Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Контрольная работа - Термическая и химико - термическая обработка металлов - файл 1.doc


Контрольная работа - Термическая и химико - термическая обработка металлов
скачать (209.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc210kb.24.11.2011 12:54скачать

Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...




Вариант 25

V. Термическая и химико - термическая обработка металлов
54. Назначение и задачи термической обработки металлов.
Назначение термической обработки металлов - получение требуемой твердости, улучшение прочностных характеристик металлов и сплавов.

Термической обработкой называют процессы, связанные с нагревом и

охлаждением, вызывающие изменения внутреннего строения сплава, и в связи с этим изменения физических, механических и других свойств.

Термической обработке подвергают полуфабрикаты (заготовки, поковки,

штамповки и т. п.) для улучшения структуры, снижения твердости, улучшения обрабатываемости, и окончательно изготовленные детали и инструмент для

придания им требуемых свойств.

В результате термической обработки свойства сплавов могут меняться в

очень широких пределах. Например, можно получить любую твердость стали от 150 до 250 НВ (исходное состояние) до 600-650 НВ (после закалки).

Возможность значительного повышения механических свойств с помощью термической обработки по сравнению с исходным состоянием позволяет увеличить допускаемые напряжения, а также уменьшить размеры и вес детали.
55. Основные виды термической обработки углеродистой стали
Термическая обработка углеродистой стали подразделяется на предварительную и окончательную. Предварительная термообработка (отжиг и нормализация) применяется при подготовке структуры стали для последующей обработки.

В качестве окончательной термообработки применяют, как правило, закалку с последующим отпуском. Иногда окончательной операцией могут быть отжиг, чаще нормализация, если по условиям работы детали эти операции дают нужные механические свойства.

Режим любой термообработки состоит из нагрева, изотермической выдержки и охлаждения (рис.1).

В общем случае для доэвтектоидных (С <0,8%) углеродистых нелегированных сталей температуру нагрева Тн под отжиг, нормализацию или закалку определяют исходя из положения критической точки А3 (линия окончания аустенитного превращения в доэвтектоидных сталях GS) по формуле:



Рис. 1. Схема термической обработки.
При отжиге или нормализации заэвтектоидных сталей (С>0,8%) температура нагрева выбирается точно также, однако, при нагреве под закалку, температуру определяют исходя из положения критической точки А1 (линия начала аустенитного превращения в заэвтектоидных сталях SK) по формуле:



Такая закалка заэвтектоидной стали называется неполной. В результате этой закалки сталь приобретает структуру мартенсита с мелкодисперсными цементитными включениями, что придает стали повышенную твердость и износостойкость по сравнению со сталью, имеющей чисто мартенситную структуру.

Общее время tоб складывается из продолжительности нагрева изделий до необходимой температуры t1 и выдержки при этой температуре в течение времени t2 (рис.1.)

Время нагрева t1 зависит от многих факторов. Обычно для углеродистой стали это время исчисляется по наименьшему размеру максимального сечения детали из расчета: 1…1,5 минуты на 1 мм этого размера. Время выдержки t2 составляет, как правило, 20% от времени нагрева t1

В качестве закалочных сред (охладителей) обычно применяют воду, водные растворы солей, щелочей, минеральные масла, кремнийорганические жидкости, иногда – воздух. Углеродистые (нелегированные) стали, как правило, закаливают в воде или водных растворах солей и щелочей.

Для интенсификации охлаждения рекомендуется перемещать закаливаемое изделие или обеспечивать циркуляцию охладителя.

После закалки детали всегда подвергаются последующему отпуску. В практике различают три разновидности отпуска.

Низкотемпературный (низкий) отпуск проводят с нагревом до 250оС. Цель отпуска – снижение внутренних напряжений. Мартенсит закалки переходит в мартенсит отпуска. Высокая твёрдость, износостойкость и низкая ударная вязкость сохраняются. Данному отпуску подвергается режущий и измерительный инструмент.

Среднетемпературный (средний) отпуск проводится при температурах 350...500оС. Структура мартенсита переходит в троостит отпуска. Такой отпуск обеспечивает наиболее высокий предел упругости и несколько повышает вязкость. Применяется для рессор, пружин и других упругих элементов.

