Державний професійно-технічний
навчальний заклад
«Краматорський центр професійно-технічної освіти»

м.Краматорськ


Меню сайту

Календар свят. Мова, граматика, спілкування
Оцініть наш центр
Всего ответов: 980

 

ТЕМА V

Термическая и химическая обработка сталей

Термическая обработка – это технологический процесс теплового воздействия, состоящий из нагрева, выдержки и охлаждения металлических изделий по определенным режимам с целью изменения структуры и свойств сплава.

График термообработки

 

Термическая обработка изменяет  t°               В

в нужном направлении                                                                   

пластические и другие свойства       Н                         О

металлов.                                                                  

                                                                                

Тчас

Структурные изменения, которые происходят при нагревании и охлаждении железоуглеродистых сплавов, описываются диаграммой Fe – С.

Виды термообработки

Отжиг бывает полный, неполный, гомогенизирующий и низкий.  Отжиг стальных изделий или заготовок  применяют для снятия внутренних напряжений, устранения структурной неоднородности, улучшения обрабатываемости резанием и подготовки к последующей термообработке.

Полному отжигу подвергают обычно доэвтектоидные стали, нагревая их выше линии GS на 20-30°С (рис.7), выдерживая при этой температуре в течение ¼ продолжительности нагрева и медленно охлаждая вместе с печью до 600-400°С.

Неполный отжиг является разновидностью отжига неполной перекристаллизации.

 

 

            Гомогенизация (диффузионный отжиг) применяется для слитков и крупных отливок с целью выравнивания (путем диффузии) химического состава стали.

            Низкий отжиг выполняется в тех случаях, когда получение в результате литья или другой обработки структура стали удовлетворительна и нет необходимости ее изменять, нужно только снять возникшие внутренние напряжения.

            Нормализация стали. Нормализацией называют нагрев стали выше линии GSE на 30-50°С (рис. 7), с выдержкой при этой температуре и последующим охлаждением на воздухе. Нормализацию применяют для устранения внутренних напряжений и наклепа, повышения механических свойств стали. Само слово «нормализация» указывает на то, что сталь после этой операции получает нормальную, однородную, мелкозернистую структуру; перлит приобретает тонкое строение. Нормализации подвергают отливки и поковки. В настоящее время нормализация распространена в машиностроении больше, чем отжиг, так как она является более производительной операцией и дает лучшие результаты.

Закалка стали

            Закалка стали основана на фазовых превращениях при нагреве и охлаждении. Она включает нагрев стали до температур,

превышающих температуры фазовых превращений, выдержку при этих температурах и последующее быстрое охлаждение.

            Превращения в стали при охлаждении (превращение аустенита). Аустенит устойчив только при температурах выше линии GSE (рис. 7). При охлаждении стали ниже линии GS и ES аустенит становится неустойчивым: начинается его распад. Если сталь, нагретую до состояния аустенита, охлаждать с большой скоростью, происходит переохлаждение аустенита и образование новой мелкозернистой феррито-цементитной смеси, причем, чем больше скорость охлаждения, тем все мельче и мельче становится феррито-цементитная смесь. Образующиеся более мелкие по сравнению с перлитом структуры имеют свое особое название. При охлаждении, например, стали на воздухе аустенит превращается в сорбит, при охлаждении в масле — в троостит (названия даны по именам ученых Сорби и Трооста). Образование сорбита начинается при температуре 600°С и заканчивается при температуре 500°С. Троостит образуется при еще более низких температурах — 500-200°С. По своему строению перлит, сорбит и троостит очень сходны. Все они являются механическими смесями феррита и цементита, разница заключается лишь в размерах, пластинок феррита и цементита.

            При охлаждении в воде аустенит сохраняется в углеродистой стали до температуры примерно 200°С и затем мгновенно превращается в структуру, которую называют мартенситом (название дано в честь ученого Мартенса). В сталях с большим содержанием углерода аустенит не полностью превращается в мартенсит. Сохранившуюся часть аустенита называют остаточным аустенитом.

