- •1 Классификация материалов. Требования к конструкционным материалам.
- •2 Металлы, их свойства. Кристаллическое строение металлов и типы кристаллических решеток металлов.
- •3 Плавление, кипение, кристаллизация металлов. Влияние переохлаждения на величину зерна.
- •4 Реальное кристаллическое строение металлов. Закон процесса кристаллизации.
- •5 Методы изучения структур металла.
- •6 Дендритная кристаллизация металлов. Строение стального слитка.
- •7 Аллотропическое превращение и магнитное превращение в металлах (превращения в твердых состояниях.
- •8 Дефекты кристаллического строения металлов (дислокация) и их влияние на прочность.
- •10 Теоретическая и практическая прочность металлов.
- •11 Остаточные напряжения. Наклёп.
- •12 Основные случаи взаимодействия компонентов в сплавах (механические смеси, твердые растворы, химические соединения).
- •13 Диаграмма состояния сплавов I рода. Эвтектика в сплавах.
- •14 Диаграмма состояния сплавов II рода. Неограниченная растворимость.
- •15 Связь между характером взаимодействия компонентов в двойных сплавах и их свойства (закон Курнакова).
- •16 Диаграмма состояния сплавов «железо-углерод». Характер взаимодействия железа с углеродом. Основные линии диаграммы.
- •17 Особенности кристаллизации и вторичные превращения в сталях.
- •18 Кристаллизация и вторичные превращения в чугунах.
- •19 Классификация углеродистых сталей (углеродистые обыкновенного качества, конструкционные качественные стали, инструментальные стали).
- •20 Влияние углерода и других примесей на структуру и свойства сталей.
- •21 Чугуны. Классификация чугунов (серый, белый, ковкий, высокопрочный).
- •22 Основные методы упрочнения стальных изделий. Термическая обработка сталей.
- •23 Отпуск стали. Отжиг стали. Нормализация стали.
- •24 Закалка стали. Выбор охлаждающих средств для закалки. Виды закалки сред.
- •25 Прокаливаемость и закаливаемость стали. Поверхностная закалка стали.
- •26 Термомеханическая обработка.
- •27 Химико-термическая обработка (цементация, азотирование, цианирование, диффузионная металлизация).
- •28 Легированные стали. Классификация, маркировка. Причины высокой прочности сталей по сравнению с углеродистыми.
- •29 Высокопрочные, пружинные, шарикоподшипниковые, износостойкие, автоматные, легированные инструментальные, быстрорежущие стали.
- •30 Цветные металлы и сплавы. Медь и ее сплавы. Алюминий и его сплавы. Титан.
- •31 Неметаллические материалы. Резина, пластмассы. Классификация и основные части пластмасс.
- •2. Состав и свойства пластмасс
- •32 Производство чугуна и стали.
- •33 Литейное производство.
- •34 Обработка металлов давлением.
- •35 Обработка металлов резанием.
- •36 Электрофизические и электрохимические способы обработки металлов.
- •37 Производство неразъёмных соединений. Сварка, пайка.
- •38 Композиционные материалы (металлические, порошковые, полимерные)
- •39 Изготовление деталей из композиционных материалов, резины, пластмассы.
- •40 Основы порошковой металлургии.
25 Прокаливаемость и закаливаемость стали. Поверхностная закалка стали.
При выборе охлаждающей среды необходимо учитывать закаливаемость и прокаливаемость стали.
Закаливаемость – способность стали приобретать высокую твердость при закалке. Закаливаемость определяется содержанием углерода. Стали с содержанием углерода менее 0,20 % не закаливаются.
Прокаливаемость – способность получать закаленный слой с мартенситной и троосто-мартенситной структурой, обладающей высокой твердостью, на определенную глубину. За глубину закаленной зоны принимают расстояние от поверхности до середины слоя, где в структуре одинаковые объемы мартенсита и троостита.
Чем меньше критическая скорость закалки, тем выше прокаливаемость. Укрупнение зерен повышает прокаливаемость. Если скорость охлаждения в сердцевине изделия превышает критическую то сталь имеет сквозную прокаливаемость. Нерастворимые частицы и неоднородность аустенита уменьшают прокаливаемость. Характеристикой прокаливаемости является критический диаметр.
Критический диаметр – максимальное сечение, прокаливающееся в данном охладителе на глубину, равную радиусу изделия.
С введением в сталь легирующих элементов закаливаемость и прокаливаемость увелич Поверхностная закалка стали осуществляется при индукционном нагреве токами высокой или повышенной частоты и при нагреве поверхности газово-кислородным пламенем с последующим быстрым охлаждением.
Использование индукционного нагрева стали при поверхностной закалке основано на свойстве переменного тока протекать по поверхности проводника. Глубина проникновения тока зависит от его частоты удельного сопротивления и магнитной проницаемости проводника. В отличие от нагрева в печи, где передача тепла в нагреваемую деталь ограничивается условиями теплопередачи, при индукционном нагреве тепло выделяется непосредственно в зонах детали, подвергающихся нагреву, и в этом случае нагрев может осуществляться с очень большими скоростями.
Условия индукционного нагрева определяются удельной мощностью (мощность, переходящая в тепло в одном квадратном сантиметре поверхности нагреваемой детали), продолжительностью нагрева и частотой тока.
В зависимости от габаритов изделия, необходимой глубины закаленного слоя, а также характеристики стали по прокаливаемости выбирается наиболее целесообразная частота тока.
Поверхностная закалка
Поверхностная закалка применяется с целью получения высокой твердости в поверхностном слое детали с сохранением вязкой сердцевины.
Основные параметры при закалке — температура нагрева и скорость охлаждения. Температуру нагрева для сталей определяют по диаграммам состояния, скорость охлаждения — по диаграммам изотермического распада аустенита.
Доэвтектоидные стали нагревают до температуры выше критической точки Ас3 на 30-50 °С. Если такие стали нагреть до температуры между критическими точками Ас1 и Ас3 и охладить, то в структуре закаленной стали, кроме мартенсита, будет присутствовать феррит, что существенно ухудшает свойства. Такая закалка называется неполной. Заэвтектоидные стали при закалке нагревают до температуры Ас1+ (40,60 °С). После охлаждения с таких температур получают структуру мартенсита с включением вторичного цементита, который повышает твердость и износостойкость режущего инструмента. Если заэвтектоидную сталь нагреть выше критической точки Аст, то после закалки получится дефектная структура грубоигольчатого мартенсита. Время нагрева зависит от размеров детали и теплопроводности стали, и его обычно определяют экспериментально. Для определения времени нагрева в справочниках приведены также полуэмпирические формулы. В таблице 1 приведены значения скорости охлаждения стали в различных средах.