Высокотемпературный (высокий) отпуск проводят при температуре 500...680оС. Структура мартенсита закалки переходит в сорбит отпуска. После такого отпуска почти полностью снимаются внутренние напряжения, значительно повышается ударная вязкость. Прочность и твёрдость при этом снижаются, но остаются более высокими, чем при нормализации. Высокий отпуск создаёт наилучшее сочетание прочности и вязкости стали и полностью исключает вероятность хрупкого разрушения.

Время выдержки при нагреве под отпуск (с момента прогрева детали): низкий – 2,5…8 часов; средний – 1…2 часа; высокий – 0,5…1 час.

Режим охлаждения при отпуске незначительно влияет на свойства стали после отпуска.

Термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска, называется улучшением.
56. Назначение отжига стали
Отжиг — термическая обработка , при которой сталь нагревается выше GSE с последующим, медленным охлаждением. Нагрев выше GSE обеспечивает полную перекристаллизацию стали. Медленное охлаждение при отжиге обязательно должно привести к распаду аустенита и превращению его в перлитные структуры.

Рис. 2. Оптимальный интервал температур нормализации и полного отжига углеродистой стали.


 Отжиг и нормализация обычно являются первоначальными операциями термической обработки, цель которых — либо устранить некоторые дефекты предыдущих операций горячей обработки (литья, ковки и т. д.), либо подготовить структуру к последующим технологическим операциям (например, обработке резанием, закалке). Однако довольно часто отжиг, и особенно нормализация, являются окончательной термической обработкой. Это бывает тогда, когда после отжига или нормализации получаются удовлетворительные с точки зрения эксплуатации детали свойства и не требуется их дальнейшее улучшение с помощью закалки и отпуска.
Основные цели отжига: перекристаллизация стали и устранение внутренних напряжений или исправление структуры. 
Обе эти задачи выполняются обычным полным отжигом, заключающимся в нагреве стали выше верхней критической точки с последующим медленным охлаждением. Феррито-перлитная структура переходит при нагреве в аустенитную, а затем при охлаждении аустенит превращается обратно в феррит и перлит, т. е. происходит полная перекристаллизация.
57. Структура стали после отжига
Структура, состоящая из крупных зерен перлита и феррита, какая часто бывает после литья или ковки, после отжига превращается в структуру из мелких зерен феррита и перлита.
Если нет необходимости изменить расположение ферритной составляющей, если исходная структура не очень крупнозерниста, то достаточно провести более низкий нагрев. При этом произойдет лишь перекристаллизация перлитной составляющей, но не ферритной. Это будет так называемый неполный отжиг. Неполный отжиг—более экономичная операция, чем полный, так как нагрев в этом случае осуществляется до более низких температур.
Если исходная структура хорошая и нет необходимости в перекристаллизации, а требуется только снизить внутренние напряжения, то нагрев под отжиг ограничивают еще более низкими температурами, ниже критической точки. Это будет низкий отжиг. Очевидно, что эта операция относится к первой группе видов термической обработки (отжиг I рода), тогда как полный и неполный отжиг относится ко второй группе (отжиг II рода, или фазовая перекристаллизация).

58. Нормализация стали
Нормализацией называют нагрев стали до температуры на 30-50 град выше

верхних критических точек, выдержку при этой температуре и охлаждение на спокойном воздухе. При нагреве низкоуглеродистых сталей до температур нормализации происходят те же процессы, что и при отжиге, т.е. измельчение зерен. Кроме того, вследствие охлаждения более быстрого, чем при отжиге, и получающегося в результате этого переохлаждения, строение перлита более тонкое (дисперсное), и количество эвтектоида (вернее, квазиэвтектоида) больше, чем при медленном охлаждении (при отжиге).

59. Структура стали после нормализации

По сравнению со структурой отжига структура нормализации более мелкозернистая и однородная, а механические свойства более высокие (повышенная прочность и твердость), это обеспечивается ускоренным охлаждением (на воздухе) по сравнению с медленным охлаждением (вместе с печью) при отжиге. Структура низкоуглеродистой стали после нормализации феррито-перлитная, такая же, как и после отжига, а у средне- и высокоуглеродистой стали – сорбитная.






Скачать файл (209.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru