Оглавление:
1. Введение
Группы материалов (сталей) склонных к образованию дефектов при сварке, после и в процессе эксплуатации
1.2Классификация видов термической обработки металлов и сплавов.
2. Отжиг.
2.1. Отжиг первого рода
2.1.1. Отжиг, уменьшающий напряжения.
2.1.2. Гомогенизационный отжиг
2.1.3. Рекристаллизационные виды отжига.
2.2.Отжиг второго рода
2.2.1. Аустенитное превращение.
2.2.2. Структурная перекристаллизация аустенита и размер
аустенитного зерна.
2.2.3. Перлитное превращение.
2.2.4. Технология отжига второго рода.
3. Закалка без полиморфного превращения
4. Старение
5. Закалка на мартенсит
5.1. Назначение температуры нагрева под закалку.
5.2. Охлаждение при закалке стали.
5.3. Охлаждающие среды.
5.4. Прокаливаемость стали.
5.5. Способы закалки стали.
5.6. Закалка с обработкой холодом.
5.7. Закалка с подстуживанием.
5.8. Прерывистая закалка.
5.9. Закалка с самоотпуском.
5.10. Ступенчатая закалка.
5.11. Изотермическая закалка.
5.12. Способы поверхностной закалки.
5.13. Индукционная закалка токами высокой частоты.
5.14. Лазерная поверхностная обработка.
6. Отпуск закаленной стали
7. Деформационно-термическая обработка.
7.1. Механико-термическая обработка.
7.2. Термомеханическая обработка.
8. Химико-термическая обработка
8.1. Основные сведения.
8.2. Цементация стали.
8.3. Азотирование стали.
8.4. Методы совместного насыщения азотом и углеродом.
8.5. Насыщение металлами.
1.Введение
Общие сведения о термической обработке
Термическая обработка металлов и сплавов является одной из важнейших составляющих любого технологического процесса изготовления металлических изделий, цель которой заключается в создании требуемого комплекса механических либо иных физико-химических свойств материала изделия, в увеличении эксплуатационных характеристик работы изделий в конструкциях, машинах и агрегатах, а также в улучшении технологичности материала при получении изделий. Роль термической обработки металлов и сплавов трудно переоценить. Она, как основной упрочняющий вид обработки, обеспечивает надежность и достаточную долговечность работы машин и механизмов, уменьшает их металлоемкость, массу, снижает энергетические эксплуатационные затраты. Многие специальные металлические материалы, например, коррозионностойкие, инструментальные быстрорежущие стали приобретают эти свойства только в результате специальной термической обработки. Практически во всех случаях применение термической обработки по оптимальным режимам увеличивает эффекты повышения свойств сплавов, достигаемых при легировании.
Наконец, предварительная термическая обработка слитков, заготовок и промежуточных полуфабрикатов обеспечивает принципиальную возможность проведения холодной или горячей обработки давлением, делает их более технологичными, улучшает обрабатываемость резанием, позволяет улучшить свойства готового изделия за счет получения более рациональной исходной его микро- и макроструктуры.
Термическая обработка, как операция технологического процесса, заключается в нагреве металла или сплава до заданной температуры, в выдержке при этой температуре либо без выдержки с последующим охлаждением.
В зависимости от вида обработки, ее цели, от исходного и требуемого конечного структурного состояния материала, термическая обработка характеризуется своими технологическими параметрами, в качестве которых выступают чаще всего температура и условия нагрева, длительность выдержки, скорость охлаждения и среда и способ охлаждения. При использовании дополнительных воздействий, кроме теплового, в качестве параметров такой обработки будут выступать контролируемые количественные и качественные характеристики этих воздействий.
Теория термической обработки - это учение об изменениях структурного и фазового состояния металлов или сплавов и их свойств при тепловом воздействии либо в его комбинации с другими физикохимическими воздействиями и не исчезающих после их прекращения.
1.1Группы материалов (сталей) склонных к образованию дефектов при сварке, после и в процессе эксплуатации
1.2 Классификация видов термической обработки металлов и сплавов
Современная система знаний в области термической обработки требует ее классификации. В основе рассматриваемой действующей классификации видов термической обработки положена система, предложенная еще в 1931 г.
А.А. Бочваром, которая отражает два принципа классификации: технологический и фазовых превращений. В соответствии с таким подходом вся термическая обработка может быть подразделена на следующие основные группы: собственно термическая; химико-термическая и деформационно-термическая обработка (рис. 1.1).
Собственно термическая обработка в зависимости от структурного состояния, получаемого в результате ее применения, разделена на три класса: отжиг; закалка; отпуск и старение.
