Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Процессы и микроструктуры железоуглеродистых сплавов при охлаждении

Сплав	Процессы, происходящие при охлаждении сплава
К₁ С£0,02% техническое железо	1-2 Охлаждение жидкого сплава, 2-3 Выделение из жидкого сплава кристаллов аустенита: Ж®А (перитектическое превращение условно не учитывается); 3-4 Охлаждение аустенита; 4-5 Превращение аустенита в феррит: А®Ф; 5-6 Охлаждение феррита; 6-7 Выделение из феррита третичного цементита: Ф+Ц_III
К₂С=0,02…0,8% доэвтектоидная сталь	1-2 Охлаждение жидкого сплава; 2-3 Кристаллизация жидкого сплава с образованием аустенита: Ж®А; 3-4 Охлаждение аустенита; 4-5 Выделение из аустенита кристаллов феррита: А®Ф; 5 Эвтектоидное превращение: А_{0,8% С}® П_{0,8% С}(Ф_{0,02% С}+ Ц_{6,67% С);}5-6 Выделение из феррита третичного цементита: Ф+Ц_III
К₃С=0,8% эвтектоидная сталь	1-2 Охлаждение жидкого сплава; 2-3 Кристаллизация жидкого сплава с образованием аустенита: Ж®А; 3-4 Охлаждение аустенита;4 Эвтектоидное превращение:А_{0,8% С}® П_{0,8% С}(Ф_{0,02% С}+ Ц_{6,67% С}); 4-5 Выделение из феррита третичного цементита: Ф+Ц_III
К₄С=0,8…2,14% Заэвтектоидная сталь	1-2 Охлаждение жидкого сплава; 2-3 Кристаллизация жидкого сплава с образованием аустенита:Ж®А; 3-4 Охлаждение аустенита; 4-5 Выделение из аустенита кристаллов вторичного цементита: А+Ц_II;5 Эвтектоидное превращение: А_{0,8% С}® П_{0,8% С}(Ф_{0,02% С}+ Ц_{6,67% С}); 5-6 Выделение из феррита третичного цементита: Ф+Ц_III

20. Легирующие элементы в стали. Фазы, образуемые легирующими элементами в сплавах с железом. Легирующие элементы вводятся в стали для улучшения их механических свойств. Путем легирования добиваются повышения прочности, вязкости, прокаливаемости, снижения порога хладноломкости, получают коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные стали. Чаше всего легирующие элементы образуют с железом твердые растворы. Карбидообразующие легирующие элементы могут также замещать атомы железа в решетке цементита, т.е. образовывать легированный цементит или самостоятельные специальные карбиды. В определенных условиях легирующие элементы могут образовывать с железом или между собой интерметаллические соединения. Легирующие элементы существенно влияют на температуру полиморфных превращений и область существования a- и g-железа. Элементы, снижающие температуру точки А₃ и повышающие температуру точки А₄, называют g-стабилизаторами. К этой группе относятся никель, марганец, а также хром в сочетании с никелем (Cr+Ni). В результате легирования расширяется область существования g-фазы. При определенных степенях легирования в равновесии могут быть получены ферритно-аустенитная и даже полностью аустенитная структуры. Легирующие элементы, снижающие температуру критической точки А₄ и повышающие температуру критической точки А₃, называют a-стабилизаторами (Cr, W, Mo, V, Si, Al и др.). При определенных степенях легирования могут быть получены ферритные стали, в которых превращения a-фазы в g-фазу не наблюдается вплоть до температуры плавления. Легирующие элементы, растворенные в феррите, повышают его предел прочности, не изменяя существенно относительного удлинения, за исключением марганца и кремния, при содержании их более 2,5...3%. Легирующие элементы при введении их в сталь в количестве больше 1…2% снижают ударную вязкость. Исключение составляет никель, который, упрочняя феррит, одновременно увеличивает его ударную вязкость и снижает порог хладноломкости. Этим объясняются высокие вязкие свойства сталей, легированных никелем. Однако надо иметь в виду, что повышенное содержание никеля стабилизирует g-фазу и ухудшает или полностью исключает закаливаемость сталей. Легирующие элементы, растворяясь в g-железе, повышают прочность аустенита при нормальной и высоких температурах. Аустенит обладает низким пределом текучести при сравнительно высоком пределе прочности, легко упрочняется путем наклепа, но не упрочняется путем закалки. Он парамагнитен.