            Мартенсит отличен от сорбита и троостита и по своей структуре, и по свойствам. Он представляет собой пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе. Мартенсит при рассмотрении под микроскопом имеет характерную игольчатую структуру. Мартенсит – самая твердая и хрупкая структура стали. Его твердость НВ 600-700 (HRC 62-66), а пластические свойства при растяжении (δ и ψ) и ударная вязкость ан близки к нулю. Мартенсит магнитен и обладает наибольшей способностью сохранять в себе остаточный магнетизм, поэтому магниты при изготовлении закаливают на мартенсит. В легированных сталях рассмотренные структуры могут получаться и при иных скоростях охлаждения. В структуре некоторых легированных сталей даже при охлаждении на воздухе получается мартенсит. В связи с этим, изучая, термическую обработку, следует ознакомиться с термином «критическая скорость закалки», который означает наименьшую скорость охлаждения, при которой в структуре стали получается чистый мартенсит. Таким образом, чем меньше критическая скорость закалки, тем с меньшей скоростью нужно охлаждать сталь, чтобы получить структуру мартенсита.

 

            Закалкой называют процесс нагрева стали на 30-50°С выше критических точек Ас3 доэвтектоидной стали (рис. 8) и Ас1 заэвтектоидной стали, выдержки при данной температуре и последующего быстрого охлаждения. В результате закалки сталь приобретает структуру мартенсита и благодаря этому делается очень твердой. Быстрое охлаждение при закалке достигается путем применения специальных закалочных сред (воды, масла, водных растворов солей и др.). Для закалки простых углеродистых сталей можно рекомендовать воду с температурой 18°С, а для закалки большинства легированных сталей – масло. В зависимости от скорости охлаждения при закалке можно получить кроме мартенсита структуры: сорбит и троостит. Скорость, обеспечивающую получение мартенситной структуры, называют критической скоростью закалки.

Отпуск и термомеханическая обработка

            Отпуском называется заключительная операция термической обработки, состоящая в нагреве закаленной стали до температуры ниже критической Ас1, выдержке при этой температуре и последующем медленном или быстром охлаждении. Цель отпуска – устранение или уменьшение напряжений в стали, повышение вязкости и понижение твердости. Правильное выполнение отпуска в значительной степени определяет качество готовой закаленной детали. Температура отпуска варьирует в очень широких пределах – от 150 до 700оС, в зависимости от его цели. Различают низкий, средний и высокий отпуск.

            Термомеханическая обработка является одним из основных направлений современной технологии машиностроения. Она совмещает механическую деформацию металла в горячем состоянии и термическую обработку. Основная особенность совмещенного процесса состоит в том, что заготовки сразу после окончания горячей обработки давлением (ковки, прокатки) закаливают. Для закалки не производят специального нагрева заготовок, а используют остаточное тепло после горячего деформирования.

Химико-термическая обработка – процесс химического и термического воздействия на поверхностный слой стали (от0.1мм. до 2.5мм.), с целью изменения состава, структуры и свойств. Сердцевина детали остается мягкой.

Виды  Х Т О :

1.Цементация – насыщение поверхностного слоя углеродом. Придает твердость и износостойкость.

2.Азотирование – насыщение поверхностного слоя азотом. Придает твердость, износостойкость и коррозионостойкость.

3.Нитроцементация – насыщение поверхностного слоя одновременно азотом и углеродом. Обрабатывают детали сложной формы (шестерни).

4.Цианирование – насыщение поверхностного слоя азотом и углеродом в солях цианистого натрия.

5.Алитирование – насыщение поверхностного слоя стали алюминием. Повышает жаростойкость углеродных сталей.

6.Хромирование – насыщение поверхностного слоя хромом. Повышает износостойкость и товарный вид.

Литература:

  • [1] стр. 81-101
  • [2] стр. 103-190

“Знать”: суть и назначение термической и химической обработки.

“Уметь”: произвести закалку и отпуск инструментальной углеродистой стали.

Вопросы для самоподготовки:

1. В чем суть термообработки и для чего ее применяют?

2. Как классифицируют виды термообработки?

3. Что такое отжиг, как и для чего его проводят?

4. Что такое нормализация, что общего и отличительного имеет этот процесс по сравнению с отжигом?

5. Что такое закаливание стали? Как определить температуру нагрева для закалки?

6. Что такое отпуск, для чего его применяют, и какие виды отпуска существуют?

7. Какое оборудование требуется для термообработки стали?

8. Как контролируют температуру во время термообработки?

9. Какие охлаждающие среды применяют при термообработке стали?

10. Какие Вы знаете дефекты термообработки стали?

11. Каковы особенности термообработки легированных быстрорежущих сталей?

12. Какую отделку называют обработкой стали холодом?

13. Какова суть поверхностной закалки?

14. В чем суть химико-термической обработки стали и как классифицируют ее виды?

15. Что такое термомеханическая обработка?

Вхід на сайт
E-mail:
Пароль:



Останні новини

MON  napnu   ptoinua pedpressa


Яндекс.Метрика