себя нагрев доопределенной температуры, выдержку при этой температуре и последующее медленноеохлаждение. Цель отжига – уменьшить внутренние напряжения в металле, уменьшитьпрочностные свойства и увеличить пластичность. Отжиг делят на отжиг 1 рода и 2рода.

Отжиг 1 рода – это такой вид отжига, при котором непроисходит структурных изменений, связанных с фазовыми превращениями.

Отжиг 1 рода в свою очередь разделяют на 4 группы:

1. Гомогенизация– отжиг, направленный на уменьшение химической неоднородности металлов,образующейся в результате рекристаллизации. В отличие от чистых металлов, всесплавы после кристаллизации характеризуются неравновесной структурой, т.е. иххимический состав является переменным как в пределах одного зерна, так и впределах всего слитка.

Химическая неоднородность обусловлена различной температуройплавления исходных компонентов. Чем меньше это различие, тем более заметнахимическая неоднородность, получающаяся в слитке. Избавится от нее невозможно,можно только уменьшить. Для этого применяют высокотемпературный отжиг сдлительными выдержками (от 2 до 48 часов). При высокой температуре подвижностьатомов в кристаллической решетке высокая и с течением времени за счет процессовдиффузии происходит постепенное выравнивание химического состава. Однакоусреднение химического состава происходит в пределах одного зерна, т.е.устраняется в основном дендритная ликвация. Чтобы устранить зональную ликвацию(химическую неоднородность в пределах части слитка), необходимо выдерживатьслитки при данной температуре в течение нескольких лет. А это практическиневозможно.

В процессе отжига на гомогенизацию происходит постепенноерастворение неравновесных интерметаллидных фаз, которые могут образоваться врезультате кристаллизации с большой скоростью. При последующем медленномохлаждении после отжига такие неравновесные фазы больше не выделяются. Поэтомупосле гомогенизации металл обладает повышенной пластичностью и легко поддаетсяпластической деформации.

2. Рекристаллизационныйотжиг. Холодная пластическая деформация вызывает изменение структурыметалла и его свойств. Сдвиговая деформация вызывает увеличение плотностидефектов кристаллической решетки, таких как вакансии, дислокации.Образование ячеистой структурыпроисходит с изменением формы зерен, они сплющиваются, вытягиваются внаправлении главной деформации. Все эти процессы ведут к тому, что прочностьметалла постепенно увеличивается, пластичность падает, т.е. возникает наклепили нагартовка. Дальнейшая деформация такого металла невозможна, т.к.происходит его разрушение. Для снятия эффекта упрочнения применяютрекристаллизационный отжиг, т.е. нагрев металла до температур выше началакристаллизации, выдержку с последующим медленным охлаждением. Температура нагревазависит от состава сплава. Для чистых металлов температура началарекристаллизации tp=0,4Тпл,ºК, для обычных сплавов порядка 0,6Тпл, для сложных термопрочных сплавов0,8Тпл. Продолжительность такого отжига зависит от размеров детали и в среднемсоставляет от 0,5 до 2 часов. В процессе рекристаллизационного отжигапроисходит образование зародышей новых зерен и последующий рост этих зародышей.Постепенно старые деформированные зерна исчезают. Количество дефектов вкристаллической решетке уменьшается, наклеп устраняется, и металл возвращаетсяв исходное состояние.

Степень деформации определяет размер зерна после отжига.Если она близка к критической (e

кр=5-15%), то в результате после отжига вметалле возникают крупные зерна, что обычно нежелательно. Поэтому передрекристаллизационным отжигом деформацию металлов производят со степенью 30-60%.В результате получается мелкозернистая однофазная структура, обеспечивающаяхорошее сочетание прочности и пластичности. Увеличение степени деформации до80-90% вызывает появление в металле текстуры деформации. Послерекристаллизационного отжига текстура деформации меняется на текстурурекристаллизации. Как правило, это сопровождается резким направленным ростомзерна. Увеличение размеров зерна, т.е. снижение механических свойств, можетвызвать также слишком большая температура отжига или большая выдержка. Поэтомупри назначении режимов отжига необходимо использовать диаграммурекристаллизации.