21. Классификация и маркировка углеродистых сталей.

Углеродистые стали класиыыицируют по содержанию углерода, назначению и качеству. По содержанию углерода: низкоуглеродистые, среднеуглеродистые, высокоуглеродистые. По назначению и качеству: 1. конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества и качественные. 2. инструментальные угл. стали качественные и высококачественные. конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества: делят на группы А,Б,В. А-изг. гар. мех. св-ва – Ст0,Ст3, Ст6. Б- изг. гар. хим. св-ва.- БСт0,БСт3, БСт6. В-изг. гар. мех. и хим. св-ва - ВСт0,ВСт3, ВСт6. КП- кипящая сталь ПС – полуспокойная сталь, если спокойная индекс на пишется. Кач. угл. сталь – 0.5…0.8…0.8кп…20…45…60…70. Угл. инструментальная сталь качественная У7…У8…У13(1.3%С)

22. Влияние легирующих элементов на механические свойства сталей. Классификация и маркировка легированных сталей. Элементы специально вводимые в сталь в опр. концентрациях с целью изменения ее структуры и св-в наз лигирующими элементами. Лигирующие элементы вводимые в сталь могут образовывать твердые фазы:твердые растворы, карбиды, интерметаллические соединения. Лигирующие элементы влияют на температуру полиморфного превращения. По этому влиянию все лигирующие эл-ты разбили на 2 группы: 1. медь, никель идр. повыш. устойчивость аустенита их наз γ-стабилизаторами. 2гр – хром и тд. повыш. устойчивость феррита наз. ά-стабилизаторами. Лигир. Эл-ты упрочняют сталь при этом сниж. показатели вязкости и точности. Лгирующиестали по общему содержанию лигирующих элементов делятся на 3 группы:1. низколигирующие 2среднелигированная 3 высоколигированная. По назначению: 1 коеструкционные 2 инструментальные 3 специальные. По качеству: 1 качественные 2 высококачественные 3 лигированная особо высококачественная.

23. Инструментальные стали, для режущих инструментов обычных и повышенной теплостойкости. Состав, термическая обработка и особенности применения. Основное требование к этим сталям - продолжительное сохранение режущей кромки, твердость которой должна быть не менее HRC_э 60-62, т.е. сталь должна быть красностойкой. Инструментальные легированные стали обладают красностойкостью до температур 550…600 °С. Твердые сплавы красностойкие при нагреве до 900…1000 °С. Инструментальные стали для режущего инструмента делятся на три основные группы: 1) углеродистые; 2) легированные; 3) быстрорежущие.Для режущего инструмента, рассчитанного на небольшие скорости резания, а следовательно, и небольшую красностойкость, применяются обычные углеродистые стали. В сталях для режущего инструмента содержание углерода в среднем около 1%. К этим сталям относятся стали марок У9,У10, У11, У12, которые обладают небольшой (до 10 мм) прокаливаемостью в воде и применяются для изготовления не очень нагруженного инструмента. Добавление к углеродистым сталям 1…3 % легирующих элементов улучшает их прокаливаемость. Инструмент из этих сталей закаливается в масле. Малая скорость охлаждения при закалке уменьшает опасность образования трещин и коробления, к чему склонны чисто углеродистые стали.. Поэтому стали марок 9ХС, ХГСВФ, ХВГ и другие аналогичные применяются для изготовления инструмента сложной конфигурации, испытывающего при работе более высокие нагрузки.Под быстрорежущими понимаются стали, из которых изготавливается режущий инструмент, предназначенный для работы при высоких скоростях резания, так как инструмент при этом не теряет своих режущих свойств. Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей являются вольфрам и хром. Самое большое распространение получила сталь Р18 (18 % W; 1,2 % V; 4,2 % Cr; 0,74 % С).Основным преимуществом быстрорежущей стали является её красностойкость до температуры 700 °С. Для повышения красностойкости до температуры 1000 °С при изготовлении режущего инструмента используют твердые сплавы, состоящие из карбидов и связующей фазы.Твердые сплавы для режущего инструмента представлены тремя группами: 1) ВК (WC+Co); 2) ТК (WC+TiC+Co); 3) ТТК (WC+TiC+TaC+Co).Наиболее распространенными являются сплавы группы ВК марок ВК3, ВК6, ВК8, ВК20, в которых цифры соответствуют количеству связующего, т.е. 3,6,8 и 20 %Со, а остальное - карбид вольфрама, который обеспечивает основные свойства сплава.

