Реферат по дисциплине: технология конструкционных материалов на тему: «отжиг и нормализация стали»

Вид материала

Реферат

Содержание Отжиг стали. Нормализация стали Приложение 1 Практическое задание

Подобный материал:

• Примерная программа дисциплины технология конструкционных материалов рекомендуется, 242.94kb.
• Технология конструкционных материалов пособие по изучению дисциплины и выполнению контрольных, 479.07kb.
• Памятка для студентов групп мапп-41, мапп-42 по изучению дисциплины «Технология конструкционных, 48.42kb.
• Отчет по результатам самообследования кафедры «Технология конструкционных материалов, 832.05kb.
• И. А. Хворова материаловедение. Технология конструкционных материалов, 1701.97kb.
• Методические указания к темам введение Предмет и содержание дисциплины "Материаловедение, 357.11kb.
• Материаловедение и технология конструкционных материалов, 37.46kb.
• Памятка для студентов групп пкм по изучению дисциплины "Технология материалов и покрытий", 79.64kb.
• Примерная программа дисциплины «материаловедение и технология конструкционных материалов», 555.99kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины «материаловедение и технология конструкционных, 252.46kb.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ


РЕФЕРАТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

НА ТЕМУ:

«ОТЖИГ И НОРМАЛИЗАЦИЯ СТАЛИ»


Выполнил:

ст. гр. ЗИЭФ-333

Ефремов М.А.


Проверил:

Фролова Е.В.


Челябинск

2009

Содержание

Введение

Наиболее важный и распространенный вид обработки металлов, применяемый как в процессе изготовления деталей, так и к готовому изделию в качестве окончательной операции, придающей материалу требуемое качество, является тепловая, или термическая, их обработка. Термической обработкой стали называют совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения с целью изменения структуры и механических свойств стальных изделий. Различают следующие виды термической и химико-термической, обработки: отжиг, нормализацию, закалку, отпуск, цементацию, цианирование, азотирование, хромирование, сульфидирование и др. В данной работе речь пойдет об отжиге и нормализации.

Отжиг стали.

После отливки, прокатки, ковки стальные заготовки охлаждаются неравномерно, результатом чего является неоднородность структуры, неоднородность свойств различных мест заготовок. Появляются внутренние напряжения. Кроме того, после затвердевания отливки получаются неоднородными по составу из-за ликвации.

Отжиг - процесс термообработки металла, при котором производится нагревание, затем медленное охлаждение металла. Переход структуры из неравновесного состояния до более равновесного.

Отжиг первого рода, его виды: возврат (он же отдых металла), рекристаллизационный отжиг (он же называется рекристаллизация), отжиг для снятия внутренних напряжений, диффузионный отжиг (еще называется гомогенизация).

Отжиг второго рода – изменение структуры сплава посредством перекристаллизации около критических точек с целью получения равновесных структур. Отжиг второго рода, его виды:полный, неполный, изотермический отжиги.

Ниже рассмотрен отжиг, его виды, применительно к стали.

Возврат (отдых) стали – нагрев до 200 – 400^o, отжиг для уменьшения или снятия наклепа. По результатам отжига наблюдается уменьшение искажений кристаллических решеток у кристаллитов и частичное восстановление физико-химических свойств стали.

Рекристаллизационный отжиг стали (рекристаллизация) - нагрев до температур 500 – 550^o; отжиг для снятия внутренних напряжений – нагрев до температур 600 – 700^o. Эти виды отжига снимают внутренние напряжения металла отливок от неравномерного охлаждения их частей, также в заготовках, обработанных давлением (прокаткой, волочением, штамповкой) с использованием температур ниже критических. Вследствии рекристаллизационного отжига из деформированных зерен вырастают новые кристаллы, ближе к равновесным, поэтому твердость стали снижается, а пластичность, ударная вязкость увеличиваются. Чтобы полностью снять внутренние напряжения стали нужна температура не менее 600^o С.

Охлаждение после выдержки при заданной температуре должно быть достаточно медленным: вследствии ускоренного охлаждения металла вновь возникают внутренние напряжения.

Диффузионный отжиг стали (гомогенизация) применяется тогда, когда сталь имеет внутрикристаллическую ликвацию. Выравнивание состава в зернах аустенита достигается диффузией углерода и других примесей в твердом состоянии, наряду с самодиффузией железа. По результатам отжига, сталь становится однородной по составу (гомогенной), поэтому диффузионный отжиг называет также гомогенизацией.

Температура гомогенизации должна быть достаточно высокой, однако нельзя допускать пережога, оплавления зерен. Если допустить пережог, то кислород воздуха окисляет железо, проникая в толщу его, образуются кристаллиты, разобщенные окисными оболочками. Пережог устранить нельзя, поэтому пережженные заготовки являются окончательным браком.