Отжиг подразделяется на два вида: отжиг первого рода и второго рода.К отжигу первого рода отнесены виды, в процессе которых фазовые (полиморфные) превращения не протекают, а если и протекают, то не оказывают решающего влияния на основные результаты обработки и структуру сплава (уменьшающий напряжения, гомогенизационный, рекристаллизационный, дорекристаллизационный, увеличивающий зерно).
К отжигу второго рода - виды отжига, при которых фазовые превращения обусловливают цель и возможность проведения отжига.
К нему относятся: полный отжиг, нормализация, одинарная термическая обработка, изотермический, одинарная изотермическая обработка, неполный, сфероидизационный циклический отжиг и др.
Рисунок 1.1. Основная таблица классификации видов термической обработки металлов. (Условные обозначения: ТО - термическая обработка; МТО - механико-термическая обработка; ТМО - термомеханическая обработка; МДТО - микродеформационнотермическая обработка)
Закалка подразделяется на два вида: без полиморфного превращения и закалка на мартенсит. В зависимости от нагреваемого объема при закалке ее подразделяют на объемную и поверхностную.
По способам охлаждения закалка может быть: непрерывной (закалка в одном охладителе), прерывистой (закалка в двух охладителях), ступенчатой и изотермической (закалка в горячих средах), с обработкой холодом, с самоотпуском, включая сорбитизацию.
Поверхностную закалку подразделяют по способам нагрева: закалка токами высокой частоты (ТВЧ), с контактным нагревом, в электролите, пламенем газовой горелки, в перегретых соляных и свинцовых ваннах а также методы поверхностной закалки с использованием высококонцентрированных источников энергии: лазерного, плазменного, электронным лучом.
Отпуск и старение: отпуск используется для сплавов, прошедших закалку на мартенсит, а старение - после закалки без полиморфного превращения.
В зависимости от температуры нагрева, исходного и конечного структурного состояния, отпуск может быть высокий, средний и низкий. Для высоколегированных сталей применяют, кроме того, отпуск на дисперсионное твердение.
Старение бывает термическим и деформационным, искусственным и естественным. Искусственное старение может быть неполным (кратковременным), на максимальную прочность, стабилизирующим и разупрочняющим.
Химико-термическая обработка подразделяется на два класса: насыщение неметаллами (углеродом, азотом, серой, бором): поодиночке либо двумя или тремя неметаллами одновременно или удаление их из поверхности; диффузионное насыщение металлами (алюминием, кремнием, хромом, цинком или иными металлами): одним, либо в комплексе несколькими металлами одновременно, либо удаление какого-либо металла из поверхности.
В большинстве случаев названия процессов совпадают с названием насыщающего вещества, например, науглероживание (цементация), азотирование, сульфоцианирование, обезводороживание, диффузионное хромирование, хромосилицирование, хромованадирование, обесцинкование и др. Химикотермическая обработка может быть применена для сталей либо чугунов, для алюминиевых, медных либо иных сплавов. В этом случае название процесса будет включать наименование насыщаемого материала, например, цементация стали или диффузионное хромирование алюминиевых сплавов.
Деформационнотермическая обработка подразделяется на три класса: механикотермическая обработка (МТО); термомеханическая обработка (ТМО); микродеформационнотермическая обработка (МДТО).
Механикотермическая обработка,основанная преимущественно на структурном эффекте получения и закрепления структур полигонизации, она может иметь следующие разновидности: дорекристаллизационная МТО, низкотемпературная МТО и высокотемпературная МТО.
Термомеханическая обработка,использующая влияние деформационных структурных изменений на повышение упрочняющего влияния фазовых превращений при термической обработке, может разрабатываться применительно к сплавам, не претерпевающим полиморфных превращений, а также к сплавам, закаливающихся на мартенсит. В обоих случаях различают низкотемпературную и высокотемпературную ТМО. Кроме того, выделяют процессы предварительной ТМО, которая представляет собой технологию, реализующую механизмы процессов, промежуточные между МТО и ТМО.
Микродеформационнотермическая обработка,основанная на влиянии чередующихся многократных микродеформаций, развивающихся одновременно с тепловым воздействием на структуру металлов и сплавов, технологически может выполняться с использованием принципиально различных физических воздействий, например, микродеформаций от теплового циклирования, внешнего ультразвукового воздействия, переменных чередующихся изгибных деформаций, например, роликами правильной машины, переменными микродеформационными кручениями, воздействием переменных или импульсных магнитных полей и др. Такие виды обработки носят названия соответственно термоциклическая, термоультразвуковая, термомагнитная и т.д.