Билет 29. Отжиг I рода.

отжиг – операция, состоящая в нагреве металла, имеющего структурное неустойчивое состояние, приводящее в более устойчивое сост-е.

1. Рекристаллизационный отжиг проводится для снятия напряжений после холодной пластической деформации.

Температура нагрева связана с температурой плавления: Т_Н = 0,4 Т_пл. Среда - печь

Продолжительность зависит от габаритов изделия.

2. Диффузионный отжиг. Применяется для устранения ликвации, выравнивания химического состава сплава.

В его основе – диффузия. В результате нагрева выравнивается состав, растворяются избыточные карбиды. Применяется, в основном, для легированных сталей. Темп. нагрева 1100-1200. Продолжительность выдержки: 15 - 20 часов. Среда - печь

3. Отжиг для снятия напряжений после горячей обработки (Для снятия остаточных напряжений отливок, поковок, сварных конструкций). Температура нагрева выбирается в зависимости от назначения, находится в диапазоне: Т_Н = 400 - 600^oС. Продолжительность зависит от габаритов изделия. Среда – печь

Билет 30. Отжиг полный и неполный

отжиг – операция, состоящая в нагреве металла, имеющего структурное неустойчивое состояние, приводящее в более устойчивое сост-е.

Отжиг второго рода предназначен для изменения фазового состава.

Отжиг снижает твердость и прочность, улучшает обрабатываемость резанием средне- и высокоуглеродистых сталей. способствует повышению пластичности и вязкости.

В зависимости от температуры нагрева различают отжиг:

1. полный, с температурой нагрева на 30…50 ^oС выше критической температуры А₃ Проводится для доэвтектоидных сталей для исправления структуры. Структура Ф+П. Среда - печь

2. неполный, с температурой нагрева на 30…50^oС выше критической температуры А₁ . Среда – печь.

Применяется для заэвтектоидных сталей.. Неполный отжиг является обязательным для инструментальных сталей. Структура – перлит зернистый. Иногда неполный отжиг применяют для доэвтектоидных сталей, если не требуется исправление структуры (сталь мелкозернистая), а необходимо только понизить твердость для улучшения обрабатываемости резанием.

Билет 31. Изотермический отжиг. Нормализация.

отжиг – операция, состоящая в нагреве металла, имеющего структурное неустойчивое состояние, приводящее в более устойчивое сост-е.

изотермический отжиг – Применяют взамен полного отжига. Температура нагрева на 30…50 ^oС выше критической температуры А₃ после нагрева до требуемой температуры, изделие быстро охлаждают в др. печи до температуры 660 - 680 и выдерживают до полного превращения аустенита в перлит, затем охлаждают на спокойном воздухе. В результате получают структуру Ф+П. Значительно сокращается длительность процесса. Применяют для легированных сталей.

нормализация – 1.нагрев выше А_c1 на 30-50, с последующим охлаждении на воздухе. Применяют для малоуглеродистых сталей вместо полного отжига (Ф+П). Для среднеуглеродистых вместо закалки и высокого отпуска(Со). 2. нагрев выше А_ст, с послед. охлаждением на воздухе для устранения цементитной сетки в заэвтектоидных инструментальных сталях с послед. неполным отжигом.

Билет 32. Закалка полная и неполная.

закалка – операция, состоящая в нагреве стали выше температуры фазового превращения с последующим быстрым охлаждением для получения структурно неустойчивого состояния.

Полная закалка – нагрев выше А_с3 на 30 – 50. Охлаждающая среда – вода или масло. Применяют в доэвтектических сталях для получения стр-ры мартенсит,который обладает высокой твердостью и прочностью.

Неполная закалка – нагрев выше А_с1 на 30 - 50. Охлаждающая среда – вода, масло. Применяют для получения стр-ры мартенсит + цементит(вторчич), что повышает прочность, твердость, износостойкость.

Билет 33. Способы закалки (непрерывная, прерывистая, ступенчатая, изотермическая).

1. Закалка непрерывная .

Нагретую до нужной температуры деталь переносят в охладитель и полностью охлаждают. В качестве охлаждающей среды вода – для крупных изделий из углеродистых сталей; масло – для небольших деталей из углеродистых сталей и изделий из легированных сталей. Основной недостаток – значительные закалочные напряжения.

2. Закалка прерывистая.

Нагретое изделие предварительно охлаждают в более резком охладителе (вода) до температуры ~ 300⁰C и затем переносят в более мягкий охладитель (масло). Обеспечивает максимальное приближение к оптимальному режиму охлаждения. Применяется в основном для закалки инструментов. Недостаток: сложность определения момента переноса изделия из одной среды в другую.

3. Ступенчатая закалка.

Нагретое до требуемой температуры изделие помещают в охлаждающую среду, температура которой на 30 – 50^oС выше точки М_Н и выдерживают в течении времени, необходимого для выравнивания температуры по всему сечению. В качестве охлаждающей среды используют расплавленные соли или металлы. После изотермической выдержки деталь охлаждают с невысокой скоростью. Способ используется для мелких и средних изделий.

4. Изотермическая закалка.

Отличается от ступенчатой закалки продолжительностью выдержки при температуре выше М_Н. Изотермическая выдержка обеспечивает полное превращение переохлажденного аустенита в бейнит. Образовавшаяся структура характеризуется высокой прочностью, пластичностью и вязкостью. Вместе с этим снижается деформация из-за закалочных напряжений, уменьшаются и фазовые напряжения. В качестве охлаждающей среды используют расплавленные соли и щелочи. Применяются для легированных сталей.

Билет 34. Отпуск стали.

Отпуск – операция, состоящая в нагреве закаленной стали до температуры ниже температур фазового превращения. Для получения более устойчивого структурного состояния.

Бывает низкий, средний, высокий.

низкий – 150 -250,среда воздух. Применяется после закалки для получения стр-ры Мартенсит отп.

средний – 350 -450, среда воздух. Для получения стр. троостит отп.

высокий 550 – 650, среда воздух. Для получения стр. сорбит отп.

Билет 35. Цементация.

Цементация – вид ХТО, при котором происходит насыщение углеродом.

Цементации подвергают детали машин, которые должны иметь износостойкую рабочую поверхность и вязкую сердцевину: зубчатые колеса, валы.

В промышленности применяют два способа цементации: в твердом и в газовом карбюризаторе.

Твердый состоит из древесного угля с добавкой BaCO₃, Na₂CO₃, CaCO₃ (BaCO₃ – для интенсификации процесса и CaCO₃ – против спекания).

При газовой цементации в качестве карбюризато­ра используют природный газ, состоящий почти полностью из ме­тана СН₄, а также жидкие углеводороды. Цементация проводится при температурах 910-980 °С.

Детали, подвергающиеся цементации в твердом карбюризаторе, нагреваются упакованными в металлических ящиках, при газовой цемента­ции детали помещаются в герметичную печь с контролируемой атмосферой. Газовая цементация имеет преимущества по сравнению с цементацией в твердом карбюризаторе благодаря меньшей длительности процесса (20 и 10 часов соответственно), возможности контроля атмосферы, управления процессом. Цементация в твёрдом карбюризаторе применяется в условиях единичного ремонтного производства.

Структура цементованного слоя, полученного после медленного охлаждения, определяется содержанием углерода состоит из трех зон: заэвтектоидной (С>0,8, структура П+Ц2), эвтектоидной (С=0,8, структура П) и переходной (С<0,8 структура Ф+П). Различают полную и эффективную толщину цементованного слоя. За эффективную толщину принимается сумма заэвтектоидной, эвтектоидной и половина переходной зон.

Обязательной операцией после цементации является т/о, заключающаяся в закалке и низкотемпературном отпуске. Цель т/о – обеспечить максимальную твердость в цементованном слое и вязкую сердцевину.

а – для ответственных легированных сталей; б, в – для легированных наследственно мелкозернистых сталей и для деталей из углеродистых сталей

Билет 36. Азотирование.

Азотированием называется процесс диффузионного насыщения поверхности стала азотом. Цель его – повышение износостойкости, выносливости за счёт высокой твёрдости, коррозионной стойкости в атмосфере и пресной воде, теплостойкости. Азотируемые изделия имеют технологические преимущества: мало деформируются в процессе ХТО, хорошо шлифуются и полируются. Подвергают сренднеуглеродистые стали , легир. хромом, молибденом, алюминием.

