28. Чугун.

Чугун — сплав Fe (основа) с С (обычно 2...4 %), содержащий постоянные примеси (Si, Mn, S, Р), а иногда и легирующие элементы (Cr, Ni, V. А1 и др.); как правило, хрупок. Различают следующие виды чугунов: 1) белые , БЧ( это чугуны, формирующиеся в соответствии с диаграммой железо-цементита и содержит в структуре ледебурит). Различают: доэвтектические (С- 2,14-4,5% П+Л); Эвтектический (4,3% С, Ст-ра Ледебурит); Заэвтектический (более 4,3% С, Л+Ц₁ ).Белые чугуны очень твердые и очень хрупкие материалы. Их подвергают механической обработке практически невозможно. Нельзя подвергать обработке давлением, поэтому подвергают термообработке, при котором цементит распадается с образованием графита. Получают его литьем. Ц→Гр+А. 2) Серые чугуны- в структуре высокоуглеродистой фазой является графит пластинчатой формы.Характер структурообразования при эвтектическом превращении определяется прежде всего содержанием углерода и кремния в сплаве, а так же скоростью охлаждения. СЧ работают на сжатие лучше чем на растяжение, мало чуствительны к надрезампри циклическом нагружении, хорошо обрабатываются резаньем, дешевы и просты в изготовлении. СЧ15( цифра- мин. придел прочности на растяжение) 3)Высокопрочные чугуны- графит имеет шаровидную форму. Получают модифицированием жидкого чугуна присадками( магний, церий, иттрий и др.) 2,7-3,7% С и 0.5-3,8% Si. ВЧ80. ВЧ обладает высокими литейными и технологическими св-ми.Для повышения износостойкости применяется азотирование. 4) Ковкие чугуны- графит имеет хлопьевидную форму. Получают специальным графитизированным отжигом белого доэвтектического чугуна. КЧ30-6( 1-е цифры- мин. придел прочности на растяжение, 2-я – относит. удлинение при растяжении). Недостаток изготовления- длительный отжиг отливок и ограничение толщины стенок. Чем больше углерода и хрома, тем выше формирование графита. Магний способствует отбелу ( появление в ст-ре элементов белого чугуна) Сера и марганец являются вредными технологическими примесями, содержание которых в чугунах ограничивают. Сера ухудшает механические и литейные свойства. И сера, и марганец препятствуют графитизации. Фосфор не влияет на графитизацию, а при повышенном (до 0,4...0,5 ° о) содержании повышает износостоикость чугунов, так как образуются твердые включения фосфидной эвтектики. Кремний способствует процессу графитизации, действуя в том же направлении, что и замедление скорости охлаждения. Изменяя, с одной стороны, содержание в чугуне углерода и кремния, а с другой — скорость охлаждения, можно получить различную структуру металлической основы чугуна.

32. Термическая обработка, ее параметры, методы осуществления.

О сновными параметрами термической обработки является температура и время. Скорость нагрева и охлаждения:

вс-охлаждение, оа-нагрев, ав-выдержка. Чем больше α, тем выше скорость нагрева.Чем больше β, тем выше скорость охлаждения.Термообработкавыполняется для изменения структуры металлического сплава, а сл-но и для изменения св-в. Выбор параметра термообработки выполняется в соответствии со структурными изменениями в конкретных диаграммах состояния. Термообработку осуществляют в печах (возможно с газовыми нагревательными средами, чаще с воздушная атмосфера). Очень часто используют нагрев в расплавах солей, металлов. Скорость нагрева зависит от среды. Если принять скорость нагрева воздушной среды за 1, то время нагрева в соляной ванне в 2 раза меньше, в растворе металлов скорость в 4 раза больше чем в воздухе. На производстве используют высокоскоростной нагрев с токами высокой частоты- индукционный нагрев. Он осуществляется от десятков сек., до нескольких мин. Скорость охлаждения существенно влияет на св-ва. На практике охлаждение осущ.: а) охлаждение вместе с печью; б) охлаждение на воздухе; в) охлаждение в воде, в водных р-рах солей, щелочей; г) в минеральном масле; д)охлаждение в водовоздушной смеси. Иногда осущ. В специальных синтетических средах. Время нагрева зависит от теплопроводности разогреваемого материала. Чем больше примесей в стали и легирующих элементов, тем меньше теплопроводность стали и удлиняется время нагрева.

Классификация видов термической обработки, их связь с диаграммами состояния.

По классификации Бочвара можно выделить 4 основных вида и 2 дополнительных: 1) отжиг 1-го рода; 2) отжиг 2-го рода; 3) закалка; 4) Отпуск; 1. Химико-термическая обработка; 2. Термомеханическая обработка. Отжиг 1-го рода осуществляется путем нагрева детали до температур, лежащих ниже температур фазовых превращений в твердом состоянии в соответствии диаграмме состояния. Нагрев с последующей выдержкой и медленным охлаждением в большинстве случаев вместе с печьюОдной из разновидностей наз. рекристализационный отжиг. В результате рекристализац. Отжига уменьшается твердость и прочность, уменьшается уровень внутренних напряжений, исчезает текстура. Этот вид отжига выполняется после пластической деформации. Отжиг 1-го рода применяется к литым деталям, которые неравномерно охлаждались в литейных формах, за счет чего появились большие внутренние напряжения. Если материалы хрупкие, то эти напряжения могли вызвать появление трещин. Отжиг 2-го рода выполняется путем нагрева деталей выше температуры фазовых превращений в вердом состоянии с последующей выдержкой и медленным охлаждением (вместе с печью, реже на воздухе), такой отжиг наз. фазовая кристаллизация.Проводят для снижения твердости и прочности , пластичности и вязкости, если он имел повышенную прочность – овелич. обрабатываемость резанием, а так же ОМД. Так же отжигом можно измельчить зерна. Чем мельче, тем выше твердость и прочность, но меньше магнитопроницаемость, жаропрочность и теплопроводность. Одновременно сниж. Внутренние напряжения. Закалка осуществляется путем нагрева выше температур фазовых превращений с выдержкой и с быстрым охлаждением (в воде, масле,…). В результате закалки получается неравновесная структура, которая существенно отличается от той, которая встречается в диаграмме состояния. В большинстве случаев закалка приводит к повышению твердости и прочности. И одновременно сильно уменьшает пластичность и вязкость. После закалки следует снять внутренние напряжения. Отпуск. Это операция термообработки, которая проводится после закалки и осуществляется путем нагрева до температур, лежащих ниже температур фазового превращения. В процессе отпуска снижаются внутренние напряжения. Твердость уменьшается. С тр-ра приближается к той, кот. Должна быть в диаграмме состояния. ХТО осуществляется путем диффузионного насыщения поверхностных слоев детали какими либо элементами. Это приводит к изменению св-в на поверхности. ХТО проводят для повышения износостойкости, корозионной стойкости и окалиностойкости. ХТО возможно если в диаграмме состояния системы диффундирующий элемент – насыщаемые элементы сплава, имеющие твердые расплавы, хим. Соединения. Виды ХТО: цементация( насыщение углеродом); азотирование, нитрирование,….ТМО- это сочетание пластической деформации и закалки. За счет пластич. деформации увелич. твердость и прочность. ТМО увелич. твердость и прочность еще сильнее.