20. Углеродистые стали. 22.Нагартовка  стали. 24. Основы теории термической обработки.. 25.Превращения в стали при нагреве.

20. Углеродистые стали.

Сплавы железа с углеродом с содержанием углерода до 2, 14% называют сталями. Помимо углерода в углеродистые стали при выплавке попадают посторонние примеси: обусловленные тезнологическими процессами (Mn, Si), невозможностью их удаления при плавке (P, S), случайными обстоятельствами (Ni, Cu). Если перечисленные элементы входят в больших количествах, чем предусмотренные ГОСТом на углеродистые стали, эти стали считают легирующими.

 

21. Влияние постоянных примесей на структуру с свойства стали .

Постоянные примеси в стали: марганец, кремний, сера, фосфор, а также газы: кислород, азот, водород. Марганец —полезная примесь; вводится в сталь для раскисления и остается в ней в количестве 0. 3—0. 8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы. Кремний — полезная примесь; вводится в сталь в качестве активного раскислителя и остается в ней в количестве до 0. 4%, оказывая упрочняющее действие. Сера —вредная примесь, вызывающая красноломкость стали—хрупкость при горячей обработке давлением. Красноломкость связана с наличием сульфидов FeS, которые образуют с железом эвтектику, отличающуюся низкой температурой плавления и располагающуюся по границам зерен. При горячей деформации границы зерен оплавляются, и сталь хрупко разрушается. От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS, исключающие образование легкоплавкой эвтектики. Фосфор —вредная примесь. Он растворяется в феррите, упрочняет его, но вызывает хладноломкость.

22. Нагартовка  стали

Наклепом называют упрочнение металла и изменение его свойств под влиянием пластической деформации в холодном состоянии. Основные изменения свойств металла происходят из-за искажения кристаллической решетки, в результате вытягивания в направлении деформации (волочения проволоки, штамповки листов, изгиба, деформации арматуры и т. п. ). В строительстве для повышения предела текучести арматуры железобетонных конструкций пользуются наклепом, для чего ее скручивают или вытягивают в холодном состоянии. Наряду с повышением прочности наклепанного металла происходит снижение пластических свойств (уменьшаются относительное удлинение и ударная вязкость).

 Явление наклепа неустойчиво. В металле, упрочненном наклепом, даже при комнатной температуре очень медленно, но самопроизвольно начинают протекать процессы, приводящие к снятию искажений в решетке и форме зерен. Для ускорения этих процессов повышают температуру.

24. Основы теории термической обработки.

Под термической обработкой понимают изменение структуры, а следовательно, и свойств стали при нагреве до заданной температуры, выдержке при этой температуре и охлаждении с заданной скоростью.

Отжиг - фазовая перекристаллизация, которая происходит при нагреве стали выше А_c3 с последующей выдержкой и медленным охлаждением. Если нет необходимости в полной перекристаллизации структурных составляющих, проводят нагрев стали выше точки А_c1 (плюс выдержка и медленное охлаждение, процесс получил название неполный отжиг). Отжигприводит структуру стали в состояние близкое к равновесному. Структура доэвтектоидных сталей после отжига - Ферит + Перлит, эвтектоидной стали - Перлит, заэвтектоидных - Перлит + Цементит.

Первое отклонение структуры от равновесного состояния происходит при нагреве стали выше точки А_c3, выдержке и охлаждении на спокойном воздухе - нормализация.

Закалка - нагрев стали выше критической точки А_c3 с последующей выдержкой и быстрым охлаждением. При быстром охлаждении подавляются все диффузионные процессы и образуется новая структура, характерная для закаленной стали - мартенсит. Мартенсит - перенасыщенный твердый раствор углерода в a- железе.

Отпуск - нагрев закаленной стали ниже точки А_c1 с последующей выдержкой и охлаждением с заданной скоростью. В практике обработки стали и других сплавов применяют также сочетания химических и термических воздействий (химико-термическая обработка). При химико-термической обработке в процессе нагрева деталей в поверхность последних внедряют атомы других элементов. Например, если дополнительно обрабатывать сталь углеродом, то процесс называется цементацией; азотом - азотированием; одновременно азотом и углеродом - цианированием; хромом - хромированием, и т. д.

