- •Лекция 1. Особенности атомно-кристаллического строения металлов.
- •1. Кристаллическое строение металлов
- •2. Полиморфные и магнитные превращения в металлах
- •Лекция 2. Строение реальных металлов. Дефекты кристаллического строения
- •Лекция 3. Кристаллизация металлов
- •Законы кристаллизации
- •Строение металлического слитка
- •Методы исследования металлов
- •Определение химического состава.
- •Изучение структуры.
- •Физические методы исследования
- •Лекция 4. Общая теория сплавов. Строение, кристаллизация и свойства сплавов. Диаграмма состояния. Строение металлических сплавов
- •Контрольная работа № 1 до этой темы Кристаллизация сплавов
- •Понятие о диаграммах состояния сплавов
- •Количественный структурно-фазовый анализ сплава
- •Лекция 5. Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов
- •5.1 Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (сплавы твердые растворы с неограниченной растворимостью)
- •5.2 Диаграмма состояния сплавов с отсутствием растворимости компонентов в твердом состоянии (механические смеси)
- •5.3 Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •5.4 Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых образуют химические соединения
- •5.5 Диаграмма состояния сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии (переменная растворимость)
- •Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния (закон Курнакова)
- •Железоуглеродистые сплавы
- •Компоненты и фазы в сплавах железа с углеродом
- •Диаграмма состояния железо-цементит
- •Сплавы системы железо-углерод и их структура
- •1) С содержанием углерода менее 0,02% (точка р)- техническое железо.
- •2) Содержащие 0,02…2,14 % углерода - углеродистые стали.
- •3) Сплавы, содержащие углерода более 2,14 % (до 6,67 %), заканчивающие кристаллизацию образованием эвтектики (ледебурита), называют чугунами.
- •Превращения, протекающие при охлаждении сплавов
- •Стали. Влияние углерода и примесей на свойства сталей
- •Назначение легирующих элементов.
- •Распределение легирующих элементов в стали.
- •Классификация и маркировка сталей Классификация сталей
- •По химическому: составу: углеродистые и легированные.
- •По содержанию углерода:
- •По способу выплавки:
- •По назначению:
- •Маркировка сталей
- •Качественные углеродистые стали
- •Качественные и высококачественные легированные стали
- •Легированные конструкционные стали
- •Легированные инструментальные стали
- •Быстрорежущие инструментальные стали
- •Шарикоподшипниковые стали
- •Автоматные стали
- •Строение, свойства, классификация и маркировка серых чугунов
- •Технология термической обработки стали
- •1. Отжиг
- •2. Нормализация
- •3. Закалка
- •Способы закалки
- •Дефекты закалки
- •4. Отпуск
- •5. Старение
- •6. Обработка холодом
5. Старение
Отпуск применяется к сплавам, которые подвергнуты закалке с полиморфным превращением.
К материалам, подвергнутым закалке без полиморфного превращения, применяется старение. Закалка без полиморфного превращения – термическая обработка, фиксирующая при более низкой температуре состояние, свойственное сплаву при более высоких температурах (пересыщенный твердый раствор).
Старение – термическая обработка, при которой главным процессом является распад пересыщенного твердого раствора, полученного в результате закалки.
В результате старения происходит изменение свойств закаленных сплавов. В отличие от отпуска, после старения увеличиваются прочность, твердость, уменьшается пластичность.
Старение сплавов связано с переменной растворимостью избыточной фазы, а упрочнение при старении происходит в результате дисперсных выделений при распаде пересыщенного твердого раствора и возникающих при этом внутренних напряжений.
В стареющих сплавах выделения из пересыщенных твердых растворов встречаются в следующих основных формах: тонко-пластинчатой (дискообразной), равноосной (обычно сферической или кубической) и игольчатой. Энергия упругих искажений минимальна для выделений в форме тонких пластин — линз.
Основное назначение старения — повышение прочности и стабилизация свойств.
Различают старение естественное, искусственное и после пластической деформации.
Естественным старением называют самопроизвольное повышение прочности (и уменьшение пластичности) закаленного сплава, происходящее в процессе его выдержки при нормальной температуре.
Нагрев сплава увеличивает подвижность атомов, что ускоряет процесс. Повышение прочности, происходящее в процессе выдержки при повышенных температурах, называется искусственным старением.
Предел прочности, предел текучести и твердость сплава с увеличением продолжительности старения возрастают, достигают максимума и затем снижаются (явление перестаривания)
При естественном старении перестаривания не происходит. С повышением температуры стадия перестаривания достигается раньше.
Если закаленный сплав, имеющий структуру пересыщенного твердого раствора, подвергнуть пластической деформации, то это также ускоряет протекающие при старении процессы. Этот вид старения носит название деформационного.
Старение охватывает все процессы, происходящие в пересыщенном твердом растворе — процессы, подготавливающие выделение, и непосредственно процессы выделения. Для практики большое значение имеет инкубационный период — время, в течение которого в закаленном сплаве совершаются подготовительные процессы, время, в течение которого закаленный сплав сохраняет высокую пластичность. Это позволяет проводить холодную деформацию непосредственно после закалки.
Если при старении происходят только процессы выделения, без сложных подготовительных процессов, то такое явление называют дисперсионным твердением.
Практическое значение явления старения сплавов очень велико. Так, после старения увеличивается прочность и уменьшается пластичность низкоуглеродистой стали в результате дисперсных выделений в феррите цементита третичного и нитридов.
Старение является основным способом упрочнения алюминиевых сплавов, некоторых сплавов меди, а также многих жаропрочных и других сплавов. В настоящее время все более широко используют мартенситностареющие сплавы.