1. Дайте классификацию и опишите виды термической обработки металлов и сплавов.

ТО- это обработка, при которой путем теплового воздействия целенапрвалено изменяют структуру и свойства металлов и сплавов. В процессах ТО пользуется 3 направлениях обработки металлов и сплавов (тепловая обработка, пластическая деформация, легирование). В зависимости от использования этих направлений, все операции ТО делятся на следующие группы: 1)Тепловая обработка: отжиг, закалка, старение, отпуск. 2)Термомеханическая обработка: Высоко температурная механическая обработка ВТМО, Низко температурная механическая обработка НТМО. 3)Химико-термическая обработка ХТО: Насыщение неметаллами (N₂,B,C): Цементация, Азотирование, Борирование. Насыщение металлами: Диффузионная металлизация, цинкование хромирование Алитирование.

2. Дайте фазовый анализ областей диаграммы состояния «железо-цементит».

В системе железо-цементит существуют следующие фазы: жидкая фаза, феррит, аустенит, цементит, графит. 1) Жидкая фаза. В жыдком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых пропорциях с образованием однородной жидкой фазы. 2) Феррит. Твердый раствор внедрения в α-железе с ОЦК решеткой. 3)Аустенит- твердый раствор внедрения углерода в -железе с ГЦК решеткой. 4)Цементит (Fe₃C)-хим. Соединение железа с углеродом (карбид железа), со сложной ромбической решеткой, содержит 6,67 углерода. В железо-углеродистых сплавах цементит как фаза может выделять при разных условиях: - цементит первичный (выделяется из жидкости); - цементит вторичный (выделяется из аустенита); -цементит третичный (из феррита); цементит эвтектический; цементит эвтектоидный. 5)Графит- фаза состоящая только из углерода сгексагональной рещеткой.

3. Опишите фазовый состав сплава, содержащий 1,3%С в процессе охлаждения по диаграмме « железо-цементит».

Сплав 1,3%С: t₇-t₈ L→А ; t₈-t₉ Простое охлождение А ; t₉-t₁₀ А→Ц вторич. ; t₁₀ эвтектоидной превращение. простое охлождение Ц вторич Fe₃C→3Fe+C, А→Ф+Ц вторич(Перлит); t₁₀-t₁₁ простое охлаждение П и Ц вторич. Основной структурой углеродистых сталей является П+Ф или Ц, в зависимости от содержания углерода. Чем больше в стали цементита, тем сталь будет более твердой, чем больше феррита, тем сталь более мягкая.

4. Опишите фазовый состав сплава, содержащий 3,5%С в процессе охлаждения по диаграмме « железо-цементит».

Сплав 3,5% - доэвтектический чугун: t₁₂-t₁₃ L→А^*; t₁₃ Эвтектическое превращение. L→(А+Ц первич) Ледорубит; t₁₃-t₁₄ Простое охлаждение ледорубита А→Цвторич; t₁₄ Эвтектоидное превращение. Простое охл Ц вторич.( А^*→Цвторич) Перлит. А→[(Цперв+А→(Ф+Цвтор)П]→[Цперв+П]-Ледорубит; t₁₄-t₁₅ простое охл Аперв, П и Цвторич.

5. Опишите фазовый состав сплава, содержащий 4,7%С в процессе охлаждения по диаграмме « железо-цементит».

Сплав 4,7%С Заэвтектический чугун: t₁₆-t₁₇ L→Цперв; t₁₇ Эвтектическое превращение. L→(А+Ц первич) Л, простое охл Цперв; t₁₇-t₁₈ А и Цперв., простое охл; t₁₈ Цперв – простое охл. Л→[Цперв+А→П]-Лп; t₁₈-t₁₉ Лп и Цперв простое охл. Чугуны в которых превращение протекает по метастабильной диаграмме, основной структурой является Лп, а углерод находится в виде Ц, называется Белыми чугунами.

6. Опишите виды и цели предварительной и окончательной термообработки стали.

Предварительная ТО выполняется непосредственно после горячей пластической деформации изделий, и производится по режимам отжига или нормализации с отпуском. Основной целью предварительной ТО является уменьшение –чувствительности, снижение жесткости для улучшения обрабатываемости резанием и подготовки структуры для последующей ТО. Окончательная ТО выполняется после предварительной по режимам закалки с последующим отпуском. Основная цель- получения требуемых физико-механических свойств.

7. Расскажите о превращении в стали при нагреве. Объясните процесс роста аустенитного зерна.

Энергия перлита равна энергии аустенита при Т=ТАс1=727⁰С. Превращение начинается при Т ТАс1, на 30-50⁰С

1) Цвтор 2) Образование зародышей аустенита 3)Полиморфное превращение в А ОЦК в ГЦК

Ф А А αFe→ Fe

Ф Ц

4)Растворение цементита 5)НАЗ (начальное аустенитное зерно)

А НАЗ

Особенности НАЗ – неравномерное распределение углерода по объему зерна (в центре много, по краям мало) Рост аустенитного зерна

1 2 3

в ел Действительное аустенитное зерно ДАЗ

з ерна

Т⁰С

1 Незначительное упрочнение НАЗ; 2 Образование зерен гигантов при темп. Нирза (Крупные зерна поглащают в себя более мягкие); 3Выравнивание границ зерен гигантов и образование ДАЗ

8. Опишите перлитное превращение в стали при охлаждении. Дайте характеристику перлита, сорбита, троостита.

При непрерывном охл А рассматривают 3темп-ные области превращений: Перлитное, Мартенситное, Бейнитное. Перлитное превращение. Начинается при Т Т Ас1 на 30-50⁰С А→^охлП(Ф+Цвтор) Fe→αFe, А→Ф, ГЦК→ОЦК. Перлит (700-650⁰С) S₀=0,5-1,0мкм.

1Образорвание Ц по границам А-го зерна в результате выделения углерода из А.

2Полиморфное превращение А в Ф. Ф-ые пластины распадаются параллельно Ц-ным. Затем перлитные колонии умещаются и удлиняются.

3Превращение заканчивается когда пластины срастаются друг с другом.

В зависимости от дисперстности различают: - Перлит (700-650 ⁰С)S₀=0,5-1,0мкм НВ=180-250; -Сорбит (650-600 ⁰С) S₀=0,2-0,4мкм НВ=250-350; -Троостит(600-550 ⁰С) S₀ 0,1мкм НВ=350-450.

9. Опишите мартенситное превращение в стали при охлаждении. Дайте характеристику зёрен мартенсита.

Это превращение происходит не как образование ферритно-цементитной смеси. При резком охл-ии А, при достижении температуры полиморфного превращения решетка Fe превращается в αFe (ГЦК в ОЦК). Углерод остается в решетке ОЦК. При последующем Охл ОЦК→ТОЦ (С внутри) Мартенсит- пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в αFe. Особенности превращения: 1Превращение протекает в определенном интервале темп-ы (от Мн доМк); 2 Часто в точке Мк весь А неуспевает превратится в М и останется как Аост; 3 Чем больше в стали углерода, тем ниже температура Мк; 4 В процессе превращения происходит увеличение объема зерна (т.к. ОЦК→ТОЦ) Мн- Мк- начало и конец мартенситного превращения. Мартенсит- это самое твердое и стойкое зерно (HRC=63-65).

Виды зерен мартенсита: игольчатые, пластинчатые (реечный, пакетные). В высокоуглеродистых сталях можно получить безструктурный мартенсит.