МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА,

методические указания и материалы для самоподготовки при изучении дисциплин «Термическая обработка металлов» и «Технологические основы процессов термической обработки» для студентов разных специальностей, часть 6 (Деформация изделий при

термической обработке и методы ее предупреждения)

Утверждено на заседании кафедры термической обработки металлов

Протокол № 4 от 29.09.2010г

Днепропетровск, нМетАу, 2010

УДК 621.81.004.67 (075.8)

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА, методические указания и материалы для самоподготовки при изучении дисциплин «Термическая обработка металлов» и «Технологические основы процессов термической обработки» для студентов разных специальностей, часть 6 (Деформация изделий при термической обработке и методы ее предупреждения) / Сост. Л.Н. Дейнеко. - Днепропетровск: НМетАУ, 2010. - 52 с.

Рассмотрены основные понятия, термины, определения, процессы и явления, теоретические основы процессов, относящихся к наиболее часто встречающимся на практике дефектам изделий (коробление, деформация, разрушение) за счет образования в металле напряжений, возникающих на разных стадиях их изготовления и особенно часто при термической обработке.

Приведены методики определения уровня и знака остаточных напряжений и мероприятия, способствующие их уменьшению и устранению коробления, деформации и разрушения изделий при изготовлении их в технологической цепочке.

 Составитель: Л.Н.Дейнеко

Ответственный за выпуск Ю.А. Клюшник, канд. техн. наук, доц.

Рецензент: Г.В. Левченко, д-р техн. наук, проф. (ИЧМ НАНУ)

Компьютерный набор – О.Е. Чунихина

Оглавление

Введение 4

ДЕФОРМАЦИЯ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ И МЕТОДЫ ЕЕ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ 5

Глава 1. Термины, определения, основные понятия. Факторы, определяющие уровень, знак остаточных напряжений и качество металлоизделий при термической обработке. 5

Глава 2. Классификация остаточных напряжений в металле изделий. 10

Глава 3. Факторы, способствующие возникновению и распределению остаточных напряжений в деталях при термообработке. 15

3.1 Автодеформация и ее виды. 33

Глава 4. Влияние отпуска на уровень остаточных напряжений 37

Глава 5. Мероприятия, используемые на практике для уменьшения степени коробления и деформации металлоизделий. Явление сверхпластичности металлов и сплавов, обусловленное 41

решеточной неустойчивостью 41

Глава 6.Экспериментально-теоретические методы определения остаточных напряжений. 46

1.Метод замера прогибов 46

2.Метод замера деформаций 47

3. Метод Давиденкова 47

4.Метод Закса 49

5.Метод освобождения 49

6.Метод дифракции для измерения остаточных напряжений в поверхностном слое металла. 49

Глава 7.Вопросы для самоконтроля уровня усвоения материала 50

Введение

Методические указания подготовлены в соответствии с учебными программами дисциплин “Термическая обработка металлов” и «Технологические основы процессов термической обработки», читаемыми в Национальной металлургической академии Украины преподавателями кафедры термической обработки металлов.

При подготовке материалов была проанализирована современная учебная и техническая литература по термической обработке, издаваемая в СНГ и в дальнем зарубежье.

Известно, что при изготовлении металлоизделий на разных стадиях форма, габариты и целостность заготовки и изделия во многом определяются структурным состоянием металла или сплава, уровнем механических свойств, уровнем и знаком его напряженного состояния, которыми целенаправленно можно управлять за счет использования различных технологических приемов и правильного выбора параметров процесса изготовления и обработки деталей. Особенно высокий уровень остаточных напряжений может возникать в процессе реализации различных режимов термической обработки (предварительной и финишной). Так, например, в стали с содержанием углерода 0,3% после закалки в воде возникают напряжения до 800 МПа (80 кгс/мм²), в литейных деформируемых алюминиевых сплавах – порядка 180-220 МПа (18-22 кгс/мм²) и т.п.

Деформируемость деталей при термической обработке затрагивает, как правило, интересы последующих технологических переделов (механической обработки, сборки) и вызывает резкое возрастание трудоемкости обработки деталей и увеличение количества брака. Следует отметить, что остаточные напряжения, являющиеся причиной коробления, деформации и нарушения сплошности металла, образуются при различных технологических операциях: в процессе кристаллизации металла, термической и механической обработки, сварки и др.

Правильный выбор последовательности технологических операций на стадии термической обработки, охлаждающей среды, способа закалки, конца температуры ускоренного охлаждения и оптимизация параметров режимов термической обработки позволяет минимизировать или исключить коробление, деформацию и разрушение деталей даже сложной геометрической формы.