24. Коррозионно-стареющие стали. Их свойства, термическая обработка, структура и применение. Коррозия - это разрушение металлов под действием окружающей среды.Различают химическую коррозию, протекающую при воздействии на металл газов (газовая коррозия) и неэлектролитов (нефть и ее производные), и электрохимическую коррозию, вызываемую действием электролитов (кислот, щелочей, солей). К электрохимической коррозии относится также атмосферная и почвенная коррозия.Стали, устойчивые к газовой коррозии при температурах выше 550 °С, называют окалиностойкими, или жаростойкими.Стали, устойчивые к электрохимической коррозии, называют нержавеющими, или коррозионностойкими. Повышение устойчивости стали к коррозии достигается введением в неё элементов, образующих на поверхности защитные пленки.Составы сталей, устойчивых к электрохимической коррозии, устанавливают с учетом среды, для использования в которой они предназначаются.Эти стали по химическому составу можно разделить на два основных класса: хромистые и хромоникелевые. Хромистые нержавеющие стали содержат не менее 13 % Cr и по структуре обычно делятся на три группы:1) мартенситные – 20Х13, 30Х13, 40Х13;2) мартенситоферритные – 12Х13;3) ферритные – 12Х17, 15Х28. Стали 12Х13 и 20Х13 хорошо свариваются и в отожженном состоянии обладают высокой пластичностью, что позволяет их использовать при холодной штамповке. Стали относятся к классу цементуемых. Обычно их подвергают закалке в масле при температуре 1000…1100 °С и высокому отпуску, после которого карбиды присутствуют в виде обособленных скоагулированных включений, что предотвращает межкристаллитную коррозию.Стали марок 30Х13 и 40Х13 относятся к классу улучшаемых. Обычно их закаливают при температуре 1000…1050 °С и отпускают при температуре 180…200 °С, чтобы сохранить мартенситную структуру, высокую твердость и стойкость против коррозии. Более высокой коррозионной стойкостью обладают стали ферритного класса - 12Х17, 15Х25Т, 15Х28, которые могут работать в более агрессивных средах и при более высоких температурах. Из хромистых сталей изготавливают детали топливной аппаратуры, авиационные приборы, детали авиадвигателя и т.д. Эти стали широко применяются в быту, а также для изготовления хирургического инструмента.Хромоникелевые нержавеющие стали чаще всего содержат около 18 % Cr и 9 % Ni, хотя гарантированная устойчивость аустенита достигается при содержании более 14 % никеля.В зависимости от типа и количества легирующих элементов, хромоникелевые стали по структуре делятся на три класса: аустенитные; аустенитно-мартенситные; аустенитно-ферритные.Эти стали после охлаждения на воздухе до комнатной температуры имеют аустенитную структуру и, как следствие, низкий предел текучести, умеренную прочность, высокую пластичность, хорошую коррозионную стойкость, а также являются немагнитными.Во избежание этих дефектов аустенитные стали нагревают до температур 1100…1150 °С и закаливают в воде. Аустенитные стали упрочняются только холодной пластической деформацией.Стали аустенитного класса 12Х18Н9, 12Х18Н9Т, 04Х18Н125 широко применяют в авиационной технике для изготовления деталей самолетных и ракетных конструкций, деталей реактивного двигателя и деталей оружия.

25. Мартенситостареющие стали. Их свойства,термическая обработка,структура и применение. Безуглеродистые (0,05 % С) мартенситостареющие стали, упрочнение которых достигается в результате старения мартенсита. Эти стали представляют собой сплавы железа лжелеза с никеем (10…25 %), которые для интенсификации процесса старения дополнительно легированы Ti, Be, Al, Mo.Кобальт не вызывает старения мартенсита, но в сплавах, содержащих молибден, обеспечивает эффект старения. Сталь закаливается на воздухе при температуре 800…850 °С, что дает возможность получить структуру безуглеродистого мартенсита, обладающего высокой пластичностью, поэтому в закаленном состоянии сталь легко обрабатывается давлением, слабо нагартовывается, хорошо сваривается. Старение проводится при температуре 450…500 °С, при этом прочность повышается до значений s_в=2100 МПа, s_о,2=2000 МПа, но снижается пластичность до значений d=8…12 %; y=40…60 %. Упрочнение при старении объясняется выделением из мартенсита дисперсных частиц (4…8 нм) интерметаллидов типа Ni₃Ti, NiTi, Fe₂Mo и др. Высокое сопротивление хрупкому разрушению объясняется тем, что старение протекает в матрице с высокой пластичностью и вязкостью.Малолегированные мартенситостареющие стали марок Н8Х6МТЮ, 10Н4ГЧХ2МЮ, Н12М2Д2ТЮ, Н8ТЗМ4 и другие были разработаны для снижения стоимости.Высокая стоимость легирующих элементов, дефицитность никеля и кобальта ограничивают широкое применение классических мартенситостареющих сталей. Из этих сталей изготавливают детали для шасси самолетов, элементы обшивки космических летательных аппаратов, детали авиационных двигателей.