Диффузионный отжиг стали, обычно приводит к слишком сильному укрупнению зерна, что следует исправлять последующим полным отжигом (на мелкое зерно).

Полный отжиг стали связан с фазовой перекристаллизацией, измельчением зерна при температурах точек А_С1 и А_С2. Назначение его – улучшение структуры стали для облегчения последующей обработки резанием, штамповкой или закалкой, а также получение мелкозернистой равновесной перлитной структуры готовой детали. Для полного отжига сталь нагревают на 30-50^oС выше температуры линии GSK и медленно охлаждают.

После отжига избыточный цементит (в заэвтектоидных сталях) и эвтектоидный цементит имеют форму пластинок, поэтому и перлит называют пластинчатым.

При отжиге стали на пластинчатый перлит заготовки оставляют в печи до охлаждения, чаще всего при частичном подогреве печи топливом, чтобы скорость охлаждения была не больше 10-20^o в час.

О
Рисунок 1
тжигом также достигается измельчение зерна. Крупнозернистая структура, например, доэвтектоидной стали (рис. 1), получается при затвердевании вследствие свободного роста зерен (если охлаждение отливок медленное), а также в результате перегрева стали. Эта структура называется видманштетовой (по имени австрийского астронома А. Видманштеттена, открывшего в 1808 г. такую структуру на метеорном железе). Такая структура придает низкую прочность заготовке.Структура характерна тем, что включения феррита (светлые участки) и перлита (темные участки) располагаются в виде вытянутых пластин под различными углами друг к другу. В заэвтектоидный сталях видманштетова структура характеризуется штрихообразным расположением избыточного цементита.

Размельчение зерна связано с перекристаллизацией альфа-железа в гамма-железо; вследствии охлаждения и обратного переходе гамма-железа в aльфа-железо мелкозернистая структура сохраняется.

Таким образом, одним из результатов отжига на пластинчатый перлит является мелкозернистая структура.

Неполный отжиг стали связан с фазовой перекристаллизацией лишь при температуре точки А_С1; неполный отжиг применяется после горячей обработки давлением, когда у заготовки мелкозернистая структура.

О
Рисунок 2
тжиг стали на зернистый перлит применяют обычно для эвтектоидных, заэвтектоидных сталей, для повышения пластичности, вязкости стали и уменьшения ее твердости. Для получения зернистого перлита сталь нагревают выше точки А_С1, затем выдерживают недолго, чтобы цементит растворился в аустените не полностью. Затем сталь охлаждают до температуры несколько ниже Ar₁, выдерживают при такой температуре несколько часов. При этом частицы оставшегося цементита служат зародышами кристаллизации для всего выделяющегося цементита, который нарастает округлыми (глобулярными) кристаллитами, рассеянными в феррите (рис. 2).

Свойство зернистого перлита существенно отличаются от свойств пластинчатого в сторону меньшей твердости, но большей пластинчатости и вязкости. Особенно это относится к заэвтектоидной стали, где весь цементит (как эвтектоидный, так избыточный) получается в виде глобулей.

И
Рисунок 3

Схема изотермического отжига и изотермической закалки
зотермический отжиг - после нагрева и выдержки сталь быстро охлаждают до температуры несколько ниже точки А₁ (рис. 3), затем выдерживают при этой температуре до полного распадения аустенита на перлит, после чего охлаждают на воздухе. Применение изотермического отжига значительно сокращает время, а также повышает производительность. Например, обыкновенный отжиг легированной стали длится 13-15 ч, а изотермический – всего 4-7 ч. Схема изотермического отжига приведена на рис. 3.

Нормализация стали

Нормализация – термообработка, при которой сталь охлаждается не в печи, как при отжиге, а на воздухе в цехе. Нагревание ведется до полной перекристаллизации (на 30-50^o выше точек А_c3 и А_ст), в результате сталь приобретает мелкозернистую, однородную структуру. Твердость, прочность стали после нормализации выше, чем после отжига.

Структура низкоуглеродистой стали после нормализации феррито-перлитная, такая же, как и после отжига, а у средне- и высокоуглеродистой стали – сорбитная; нормализация может заменить для первой – отжиг, а для второй – закалку с высоким отпуском. Часто нормализацией подготавливают сталь для закалки. Термообработку некоторых марок углеродистой, легированных сталей заканчивают нормализацией.

Приложение 1

Практическое задание

Расшифровать Вст4кп – Углеродистая сталь обыкновенного качества. Степень раскисления – кипящая.

Расшифровать 50ХФА – Легированная сталь со средним содержанием углерода 0,5%. Легирующие компоненты: хром – менее 1,5%, ванадий – менее 1,5%, азот – менее 1,5%.

Список использованных источников

1. ссылка скрыта - Металловедение и термообработка.
   
2. ссылка скрыта - Отжиг стали и технологические нюансы.
   
3. Технология термической обработки металлов. Самоходский А.И. Парфеновская Н.Г., 1997 г.