Рекристаллизационный отжиг может применяться какпредварительная, промежуточная, так и как окончательная термообработка. Какпредварительная термообработка он применяется перед холодной деформацией, еслиисходное состояние металла неравновесное и имеет какую-то степень упрочнения.Как промежуточная операция рекристаллизационный отжиг применяется междуоперациями холодной деформации, если суммарная степень деформации слишкомвелика и запасов пластичности металла не хватает. Как окончательный вид отжигаего применяют в том случае, если потребитель требует поставки полуфабрикатов вмаксимально пластичном состоянии. В некоторых случаях потребителю требуетсяполуфабрикат, сочетающий определенный уровень прочности с необходимым запасомпластичности. В этом случае вместо рекристаллизационного отжига используют егоразновидность – отжиг на полигонизацию. Отжиг на полигонизацию проводят притемпературе, которая ниже температуры начала рекристаллизации. Соответственнопри такой температуре происходит лишь частичное устранение наклепа за счетпроцессов возврата второго рода, т.е. происходит уменьшение плотности дефектовкристаллической решетки, образование ячеистой дислокационной структуры безизменения формы зерен. Степень уменьшения наклепа зависит, прежде всего, оттемпературы. Чем ближе температура к порогу рекристаллизации, тем меньше наклеп,тем больше пластичность и наоборот.

3. Отжиг дляснятия внутренних напряжений. Внутренние напряжения в металле могутвозникать в результате различных видов обработки. Это могут быть термическиенапряжения, образовавшиеся в результате неравномерного нагрева, различнойскорости охлаждения отдельных частей детали после горячей деформации, литья,сварки, шлифовки и резания. Могут быть структурными, т.е. появившиеся врезультате структурных превращений, происходящих внутри детали в различныхместах с различной скоростью. Внутренние напряжения в металле могут достигатьбольшой величины и, складываясь с рабочими, т.е. возникающими при работе, могутнеожиданно превышать предел прочности и приводить к разрушению. Устранениевнутренних напряжений производится с помощью специальных видов отжига. Этототжиг проводится при температурах ниже температуры рекристаллизации: tотж=0,2-0,3Тплº К. Повышенная температура облегчает скольжение дислокаций и, поддействием внутренних напряжений, происходит их перераспределение, т.е. из местс повышенным уровнем внутренних напряжений дислокации перемещаются в области спониженным уровнем. Происходит как бы разрядка внутренних напряжений. Принормальной температуре этот процесс будет длиться в течение нескольких лет.Увеличение температуры резко увеличивает скорость разрядки, и продолжительностьтакого отжига составляет несколько часов.

4. Патентирование.Смотреть термообработку стали.

Отжиг второго рода – термообработка, направленная наполучение равновесной структуры в металлах и сплавах, испытывающих фазовыепревращения.

При отжиге второго рода нагрев и последующее охлаждениеможет вызвать как частичную, так и полную замену исходной структуры. Полнаязамена (a

®b®a) врезультате двойной перекристаллизации позволяет кардинально изменить строениесплава, уменьшить размер зерна, снять наклеп, устранить внутренние напряжения,т.е. полностью изменить структуру и свойства детали. Отжиг второго рода можетбыть полным и неполным.

Полный отжиг сопровождается полной перекристаллизацией. Принеполном отжиге структурные превращения происходят не полностью, с частичнымсохранением исходной фазы. Неполный отжиг применяется в тех случаях, когдаможно изменить строение второй фазы, исчезающей и вновь появляющейся при этомвиде отжига.

Закалка – это термообработка, направленная наполучение в сплаве максимально неравновесной структуры и соответственноаномального уровня свойств. Любая закалка включает в себя нагрев до заданнойтемпературы, выдержку и последующее быстрое резкое охлаждение. В зависимости отвида фазовых превращений, происходящих в сплаве при закалке, различают закалкус полиморфным превращением и закалку без полиморфного превращения.

Закалка с полиморфным превращением. Этот вид закалкиприменяется для сплавов, в которых один из компонентов имеет полиморфныепревращения.

При закалке с полиморфным превращением нагрев металлапроизводится до температуры, при которой происходит смена типа кристаллическойрешетки в основном компоненте. Образование высокотемпературной полиморфной структурысопровождается увеличением растворимости легирующих элементов. Последующеерезкое охлаждение ведет к обратному изменению типа кристаллической решетки,однако из-за быстрого охлаждения в твердом растворе остается избыточноесодержание атомов других компонентов, поэтому после такого охлажденияобразуется неравновесная структура. В металле сохраняются внутренниенапряжения. Они вызывают резкое изменение свойств, увеличивается прочность,уменьшается пластичность. При быстром охлаждении перестройка кристаллическойрешетки происходит за счет одновременного смещения целы групп атомов. Врезультате вместо обычных зерен в металле появляется игольчатая структура,которая называется мартенситом. Неравновесное состояние металла после такоготипа закалки является термодинамически неустойчивым. Поэтому, чтобы перевестиметалл в более устойчивое состояние, получить необходимый уровень внутреннихнапряжений, а соответственно и необходимые механические свойства, применяютдополнительную термообработку, которую называют отжиг.

Закалка без полиморфного превращения.

Применяется для сплавов, не испытывающих полиморфных превращений, но имеющих ограниченную растворимость одного компонента в другом.

Если сплав, содержащий вторичныефазы, нагреть до температуры выше линии солидус, то увеличение растворимостиприведет к растворению вторичных фаз. Если теперь такой твердый раствор быстроохладить, то выделение вторичных фаз образоваться не успеет, т.к. для этоготребуется время на прохождение процесса диффузии, образование другойкристаллической решетки, границ раздела между фазами. В результате, принормальной температуре пересыщенный метастабильный твердый раствор содержитизбыток второго компонента. Такое изменение структуры изменяет свойства сплава,прочность может,какувеличиться, так и уменьшиться, а пластичность, как правило, увеличивается.Состояние металла после такой закалки является термодинамически неустойчивым.Самопроизвольно или под влиянием предварительного нагрева метастабильныйтвердый раствор начинает распадаться с выделением вторичной фазы, т.е. αм

®α+βІІ. Этот процесс называется старением. Таким образом, старение – этотермообработка, которая проводится после закалки без полиморфного превращения,направленная на получение в сплаве более равновесной структуры и заданногоуровня свойств.

Отпуск.

Отпуск –термообработка, направленная на уменьшение внутренних напряжений в сплавахпосле закалки с полиморфным превращением. Образование вторичных фаз послезакалки с полиморфным превращением всегда сопровождается резким увеличениемвнутренних. Соответственно максимально увеличиваются прочность и твердость, доминимума падает пластичность. Чтобы получить необходимое соотношение прочностии пластичности, такой сплав после закалки подвергают дополнительной термообработке:отпуску. Нагрев вызывает уменьшение концентрации легирующих элементов в твердомрастворе и выделение вторичных фаз.

После закалки без полиморфного превращения сплав имеетструктуру пересыщенного твердого раствора. Такое состояние сплава – нестабильноеи с течением времени начинает меняться.Пересыщенный твердый раствор распадается с выделением из него мелких включенийвторичной фазы. Этот процесс проходит в несколько стадий:

На первой стадии в кристаллической решетке твердогораствора появляются зоны, обогащенные атомами второго компонента. С течениемвремени эти зоны увеличиваются.

На второй стадии концентрация атомов второгокомпонента достигает величины, соответствующей по концентрации выделениявторичной фазы.

Наступает третья стадия, т.е. формирование в этихзонах промежуточной кристаллической решетки, которая отличается то решеткитвердого раствора и от решетки вторичной фазы.

На четвертой стадии увеличение концентрации второгокомпонента приводит кобразованиюокончательной кристаллической решетки вторичной фазы и образованию границыраздела между твердым раствором и вторичной фазой. Так как процесс распадатвердого раствора основан, прежде всего, на диффузионных процессах, то он в значительной степени зависти оттемпературы. Чем выше температура, тем быстрее идет процесс распада. Еслитемпература нормальная, то процесс распада называется естественным старением, а еслитемпература повышенная, то — искусственным старением. В результате,после старения структура сплава представляет собой зерна твердого раствораравновесного химического состава, с равномерно распределенным по объему,огромным количеством мелких выделений вторичной фазы. Эти выделения,располагаясь на плоскостях скольжения, препятствуют перемещению дислокаций,требуют увеличение скалывающего напряжения. Соответственно, прочность итвердость сплава увеличиваются.

Химико-термическая обработка(ХТО).

Этоодновременное воздействие на металл химической среды, тепла с цельюнаправленного изменения состава и свойств поверхности детали. Различные виды ХТО направлены либо наповышение коррозионной стойкости, либо прочности и твердости, износостойких,антифрикционных свойств. Изменяя составхимической среды, можно в одних и тех жедеталях получать различные свойства.

Термомеханическая обработка.

Это сочетание пластическойдеформации, упрочняющей термообработки, причем образующийся в результатедеформации наклеп сохраняется и влияет на фазовые превращения, происходящие притермообработке.

Такое комплексное воздействие наметалл позволяет получить уровень свойств в металле более высокий, чем можнополучить после деформации или после термообработки в отдельности.

Термообработкасталей.

Критические точки в диаграмме FE-C.

Это температурные точки фазовых превращений. Их обычнопринято обозначать буквами Ас и Аr.

Ас – точка соответствует нагреву, температура увеличивается.

Аr –точка соответствует охлаждению, температура уменьшается.

1) Точка АС1– первая критическая точка (линия PSK). Температура равновесная, равная 727 °

С. На этой линии идетреакция перехода П ÛА.

2) Точка АС2 =768°

С.Переход железа из магнитного в парамагнитное состояние.

3) Точка АС3(линия GS), в зависимости от химического состава,температура меняется от 911 до 727 °

С. Превращение: Ф ÛА.

4) Точка АС4(линия NY), температура1400 °

Си выше. Превращение: А ÛS–феррит. Выше этой точки стараются ненагревать.

5) Точка Асm (линия SE) А+Ц÷÷

ÛА

Нагрев иохлаждение.

Процесс термообработки стали, в любом случае, включает всебя нагрев и охлаждение, при этом происходят структурные и фазовые превращения. Эти превращения принято разделять начетыре основных вида:

1.

® А при повышениитемпературы;

2.

® П при уменьшениитемпературы;

3.

® М при закалке (температура значительно уменьшается,быстрое охлаждение);

4.

® П при отпуске (температура увеличивается).

По прохождении этих процессов при редких вариантахтермообработки зависит окончательная структура сталей а, следовательно,свойства деталей.

Первое основное превращение в стали:

П ®

А (температураувеличивается)

Первое основное превращениепроисходит, практически, при всех видах отжига и закалки в процессе нагревастали. Превращение перлита в аустенит начинается при нагреве стали выше первойкритической точки АС1. При этом зерна (Ф+Ц) в перлитном зерне взаимодействуют междусобой и образуется зародыш зерна аустенита: Ф+Ц®

Так как поверхности разделамежду ферритом и цементитом в зерне перлита очень много, то в начальный моментвремени возникает огромное количество зародышей аустенита. Начальное зерноаустенита всегда очень мелкое. Увеличение температуры нагрева вызываетпостепенный рост зерна аустенита. Чем выше температура, тем крупнее зерно.

Одновременно с ростом зернааустенита происходит растворение крупных включений цементита и выравниваниесодержания углерода по сечению деталей.

Рост зерна аустенита вразличных сталях идет по-разному. Если увеличение температуры вызываетмедленный рост зерна, чем больше температура, тем больше зерно, то такую стальназывают наследственно крупнозернистой. Если же увеличение температурывызывает рост зерна только при нагреве до температуры 950-1000 °

С, тотакую сталь называют наследственно мелкозернистой.

Крупнозернистая сталь– это кипящая, т.е. раскаленная Mgи C.

В структуре этой стали нетникаких включений, сдерживающих границы зерен. Поэтому зерно в такой сталиувеличивается пропорционально росту температуры.

Наследственномелкозернистая сталь – это спокойная сталь, она раскалена Al.

FeO + Al ®

Fe + Al2O3

Мелкое включение окиси Al сдерживает границы зерен от перемещения при нагреве дотемператур до 950 °

С,но дальнейший рост температуры вызывает резкий рост зерна и его размер можетдаже превысить размер зерна в крупнозернистой стали. Для того чтобы определить,к какому типу относится данная сталь, проводят испытания на стандартную пробу,т.е. нагревают сталь до температуры 930 °С и держат 8 часов. Еслизерно увеличилось, то сталькрупнозернистая, если не увеличилось, то сталь мелкозернистая.