26. Жаропрочные и жаростойкие стали и сплавы, их свойства, термическая обработка, структура и применение. Жаростойкие стали. Повышение жаростойкости стали заключается путем легирования хромом, алюминием и кремнием. В этом случае на поверхности стали образуются оксидные пленки Cr₂O₃, SiО₂, Al₂O₃. Эти пленки защищают металл от окисления. При введении в сталь 5-8% хрома жаростойкость стали повышается до 700-750°С, при 15-17% хрома – до 950-1000°С, при 25% хрома – до 1100°С. Легирование сталей 25% алюминия и кремния повышает жаростойкость стали до 1300°С. Аустенитные стали термообработкой не упрочняются. В закаленном состоянии хорошо свариваются, обладают достаточной пластичность. Применяются жаростойкие стали для изготовления камер сгорания, жаровых труб, форсажных камер, лопаток газовых турбин, дисков компрессоров, цельнолитых роторов. Поставляются эти стали в виде листовых заготовок и отливок. Типовые применяемые марки сталей: 20Х23Н18, 12Х17, 15Х25Т, 36Х18Н25С2 и др. Жаропрочные стали. Часто детали современных авиационных двигателей и летательных аппаратов во время работы нагреваются до температур 700-1000°С. Жаропрочность – способность материала при высоких температурах сопротивляться началу и развитию пластической деформации и разрушению под воздействием длительных механических нагрузок. Прочность металла определяется временем нагружения и температурой эксплуатации. Чем больше температура и длительность воздействия нагрузки, тем быстрее развивается пластическая деформация и быстрее наступает разрушение конструкции. При исследовании жаропрочности материалов особое внимание уделяется явлению ползучести. Ползучесть – свойство материалов деформироваться при высоких температурах под действием постоянной нагрузки. Явление ползучести наблюдается в случае, если рабочие напряжения в детали превосходят предел упругости материала, а рабочая температура выше температуры рекристаллизации. Жаропрочность характеризуется пределом ползучести и пределом длительной прочности. Предел ползучести – напряжение, которому соответствует допустимое для нормальной работы конструкции скорость или величина деформации при заданной температуре и длительности воздействия нагрузки. Например для никелевого сплава ЭИ437Б запись.

МПа

обозначает, что за 100 часов работы деталь деформируется на 0,2% при рабочей температуре 800°С. При этом к детали приложены постоянные напряжения в 160 МПа. Предел длительной прочности – напряжение, соответствующее разрушению конструкции при заданных температуре и длительности воздействия нагрузки. Для сплава ЭИ437Б запись

МПа

обозначает, что за 200 часов работы при рабочей температуре 800°С деталь разрушается при воздействии на нее напряжений 250 МПа.Очевидно, что жаропрочность материалов зависит от их склонности к ползучести. Для изготовления деталей авиационных двигателей (лопаток турбин, дисков турбин, корпусов турбин) применяются стали с карбидным (40Х15Н7Г7Ф2МС, 37Х12Н8Г8МФБ) и интерметаллидным упрочнением (10Х11Н20ТЗР, 10Х11Н23ТЗМР).С появлением реактивной авиации одним из основных материалов для жаропрочных сплавов стал никель.

27. Рессорсно-пружинные стали. Их свойства,термическая обработка,структура и прменение. Эти стали должны обладать высокими пределами упругости и выносливости при достаточной пластичности и вязкости. Для получения таких свойств стали должны содержать не менее 0,5 % С и подвергаться закалке и среднему отпуску для приобретения трооститной структуры. Для пружин небольшого сечения, испытывающих невысокие нагрузки, применяют углеродистые стали марок 65,70. Для ответственных пружин и рессор используют, стали легированные Si, Mn, Cr, V, W, Ni. Эти элементы повышают предел упругости и прокаливаемость стали. Трооститная структура, которая получается после среднего отпуска, имеет самый большой предел упругости. Но при этом следует иметь в виду, что температурный интервал среднего отпуска соответствует необратимой отпускной хрупкости 1-го рода, т.е. увеличение предела упругости приводит к уменьшению ударной вязкости, поэтому рессоры, пружины и подобные им детали всегда разрушаются хрупко. В качестве рессорно-пружинных широко применяются стали, легированные кремнием, например, 55С2, 60С2. Кремний задерживает распад мартенсита при отпуске и значительно упрочняет феррит, поэтому кремнистые стали имеют высокий предел упругости. Однако кремнистые стали склонны к обезуглероживанию и образованию поверхностных дефектов при горячей обработке, что снижает предел выносливости. По этой причине чисто кремнистые стали все чаще заменяют хромомарганцовистыми (60ХГ, 55ХГР), хромованадиевыми (50ХФ), а для крупных высоконагруженных и ответственных рессор и пружин применяют сложнолегированные стали 55ХГСФ и 60С2ХФ. В заводской практике пружины в основном изготавливают из шлифованной холоднотянутой проволоки (серебрянки). Для этого чаще всего применяют стали марок 65,70,У8,У10. Наклеп от холодной обработки и волочения способствует получению высокой твердости и упругости. Для навивки обычно применяются токарные станки. После навивки пружины отпускают при температурах 250…350 °С, когда полностью снимаются остаточные напряжения и повышается предел упругости.

28. Шарикоподшипниковые стали (ШХ6, ШХ9 и др.), их состав, термическая обработка, свойства. По химическому составу - это высокоуглеродистые стали, содержащие около 1 % углерода и до 1,5 % хрома. Такой химический состав обеспечивает высокую твердость, износостойкость и сопротивляемость контактной усталости. К сталям также предъявляются высокие требования по содержанию неметаллических включений, так как, попадая в поверхностный слой, они становятся концентраторами напряжений, вызывая преждевременное усталостное разрушение. Недопустима также карбидная неоднородность. Для изготовления шарикоподшипников чаще всего применяются стали ШХ4, ШХ6, ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ. Типовой режим упрочняющей термообработки сталей - это закалка в масле при температуре 830…860 °С и низкий последующий отпуск при температуре 150…200 °С. Для работы в агрессивных средах используют нержавеющую высокоуглеродистую сталь 95Х18, которая калится в масле при температуре 1050…1070 °С и подвергается низкому отпуску при температуре 150…160 °С. Поскольку сталь высокоуглеродистая и высоколегированная, то в структуре закаленной стали имеется большое количество А_ост, для устранения которого и стабилизации размеров шарикоподшипников применяют обработку холодом при –70 °С в течение 1,5 - 2,5 ч в зависимости от размеров подшипников. Крупногабаритные подшипники для энергетических установок и турбин изготавливают из цементуемой хромоникелевой стали 20Х2Н4

деталей при закалке до комнатной температуры мартенситное превращение останавливается и не доходит до конца. В результате закалки кроме мартенсита в структуре частично может присутствовать остаточный аустенит (А_ост).

29. Диаграмма изотермического распада аустенита. Влияние на превращения легирующих элементов.

Для построения диаграммы образцы из стали нагревают до температур существования устойчивого аустенита, после этого образцы охлаждают до температур ниже А1 и выдерживают при этих температурах до полного распада аустенита. На этой же диаграмме удобно графически изобразить различные способы закалки (координаты: температура, время).

Легирующие элементы уменьшают эфтектоидную концентрацию углерода и его предельную растворимость в аустените,сдвигая точки S иE влево.

Легирующие элементы Cr,Mo,W,V,Al,Si и другие повышают температуру критических точек А1 и А3.

Все лигирубщие элементы, включая углерод, понижают температуру начал и конца мартенситного превращения. С увеличением количества легирующих элементов в стали возростает количество остаточного аустенита.

Легирующие элементы, не образующие карбидов в стали, как правило, увеличивают устойчивость переохложденногоаустенита и замедляет его распад.

30.Превращение перлита в аустенит при нагреве стали. Рост зерна аустенитапри нагреве (наследственно мелко - и крупнозернистые стали).

При нагреве несколько выше А1 перлит превращается в аустенит. Это превращение происходит при очень медленном нагреве, в реальных условиях имеет место перегрев. Правее линии 1 образуется зародыш аустенита. Переход перлита в аустенит состоит из двух элементарных превращений: 1.Fe (альфа) превращается в Fe (гамма)-полиморфное превращение, 2.Fe3C превращение, 1-е происходит гораздо быстрее, чем 2-е поэтому необходимо некоторое время для получения однородного аустенита. По склонности роста зерна аустенита стали делят на: наследственно мелко зернистые и наследственно крупно зернистые. У наследственно крупно зернистых сталях зародыши начинают расти при малых нагревах. У наследственно мелко зернистых сталях начальное мелкое зерно сохраняется до температуры 930-950 градусов. При дальнейшем повышении температуры начинается интенсивный рост зерна. На рост зерна аустенита влияет условие раскисления. Если раскисление проводится в Si или Mn то это наследственно крупно зернистые, если используется и алюминий то это наследственно мелко зернистое.

31.Превращение переохлажденного аустенита. Характеристика структур перлитного и промежуточного (бейнитного)превращений.Зависимость механических свойств стали от структуры.

При охлаждении стали с большой скоростью кинетику и механизм превращения аустенита выясняют с помощью постановки специальных экспериментов. Переохлаждение аустенита стали эвтектоидного состава(0,8% С). Образцы нагревают до температуры, при которой ее структура состоит из однородного аустенита (Т 770 град.). затем образцы быстро переносят в термостаты с заданной температурой, меньше А1 и при изотермической выдержке наблюдают за происходящими в аустените превращениями. Наблюдения проводят измеряя твердость, электросопротивление, магнитные характеристики и т. п. B результате получают серию кинетических кривых. По оси абцисс откладываем время, по оси координат-процент превратившегося аустенита.В начале наблюдается подготовительный период-время в течении которого сохраняется переохлажденный фустенит. Характер кривой показывает, что преврашение протекает с различной скоростью и достигает максимума при образовании примерно 50% продуктов превращения. После получения около 70% прод. Превр.скорость начинает уменьшфться и постепенно затухает по мере пиблежения к 0% количества оставщегося аустенита.С увеличением степени переохлаждения устойчивость переохлажденного аустенита уменьшается, но достигнув минимума при переохлаждении на 150-200С,вновь увеличивается. По полученным эксперемент. Точкам строят диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита в координатах t-lg τ.На этой диограмме левая кривая является границей начала превращения переохлажденного аустенита(показ.зависимость подготовительного периода от переохлажденного). Правая кривая показывает конец превращения аустенита (зависимость времени, необхадимого для полного превращения аустенита, от степени переохлаждения.Такие диограмы наз-ют диограмами изотермич.превращения аустенита.Перлитное превращение: при образовании из аустенита перлита ведущей фазой является цементит.Зарождение цементитного зародыша облегчено на границе аустенитных зерен. Возникшая пластинка цементита растет,объединяет соседние участки аустенита с углеродом, поэтому рядом образуется пластинка феррита. Такой кооперативный рост-наиболее особенность перлитного превращения. Поскольку с увеличением степени переохлаждения растет число зародышей новых зерен, число ферритно-цементитных пластинок увеличивается, а их размеры и расстояния между ними сильно сокращаются.Перлит,сорбит,тростит представляют собой механическую смесь феррита и цементита.Они различаются межпластитным расстоянием. По мере понижения t превращения, постенно совершается переход от одной структуры к другой.С увеличением степени дисперсности фаз повышается их твердость. Бейнитное превращение:выше 500С скорость диффузии достаточна, чтобы образовавщ.феррит содержал равновесное кол-во углерода.Если увеличить степень переохлажд.,то ниже изгиба С-образной кривой образуется бейнит. Оно происходит при t между перлитным и мартенситным превращением.Главное отличие бейнита от перлитных структур-содержание углерода в феррите.При высоких t-углерода в феррите содержится 0,01-0,02%С.При низких-скорости диффузии малы поэтому углерода в феррите содержит прибл. 0,1% (400С). Вблизи границы с областью перлитного превращения образуется верхний бейнит. Он состоит из чередующихся пластинок цементита и феррита.При t 300С образуется нижний бейнит.Твердость бейнита около НВ 500.Свойства верхнего и нижнего бейнита различны.В 1 случае наблюдается недостаточная прочность. Нижний бейнит обладает высокой прочностью, пластичностью и вязкостью.Легирующие элементы повышают устойчивость переохлажденного аустенита.Карбидообразующие элементы более сложно влияют на изотермические превращения аустенита.Зоны перлитного и бейнитного превращений оказываются разделеннымипо различием структур продуктов превращений, наличием самостоятельных максимумов.

32. Критическая скорость закалки – это минимальная скорость охлаждения, при которой образуется мартенсит. Эта скорость представляет собой касательную к линии начала распада аустенита на диаграмме его изотермического распада. На этой же диаграмме удобно графически изобразить различные способы закалки. Обработка холодом. Высокоуглеродистые и многие легированные стали имеют температуру Мк↓0°С(будет присутствовать Аост.). Для устранения остаточного аустенита проводят дополнительную обработку холодом. После проводят низкий отпуск. Обработка сталей холодом. В высокоуглеродистых (С> 0,6%) и легированных сталях температура конца мартенситного превращения ниже комнатной. При охлаждении

33. Превращение мартенсита и остаточного аустенита при нагреве (отпуск стали).

превращения мартенсита и остаточного аустенита при нагреве (отпуск сталей) явл. одной из трех основных превращений теории термической обработки стали После закалки стали с мартенситной структурой находятся в термодинамически неустойчивом состоянии, имеют максимальную твердость и прочность и минимальную пластичность. Промежуточные показатели механических свойств можно получить путем нагрева. Термическая операция, заключающаяся в нагреве закаленных сталей до температур не выше критических, называется отпуском сталей. Длительность нагрева при отпуске - 1-2 часа и более. Во избежание термических напряжений после отпуска рекомендуется медленное охлаждение, за исключением сталей, подверженных обратимой отпускной хрупкости, которые от температуры высокого отпуска охлаждают в воде или масле.

34. Основные виды термической обработки, их характеристика. Различают три вида: 1. собственно термическая обработка 2. химико-термическая обработка 3. термомеханическая обр. 1-Предусматривает только температурное воздействие на металл. 2-В рез. взаимодействия с окружающей средой при нагреве меняется хим состав поверхностного слоя и происходит насыщение слоя различными элементами (цементация). 3-Предусматривает изменение структуры и свойств как за счет термич воздействия так и за счет деформационного воздействия.

35. Отжиг стали. Отжиг первого рода. Для полного или частичного перевода сталей в структурно-равновесное состояние применяют различные виды отжига.

Отжигом называют такой вид термической обработки, при котором сталь нагревают ниже или выше температуры критических точек, выдерживают при этой температуре и затем медленно охлаждают. Отжиг I рода проводят при температурах выше или ниже температур фазовых превращений. К отжигу I рода относятся диффузионный отжиг (гомогенизация), рекристаллизационный отжиг и отжиг для снятия внутренних напряжений. Этот вид термообработки в зависимости от температурных условий его выполнения устраняет химическую или структурную неоднородность, созданную предшествующими обработками.

36. Отжиг стали. Отжиг второго рода. Нормализация стали. Для полного или частичного перевода сталей в структурно-равновесное состояние применяют различные виды отжига. Отжигом называют такой вид термической обработки, при котором сталь нагревают ниже или выше температуры критических точек, выдерживают при этой температуре и затем медленно охлаждают. Отжиг II рода заключается в нагреве стали до температур выше точек А₁ или А₃, выдержке и, как правило, последующем медленном охлаждении (вместе с печью). При этом виде отжига протекают фазовые превращения, определяющие структуру и свойства стали. Для сталей проводят следующие виды отжига: полный отжиг с температурой нагрева доэвтектоидных сталей выше температуры А₃ и заэвтектоидных сталей выше температуры А₁ и неполный отжиг, когда температура выше А_1,но ниже А₃. Структура сталей после отжига: перлит + феррит, перлит или перлит + цементит. Отжиг II рода применяют для получения равновесной структуры в целях снижения твердости, повышения пластичности и вязкости стали; улучшения обрабатываемости; измельчения зерна. Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку А₃ на 40…50°С, заэвтектоидной стали до температуры выше критических точек А_ст также на 40…50°С, в непродолжительной выдержке для завершения фазовых превращений и охлаждении на воздухе. Углеродистые стали после нормализации несколько прочнее, чем после отжига. Их пластичность при этом ниже максимально возможной. Так как при производстве полуфабрикатов (прутков, уголков, швеллеров, листов, полос и др.) методами горячей обработки давлением после деформации их охлаждение происходит на воздухе, то структура и свойства таких полуфабрикатов соответствуют нормализованному состоянию, что обычно указывается в справочниках.