 

 

25. Превращения в стали при нагреве.

Для рассмотрения превращений, протекающих в стали при ее нагреве, обратимся к диаграмме состояния железоуглеродистых сплавов. В зависимости от содержания углерода сталь в исходном состоянии, т. е. до термической обработки, имеет следующую структуру: феррит + перлит, перлит или перлит + вторичный цементит. При нагревании стали до температур ниже 723° она не будет претерпевать превращений в своем строении, т. е. указанные выше структуры сохранятся. При температуре 723° произойдет превращение перлита в аустенит. Образование аустенита сопровождается двумя процессами - перестройкой кристаллической решетки Fea в Fey и растворением цементита в образовавшемся Fey. /Если в стали, кроме перлита, имеется феррит, то его превращение в аустенит будет происходить при дальнейшем повышении температуры вплоть до линии GS, т. е. до критической температуры Асз. Если же в стали, кроме перлита, содержится цементит, то он будет растворяться в аустените при нагреве до линии ES, т. е. до критической температуры Аст. Образовавшийся аустенит не однороден по своему составу, так как процесс диффузии углерода в аустените не завершается при переходе через критические температуры Асз и Аст. Чтобы получить однородный по составу аустенит, необходимо либо повысить температуру нагрева, либо увеличить выдержку при заданной температуре. При термической обработке сталь обычно нагревают на 30-50° выше критических температур. Образовавшийся при этих температурах аустенит состоит из мелких зерен независимо от того, каких размеров они были до начала термической обработки стали. / При дальнейшем нагреве стали наблюдается рост зерен аустенита. Этот процесс протекает неодинаково у различных сталей. У некоторых из них даже значительный нагрев выше критических температур не приводит к заметному росту зерен аустенита, у других же зерно аустенита заметно растет и при незначительном нагреве стали выше критических температур. Если эвтектоидную сталь, содержащую 0, 8% углерода и имеющую структуру перлит нагреть выше А_c1 (727⁰С), то перлит превратится в аустенит с тем же содержанием углерода (0, 8%). Если доэвтектоидную сталь, содержащую, например, 0, 4% углерода и имеющую структуру феррит + перлит, нагреть выше А_c1, то перлит превратится в аустенит. Феррит никаких изменений не претерпевает. Аустенит содержит 0, 8% углерода, а феррит - 0, 02% (точка P). По мере повышения температуры в интервале А_c1-А_c3, феррит будет растворятся в аустените и как бы " разбавлять" его по углероду и в момент достижения температуры А_c3 аустенит будет содержать 0, 4% углерода, то есть столько, сколько углерода в стали. Если заэвтектоидную сталь, содержащую, например, 1% углерода и имеющую структуру перлит + цементит, нагреть выше А_c1, то перлит превратится в аустенит с содержанием 0, 8% углерода. Цементит никаких изменений не претерпевает и содержит 6, 67% углерода. Дальнейший нагрев в интервале А_c1-А_c3 приводит к тому, что цементит будет растворятся в аустените и дополнительно насыщать аустенит углеродом. В момент достижения температуры А_cm аустенит будет содержать 1% углерода, то есть то количество углерода, которое в стали. Линия 4 - линия начала превращений А в П. Между линиями 4 и 1 одновременно сосуществуют перлит и аустенит. В области между линиями 1 и 2 – аустенит + карбиды. В области 2, 3 - карбиды растворяются в аустените, но аустенит представляет собой твердый растаор с неравномерно распределенными атомами углерода, распределенными по всему объему. Выше нилии 3 происходит гомогенизация аустенита – линия начала превращения 4 горизонтальна, потому что нагрев распроятраняется, поэтому температура превращения практически не изменяется. Скорость превращения зависит от степени перенагрева относительно точки А_С1 при перенагреве 100⁰ превращение перлита в аустенит пратикает практически мгновенно, что не позволяет фиксировать стадии, отраженные на представленной диаграмме изотермического образования аустенита.

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: