Обработка углеродистой стали

Информация - Разное

Другие материалы по предмету Разное

с хорошими механическими свойствами. Перегрев приводит к образованию крупного зерна и впоследствии - видманштеттовой структуры (рисунок 1.4).

 

 

Рисунок 1.4 - Схема изменения зерна перлита в зависимости от температуры нагрева аустенитного зерна

Нормализация. Это нагрев стали выше верхней критической точки (АС3 или АСm), выдержка до полного образования аустенита и последующее охлаждение на спокойном воздухе (кривая охлаждения v2 на рисунке 1.3). От полного отжига нормализация отличается ускоренным охлаждением. В этом случае распад аустенита происходит в более низком температурном интервале, поэтому зерно получается мельче, чем после отжига. Твердость нормализованной стали выше твердости отожженной стали.

Закалка. Это термическая обработка, состоящая в нагреве стали выше критической точки АС3 или АС1, выдержке до полного образования аустенита и последующем быстром охлаждении со скоростью выше критической. Цель закалки - получить мартенситную структуру, обладающую высокой твердостью.

Доэвтектоидные стали подвергаются полной закалке:

 

Тн = АС3 + (30…50) оС.

.

 

Заэвтектоидные стали подвергаются неполной закалке:

 

Тн = АС1 + (30…50) оС.

.

 

Скорость охлаждения выбирается в соответствии с диаграммой изотермического превращения аустенита так, чтобы весь аустенит переохладился до мартенситной точки Мн. Для этого скорость охлаждения должна быть выше критической (v4 > vк на рисунке 1.2). Чем устойчивее аустенит в стали, тем меньше значение vк, тем с меньшими скоростями можно охлаждать сталь при закалке. В качестве охлаждающих сред обычно применяют воду, масло или растворы солей.

Закаленная сталь со структурой мартенсита обладает высокой твердостью, хрупкостью и пониженной вязкостью. Поэтому после закалки сталь всегда подвергают отпуску.

Отпуск. Нагрев закаленной стали до температуры ниже АС1 и выдержка с последующим охлаждением на воздухе называется отпуском. Его цель - снять напряжения, возникшие при закалке; получить структуру с заданным комплексом механических свойств.

Применяются три вида отпуска.

Низкий отпуск проводят при температуре 150 - 200 С с получением структуры мартенсит отпуска (58 - 60 HRC). Применяется в основном для инструментальных сталей.

Средний отпуск проводят при температуре 350 - 450 С на структуру троостит отпуска. Применяется для пружинных сталей.

Высокий отпуск - при температуре 550 - 650 С на структуру сорбит отпуска. Применяют для конструкционных сталей, так как зернистая структура сорбита отпуска обладает хорошим комплексом механических свойств (прочность, пластичность, вязкость). Закалка с последующим высоким отпуском называется улучшением стали.

Закалка в сочетании с отпуском является окончательным видом термической обработки изделий.

термический обработка углеродистый сталь

2. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДУРАЛЮМИНА

 

Дуралюмины - это деформируемые упрочняемые сплавы на основе алюминия, легированные медью, марганцем, магнием. Основной легирующий компонент - медь.

Диаграмма состояния алюминий - медь приведена на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 - Диаграмма состояния алюминий - медь

 

Легирующие элементы при комнатной температуре незначительно растворяются в алюминии (0,05 %), образуя a-твердый раствор. Основная масса этих элементов находится в крупных кристаллах CuAl2, CuMgAl2 и др. Дуралюмины содержат 4,5 - 5 % меди. С повышением температуры растворимость меди в алюминии увеличивается и достигает 5,5 % при температуре 548 оС. Для упрочнения дуралюмина применяют закалку и старение.

Закалка - это нагрев сплава до температуры выше линии предельной растворимости меди в алюминии (линия АВ), выдержка до полного растворения включений CuAl2 в a-твердом растворе и охлаждение в подогретой воде, чтобы не было трещин. При нагреве до t 500 оC в алюминии растворяются кристаллы CuAl2 и в твердый раствор переходит 4 % Cu. Охлаждение в воде фиксирует пересыщенный твердый раствор меди в алюминии (a 4 % Cu).

Сплав после закалки пластичен, твердость и прочность невысоки. Полученная структура метастабильная.

Старение - это процесс распада пересыщенного твердого раствора с образованием более стабильных структур. На первой стадии образуются зоны Гинье - Престона (Г.П.) - дискообразные структурные образования толщиной в несколько атомов из меди, диффундирующей из кристаллической решетки. Зоны Г.П. искажают решетку, и прочность повышается.

Вторая стадия - дисперсионное твердение. На этой стадии в зонах Гинье - Престона атомы перестраиваются, образуя кристаллическую решетку новой фазы Q, по составу и строению близкую к CuAl2. Фаза Q дисперсна и когерентно связана с кристаллической решеткой a-твердого раствора, поэтому ее образование не снижает прочностных свойств.

Третья стадия связана с нарушением когерентной связи между фазой Q и основным твердым раствором a. Фаза Q превращается в равновесную фазу CuAl2. Образовавшиеся кристаллы CuAl2 могут укрупниться, и тогда прочностные характеристики понизятся.

Скорость и полнота распада пересыщенного твердого раствора зависят от температуры и времени выдержки. Чем выше температура, тем быстрее идет процесс распада.

Естественное старение происходит при комнатной температуре в течение трех - пяти суток. За это время протекает первая стадия, и сплав упрочняется.

Искусственное старение проводят при 100 - 250 оС. Необходимо правильно выбрать температуру, чтобы не наступило разу?/p>