Размер зерна аустенита является очень важнойхарактеристикой. Чем крупнее зерно аустенита, тем соответственно будет крупнеезерно перлита или мартенсита, образующиеся после отжига или закалки. Крупное жезерно всегда нежелательно, т.к. снижает ударную вязкость стали.

Второе основноепревращение: А ®П (температура уменьшается)Этопревращение происходит при медленном охлаждении стали, т.е. в процессе отжига. Начинается оно образованиемпервых зародышей цементита на границе зерна аустенита при понижении температурыниже точки А1. Еслизерно А было крупным, соответственно крупным будет и зерно П.Еслиохлаждение идет медленно, то диффузия углерода успевает пройти на большеерасстояние, соответственно образуется зерно перлита и цементита большойтолщины.Еслиохлаждение идет быстро, то диффузия пройти не успевает, образуются тонкиепластины Ф и Ц, структура перлита будет мелкодисперсной, от которой завиститвердость стали. Чем крупнее перлитные пластины, тем меньше твердость инаоборот. Поэтому, при медленномохлаждении твердость стали всегда получится меньше.

Изотермическаядиаграмма распада.

Четвертое превращение М ®

П.

Структура закаленной стали, то есть М является т/днеустойчивой. Это объясняется, во-первых чрезмерным количеством с в твердомрастворе. Во-вторых, большим количеством внутренних дефектов кристаллическогостроения, в-третьих наличием остаточного аустенита. Однако, самопроизвольно принормальной температуре сталь не может перейти в более устойчивое состояние, таккак для перестройки структуры требуется дополнительная энергия. Распаднеустойчивой структуры возможен лишь при повышении температуры. Такая перестройканачинается начиная с небольшого нагревания до 1000 и заканчиваетсяпри достижении температурой т. А1 (то есть 7000). Условнопроцесс перестройки температуры можно разбить на три стадии:

1.

0С. В этом интервалетемператур из М закалки выделяется избыток углерода в видемельчайших выделений цементита Fe3C. В результат внутреннеенапряжение в мартенсите уменьшается, итакой мартенсит называют мартенситом отпуска. Выделение из мартенситацементита сопровождается уменьшением объема стали.

2.

0С. При этих температурахпродолжается превращение мартенсита закалки в мартенсит отпуска при уменьшенииобъема и одновременно с этим остаточный аустенит, который сохранился взакаленной стали, превращается в мартенсит закалки. Этот процесс идет сувеличением объема стали. Если остаточного аустенита много, то это увеличениеобъема можно компенсировать. Изменение объема связано с переходом мартенсита закалки в мартенсит отпуска.

3.

0С. При этих температурах мартенситотпуска распадается на смесь феррита и цементита Мотп ® Ф+Ц.Чем выше температура, тем больше размер образовавшихся зерен феррита ицементита. Кроме того, меняется и форма цементитных включений. В отличии от пластинчатой формы,которая образуется при распаде аустенита в момент перехода его в перлит, припревращении мартенсита в перлит частицы цементита округлые, то естьсферические. В результате такого изменения структуры меняется вязкость стали.Чем мельче частицы цементита и чем они более круглые, тем выше вязкость. Размерокруглых включений цементита зависит только от температуры, чем вышетемпература, тем включений больше, но одновременно с увеличением размеравключений уменьшается и твердость и вязкость стали.Практикатермообработки сталей.

Приизготовлении деталей для изменения структуры и свойств стали применяютразличные операции термообработки. К ним относят отжиг, закалку и отпуск.

Отжиг сталей.

Отжиг – это термообработка, направленная науменьшение прочности и твердости и повышение пластичности стали. Температураотжига определяется его назначением и зависит от содержания углерода.

Для доэвтектоидной и заэвтектоидной сталей применяютразличные виды отжига. Это объясняется разным назначением сталей.

Отжигдоэвтектоидной стали.

Для доэвтектоидной стали можно применять как отжиг 1 рода,так и отжиг 2 рода. Из отжигов 1 родадля стали применяют отжиг на рекристаллизацию (применяют для малоуглеродистойстали, то есть содержании с менее от 0,25%). Эта сталь предназначена дляхолодной штамповки. При деформации в ней возникает упрочнение, то есть наклеп,который снимается отжигом на рекристаллизацию.

1.

0С, время отжига 4-12 часов.

2.

0С), 2-12 часов. Большинствоконструкционных деталей изготавливается из средне- и высокоуглеродистых сталей.Температура рекристаллизационного отжига таких сталей практически совпадает стемпературой т. А1, поэтому в большинстве случаев для измененияструктуры и свойств стали применяют отжиг 2 рода.

Для доэвтектоидной стали восновном применяют полный отжиг. При таком отжиге происходит полная сменаструктуры стали, что позволяет устранить все дефекты, вызванные холоднойдеформацией, сваркой, резкой и так далее. Отжиг 2 рода для доэвтектоидной сталипринято разделять на 4 вида:

полный отжиг изотермический отжиг нормализация патентирование

1.

Полный отжиг

Производится с нагревом стали до температуры, превышающейточку А3 с последующим медленным охлаждением вместе с речью.Медленное охлаждение вызывает полное равновесное превращение А®

Ф +П. В результате получается максимально возможная пластичность, минимальнаятвердость и прочность и полное снятие внутренних напряжений. Если внутренниенаправления не имеют значения то после охлаждения с печью до 5000,дальнейшее охлаждение можно вести на воздухе. Полный отжиг применяют дляустранения дефектов структуры, вызванных литьем, холодной деформацией, сваркой.

Основной недостаток полного отжига – это его большая продолжительность,возможная неравномерность зеренного строения в центре и на поверхностикрупногабаритных изделий, вызванная неодинаковой скоростью охлаждения.

2.

Изотермический отжиг.

При изотермическом отжиге, заготовки, нагреваются дотемпературы выше т. А3 быстро охлаждают на 100º С ниже точки А1,затем помещают в печь и при этой температуре выдерживают до полного превращенияА®

П.

Так как превращение А®

П идет при постояннойтемпературе и во всем объеме детали одновременно, такой способ отжига позволяетполучить равномерную структуру по всему объему детали. Такой вид отжигаприменяется для крупногабаритных деталей ответственного назначения.

3.

Нормализация.

Нормализацией называют отжиг сохлаждением детали на свободном воздухе.

Условия охлаждения при нормализации позволяют получить болеемелкое зерно, по сравнению с обычным отжигом. Уменьшение размера зерна вызываетувеличение прочности и твердости, при некотором снижении пластичности. Особенноэто заметно на деталях, содержащих 0,3-0,6%С. Прочность и твердость такихсталей при нормализации имеет промежуточное значение между твердостью, полученнойпосле отжига и твердостью, полученной при закалке, поэтому нормализация такихсталей является основным видом термообработки.

Для малоуглеродистых сталей свойства после отжига и посленормализации практически совпадают, поэтому для малоуглеродистых сталей отжигвсегда заменяют на нормализацию. Нормализацию применяют и как окончательный видтермообработки и как промежуточный, например, между операциями холоднойдеформации для снятия наклепа или перед обработкой резанием для уменьшениятвердости.

4.

Патентирование.

Это особый вид отжига, которыйприменяется для изготовления высокопрочной проволоки.

Низкая температура превращения позволяет получитьравномерную мелкую структуру. Такая структура называется троостит. После отжигасталь подвергают холодной деформации, волочению. В результате мелкой структурыи наклепа позволяют получить металл прочностью 2000-5000 Мпа.

Отжигзаэвтектоидной стали.

1. Отжиг насфероинизацию является неполным, поэтому при нагреве полного растворения цементитныхвключений не происходит. В процессеохлаждения оставшиеся включений цементита при распаде аустенита. В результатеформа включений цементита меняется. Из бывшей пластинчатой она превращается вокруглую сферическую. Поэтому такой отжиг называется сфероинизирующим.Изменение формы включений цементита позволяет повышать вязкость стали;облегчает процесс обработки резанием. Такая структура стали является идеальнойперед закалкой. Для ускорения процесса сфероинизации иногда применяют отжиг сциклированием температуры на 20-30º С выше или ниже точки А1. Такой отжигназывают маятниковым.

При нагреве стали происходитрастворение краев цементитных пластин, при охлаждении же цементит выделяется равномернопо всей поверхности. Поэтому при таком виде отжиге процессе сфероинизации идетбыстрее.

2. Нормализация.

Применяется для заэвтектоидной стали с целью устранениявыделений цементита по границам зерен. Сплошная цементитная сетка крайненежелательна. Она образуется при медленном охлаждении с высоких температур.Нагрев сталей до температур выше точки Аст приводит к растворению цементитнойсетки по границам зерен. При ускоренном охлаждении на воздухе вторичныйцементит выделяется в виде отдельных включений, не образуя сплошной сетки по границамзерен. В результате вязкость стали восстанавливаются.

Закалка сталей.

Закалкой называют термообработку, включающую в себя нагревсталей до температур выше критических и быстрое, резкое охлаждение, с цельюполучения высокой прочности и твердости. Различают закалки объемную иповерхностную. При объемной закалке нагревают и охлаждают весь объем детали,при поверхностной – только поверхность.

В зависимости от температуры нагрева закалка бывает полной инеполной. При полной закалке сталь нагревают выше точки А3. Полнаязакалка применяется для доэвтектоидной стали. В этом случае при нагреве вышеточки А3 сталь имеет полностью аустенитную структуру и после резкогоохлаждения имеет полностью мартенситную структуру. При неполной закалке полногопревращения не будет, и оставшийся в структуре феррит не даст получить высокойтвердости и прочности. Поэтому в доэвтектоидной стали неполную закалку неприменяют. Для заэвтектоидной сталиприменяют только неполную закалку. В этом случае вторичный цементит, которыйсохраняется в стали, дополнительно повышает твердость закаленных сталей. Еслиже применить полную закалку, то вторичный цементит растворяется в аустените.Это сопровождается резким увеличением зерна. После охлаждения в такой сталибудет большое количество остаточного аустенита. Это дополнительно уменьшиттвердость стали, поэтому для заэвтектоидной стали полная закалка никогда неприменяется. Выдержка при закалке стали должна быть такой, чтобы успели пройтивсе структурные и фазовые превращения. Однако она не должна быть чрезмерной, чтобыне вызвать роста аустенитного зерна. Обычно ориентировочно выдержку деталипринимают из расчета 1 минуту на 1 миллиметр толщины для нагрева и + 1 минутана 1 миллиметр толщины для выравнивания температуры по сечению и прохождениявсех структурах и фазовых превращений. Охлаждение при закалке должно бытьрезким, для того, чтобы не допустить образования перлита, но в то же время – максимально медленным, чтобыуменьшить уровень внутренних напряжений, образующихся в деталях при резкомохлаждении. Внутренние напряжения должны быть термические и структурные.Термические возникают из-за неодинаковой скорости охлаждения поверхности ицентров массивных деталей, а также при неодинаковой скорости охлаждения тонкихи толстых сечений детали.

Структурные напряжения возникают из-за объемного эффекта (v ↑) при переходе А→ М. В зависимости отсодержания углерода этот объемных эффект достигает 5-6%. Уровень внутреннихнапряжений может быть настолько велик, что в результате происходит искажениеформы детали или ее растрескивание.

Охлаждение при закалке может вестись в предельных средах(вода, масло минеральное, водо-воздушные смеси). От скорости охлаждения зависитструктура, которая в стали после закалки. Если скорость недостаточная, тополучает перлитная структура. Они отличаются друг от друга различным размеромчастиц перлита и цементита. Если скорость охлаждения при закалке достаточновелика, для того, чтобы не образовался перлит, но слишком мала для образованиямартенсита в сталях, появится промежуточная структура – бейнит. Внешнеона имеет игольчатую структуру как мартенсит, но сами иглы представляют собойферрит, внутри которого выделяется мельчайшие частицы цемента. Если скоростьохлаждается стали превышает критическую скорость, то образуется в мартенсит,обеспечивающий максимальную твердость в закаленной стали. Наиболее эффективноеохлаждение обеспечивает вода, но её недостаток – слишком быстрое охлаждениев интервале мартенситного превращения. Врезульт

еще рефераты

Еще работы по металлургии

Реферат по металлургии

Классификация и производство отливок из хладостойкой стали. Отливки из магниевых сплавов

22 Июня 2015

Реферат по металлургии

Титановые сплавы

22 Июня 2015

Реферат по металлургии

Сварочное производство

29 Августа 2013

Реферат по металлургии

Важнейшие природы соединения алюминия

22 Июня 2015