Азотирование проходит при темп. 500 – 600 в аммиаке до 60ч. Толщина слоя 0,3 – 0,6 мм. Твердость пов-ти 1000 -1200 HV. Недостатки – высокая длительность, необходимость использования дорогих сталей.

Билет 37. Цианирование и нитроцементация.

Цианирование – процесс насыщения стали углеродом и азотом. Просцесс идет при темп. 930 – 950град. в расплавленных солях, содержащих С и N. Длительность процесса от 1,5 до 6ч. Толщина слоя 0,5-2мм. После выполняют закалку и низкий отпуск.

Нитроцементация – процесс насыщения поверхностного слоя углеродом и азотом. Процесс идет при температуре 850град. в газовой среде, состоящей из CH₄. Продолжительность до 10 ч. После делают закалку и низкий отпуск. Толщина слоя 0,2-0,8мм. Плюсы – низкая температура, меньшие деформации деталей, повышение износу и коррозии.

Билет 38. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства сталей. Классификация легированных сталей по структуре.

Легирующие элементы – эл-ты, специально вводимые в сталь для изменения ее строения и свойств.

По влиянию на полиморфизм легир. эл-ты делят на 2 гр: 1 Эл-ты,обр. расширенную гамма область и увелич. уст-ть аустенита.(никель, марганец,медь). 2 Эл-ты расширяющие альфа область. Увелич. уст-ть феррита Фазы в легированных сталях. Легир. феррит – тв. р-р легир. эл-та в альфа железе. Легир. аустенит – тв. р-р лег. эл-та в гамма железе. Легир. цементит – тв. р-р легир. эл-та в цементите. Спец. карбиды – карбиды,обр. легир. эл-м и углеродом.

Влияние на св-ва. Все легир. эл-ты упрочняют феррит. Особенно Mn, Si, Ni. Легир. эл-ты увеличивают прокаливаемость стали. Особенно хром, никель, марганец. Влияние на аустенит. Повыш. прочность при норм. и высоких темп-х. Легир. эл-ты повышают коррозионную стойкость. Легир. аустенит явл. основной составляющей многих коррозионностойких, жаропрочных сталей. Карбиды. Образуют металлы, расположенные в периодич. системе левее железа. Чем устойчивее карбид, тем труднее он раств-ся в аустените. Карбиды обладают выс. темп. плавления и высокой твердостью.

Классификация по структуре

Перлитный класс. Суммарное количество легирующих элементов в

них не превышает 5%.В зависимости от содержания углерода они имеют структуру до-, за-

или эвтектоидной стали.

Ферритный класс Низкоуглеродистые (С<0.2 %), высокохромистые либо кремнесодержащие (2-4% кремния) стали. Имеют структуру феррита при всех температурах до температур плавления.

Аустенитный класс. Низкоуглеродистые (С<0,2 %), содержание Ni и Мп в сумме > 10 %. Имеют структуру аустенита при всех температурах до температур плавления.

Ледебуритный или карбидный класс. Высокоуглеродистые (С>0,8%), содержащие карбидообразующие элементы в сумме > 10%. В структуре таких сталей имеется грубая карбидная эвтектика

Билет 39. Строительные стали.

Это конструкционные легированные стали

Строительные стали содержат до 0,22% углерода. и небольшое количество недефицитных легир. эл-в (Mn, Si). 09Г2 - 0,09% С + 2%Mn, 09Г2С. Применяют в виде листов или сортового проката. Гл. требование – хорошая свариваемость. В основном без т/о (Ф+П). Иногда после нормализации (Ф+П)мелкозерн. или после закалки и высокого отпуска (Со)

Маркировка. 1ые 2 цифры – ср. содерж. С в сотых %. Буквы – легир. эл-ты. Цифры после лег. эл-та – примерн. содерж. в %. Без цифры то до 1,5%. Буква А – высококачеств.

Билет 40. Цементуемые стали.

Это конструкционные легированные стали

Цементуемые стали Содержат менее 0,25%С. 15Х, 20Х, 15Г, 18ХГТ. Легир. эл-ты – любые.

Т/о – цементация, неполн. закалка, низкий отп. Стр-ра пов-ти – Мо+ Квторичн.

По степени упрочняемости сердцевины делят:1 с неупрочняемой сердцевиной (10, 15, 20, 25 углеродистые) (Ф+П); 2 со слабоупрочняемой сердц. (15Х, 20Х низколегир. хромистые)Стр-ра сердцевины - сорбит; 3 с сильноупр. сердцевиной.Стали с никелем или содерж. марганец с титаном. 20ХН3А. Стр-ра сердцевины – низкоугл. мартенсит

Маркировка. 1ые 2 цифры – ср. содерж. С в сотых %. Буквы – легир. эл-ты. Цифры после лег. эл-та – примерн. содерж. в %. Без цифры то до 1,5%. Буква А – высококачеств.

Билет 41. Улучшаемые стали.

Это конструкционные легированные стали

Содержащие 0,3 – 0,5%С. Легир. эл-ты любые до 5%. Стали использ. после закалки и высокого отпуска со стр. Со. Делят на 5 гр: 1 обычные угл. стали(D₉₅=10мм), 2 хромистые(D₉₅=20мм), 3 хромистые с доп. легир. эл-ми (Mn, B) (D₉₅=25), 4 Хромоникелевые стали, сод. до 1,5%(D₉₅=40), 5 комплекснолегированные стали, содерж. 2-3% никеля(D₉₅=100 и более)

Маркировка. 1ые 2 цифры – ср. содерж. С в сотых %. Буквы – легир. эл-ты. Цифры после лег. эл-та – примерн. содерж. в %. Без цифры то до 1,5%. Буква А – высококачеств.

Билет 42. Рессорно-пружинные стали.

Это конструкционные легированные стали

Содержат от 0,5 до 0,8С. Осн. легир. эл-ты Si, Mn. Стр-ра троостит отп. (65Г)

Стали предназначены для изготовления пружин, упругих элементов,рессор. К ним предъявляются требования по пределу выносливости,упругости, релаксационной стойкости при достаточной пластичности и вязкости

Маркировка. 1ые 2 цифры – ср. содерж. С в сотых %. Буквы – легир. эл-ты. Цифры после лег. эл-та – примерн. содерж. в %. Без цифры то до 1,5%. Буква А – высококачеств.

Билет 43. Шарикоподшипниковые стали.

Это конструкционные легированные стали

Должны обладать высокой твердостью и износостойкостью. Изготавл. из высокоугл. стали, легир. хромом.

Стали маркируют буквами ШХ и цифрами – сод. хрома в 10х долях %

ШХ4, ШХ9, ШХ15СГ

То – неполная закалка(масло)+низ.отпуск(воздух),стр-ра - мартенсит отп+карбиды 2е

Билет 44. Стали для штампового инструмента.

Это инструментальные легированные стали

1 Для штампов холодного деформирования. Должны обладать высокой тв-ю, износостойкостью, прочностью, достат. вязкостью.

а) для малых размеров штампов У10, У11, У12(угл –е); Х, ХВГ, ХВСГ, 9ХС, ХГС(низколег)

То – закалка(масло) +низкий отпуск(возд).Стр – мартенсит отп. + карб 2е

б) для крупных штампов Х12, Х12ВМ(высокохромистые(ледебуритный класс))

То – высокотемп. Закалка+низкий отпуск. Стр мартенсит отп+карб 1е и 2е

2 Горячего деформирования. Должны обладать высокой прочностью, износостойкостью, теплостойкостью, вязкостью. (среднеугл. 0,3-0,6%С),Cr,Mo,W,V.Иногда – Ni,Mn:

1.5ХНВ, 5ХГМ, 5ХНТ – умеренные стали; 2.4Х5МФС, 4Х4ВМФС – повыш. тепл – ти; 3.3Х2В8Ф, 5Х3В3МФС, 4Х2В5МФ – высокой тепл-ти.

То – закалка+средний отпуск.Стр—ра: 1.троостит отп., 2,3. тр. отп+карбиды1е2е

Маркировка. 1я цифра – ср. содержание С в 10х долях %. Без цифры то около 1%. Все инстр. легир. стали высококачеств. Буква А в конце не ставится.