37. Закалка стали. Способы закалки, их характеристика, технология выполнения. Закалка - это термическая операция, состоящая из нагрева стали до температуры аустенитного состояния, выдержки при этой температуре с последующим охлаждением со скоростью больше критической в целях получения структурно-неустойчивого состояния. В результате закалки аустенит превращается в мартенсит. Способы закалки характеризуются различными режимами охлаждения при закалке. Непрерывная закалка предусматривает охлаждение сталей в одной среде (воде, масле или любой другой, обеспечивающей охлаждение со скоростью больше V_кр). В результате в стали образуется мартенситная структура. Но так как мартенситное превращение протекает быстро и сопровождается увеличением объема, то в деталях высок уровень внутренних напряжений, возможно трещинообразование, коробление и другие дефекты. Прерывистая закалка - это закалка в двух средах. Сначала сталь охлаждается в среде с большей скоростью охлаждения до температуры несколько выше М_н, а далее со значительно меньшей скоростью. Это может быть, например, закалка из воды в масло. Мартенситное превращение в этом случае протекает медленнее, что приводит к снижению уровня внутренних напряжений, уменьшению коробления и трещинообразования. Ступенчатая закалка предусматривает охлаждение с большой скоростью до температуры несколько выше М_н, изотермическую выдержку при этой температуре в пределах инкубационного периода (не доходя до линии начала изотермического распада аустенита) и последующее довольно медленное охлаждение. Этот способ практически не имеет недостатков, присущих предыдущим способам. Перед мартенситным превращением температура детали выравнивается во всем объеме. Мартенситное превращение протекает одновременно во всем объеме детали с умеренной скоростью. Закалка с самоотпуском может осуществляться при закалке массивных деталей. Охлаждение проводится по одному из вышеназванных способов до образования в поверхностном слое мартенсита, но охлаждение деталей прекращается в тот момент, когда внутренние слои деталей имеют еще довольно высокую температуру и определенный запас тепла. Этого тепла должно быть достаточно для прогрева всей детали до желаемой температуры, при которой и протекает отпуск. Способ требует высокой квалификации термиста или регламентированной по времени механизации процесса извлечения деталей из закалочной ванны, но не требует затрат тепла на процесс отпуска. Закалка и отпуск выполняются с одного нагрева. Изотермическая закалка проводится так же, как и ступенчатая, но выдержка при температуре несколько выше М_н длительная (до полного распада аустенита с образованием бейнита нижнего).

38. Отпуск сталей, его виды. Структура, свойства и применение сталей после различных видов отпуска. Термоулучшение. Термическая операция, заключающаяся в нагреве закаленных сталей до температур не выше критических, называется отпуском сталей. На практике различают три вида отпуска: низкий, средний и высокий. Низкий отпуск - это нагрев закаленной стали до температур 130...250°С, выдержка и охлаждение. При этом снижаются внутренние напряжения, мартенсит закалки превращается в мартенсит отпуска или отпущенный мартенсит. Немного улучшается вязкость без заметного снижения твердости. Высокоуглеродистая сталь после низкого отпуска сохраняет твердость в пределах 58...63 HRС и имеет высокую износостойкость. Этому виду отпуска подвергают режущий инструмент, детали после поверхностной закалки, а также после цементации и закалки. Средний отпуск проводится путем нагрева закаленных деталей до температур 350...500°С. Структура стали после отпуска - троостит отпуска (феррит и коагулированные частицы цементита). Твердость средне- и высокоуглеродистых сталей - в пределах 40...50 НRС. Стали при этом имеют высокий предел упругости, предел выносливости и релаксационную стойкость. Средний отпуск применяют обычно для пружин, рессор и большинства ответственных сильно нагруженных деталей авиационной техники. Высокий отпуск проводится при температурах 500...680°С. При этом образуется структура - сорбит отпуска (феррит и цементит зернистого строения), обеспечивающая стали наилучшее соотношение прочности и вязкости. Высокий отпуск применяют для т

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒

Воспользуйтесь поиском по сайту: