- •Содержание
- •1 Металловедение и сварочные процессы
- •1.1 Общие сведения
- •1.2 Особенности нагрева металла при электрической
- •2 Основные методы исследования металлов
- •2.1 Структурные методы исследований
- •2.2 Методы исследования физических свойств
- •2.3 Механические методы испытаний
- •3.1 Роль атомного строения металлов
- •3 Физическое строение металлов и его значение для сварки
- •3.2 Роль кристаллического строения металлов
- •4 Плавление и кристаллизация сплавов и металла сварочной ванны
- •4.1 Плавление металлов, сварочная ванна
- •4.2 Закономерности кристаллизации сварного шва
- •4.3 Деформации и внутренние напряжения
- •4.4 Превращения в твердом состоянии.
- •5 Диаграммы состояния сплавов и их значение при кристаллизации металла сварных соединений
- •5.1 Вторичные превращения в сплавах и их роль
- •5.2 Распад твердого раствора
- •5.3 Диаграммы состояния тройных систем
- •6 Железо и его сплавы
- •6.1 Свойства железа и углерода как компонентов железоуглеродистых сплавов
- •6.2 Диаграмма состояния «железо – цементит»
- •6.3 Обозначение критических точек сталей
- •7 Теоретические основы термообработки
- •7.1 Сущность и технология термообработки
- •7.2 Превращения в сталях при нагреве
- •7.3 Превращения в сталях при охлаждении
- •7.4 Превращения аустенита при непрерывном охлаждении.
- •7.5 Превращение мартенсита и остаточного аустенита
- •8 Структурные и фазовые превращения в сталях при сварке
- •8.1 Фазовые превращения в стали при нагреве в процессе сварки
- •8.2 Кинетика образования и гомогенизация аустенита
- •8.3 Фазовые превращения при охлаждении
- •8.4 Выделение избыточного феррита и перлитные
- •8.5 Особенности мартенситного превращения
- •8.6 Промежуточные (бейнитные) превращения
- •8.7 Влияние длительности пребывания
- •8.8 Влияние изотермической выдержки на стадии
- •8.9 Влияние термоциклирования на стадии охлаждения
- •9 Влияние легирующих элементов на процессы, протекающие в сталях при сварке
- •10 Технология термообработки. Общие положения
- •10.1 Отжиг и нормализация
- •10.2 Закалка стали
- •10.3 Закаливаемость и прокаливаемость
- •10.4 Способы закалки
- •10.5 Отпуск закаленной стали
- •11 Свариваемость металлов и сплавов
- •11.1 Показатели свариваемости и их оценка
- •11.2 Стали для сварных конструкций
- •11.3 Влияние различных компонентов стали на ее свойства
- •12 Термическая обработка сварных соединений
- •12.1 Общие положения термической обработки
- •12.2 Остаточные напряжения в зоне сварного соединения
- •12.3 Дефекты сварного шва, зависящие от структуры
- •12.4 Термическая обработка сварных соединений
- •12.5 Термическая обработка сварных соединений
- •12.6 Термическая обработка сварных соединений
- •12.7 Термическая обработка сварных соединений
- •12.8 Термическая обработка сварных соединений
- •13 Наплавка и наплавочные материалы. Общие сведения
- •13.1 Износостойкий наплавленный металл.
- •13.2 Роль легирования износостойкого наплавленного металла
- •13.3 Металловедение сварки чугуна
- •Список рекомендованной литературы
- •197/2007 Підп. До друку Формат 60х84/16.
- •84313, М. Краматорськ, вул. Шкадінова, 72
10.4 Способы закалки
1 Закалка в одном охладителе. Состоит в том, что изделие после аустенитизации быстро переносят в какую-либо среду (воду, растворы солей в воде, минеральное масло, металлические плиты). Это наиболее широко применяемый способ.
2 Закалка в двух средах (прерывистая). Применяется с целью увеличения прокаливаемости и снижения остаточных напряжений. После аустенитизации изделие переносят обычно в быстро охлаждающую среду (например, в воду), а затем – в менее резко охлаждающую среду (обычно в масло), с таким расчетом, чтобы мартенситное превращение протекло в условиях меньших скоростей охлаждения.
3 Закалка изотермическая, или закалка на бейнит. В этом случае после аустенитизации изделие переносят в среду, температура которой несколько выше точки МН, и выдерживают до полного распада аустенита. При этом образуется нижний бейнит. Это обеспечивает легированным сталям высокую прочность при достаточной вязкости. В качестве охлаждающей среды при этом способе закалки применяют расплавленные соли в интервале температур 150…500 0С (например, 55% КNО3 + 45% NaNO2) или расплавленные щелочи (20% NaОН + 80% КОН).
Охлаждение деталей в расплавах щелочи исключает окисление поверхности, которая приобретает светло-серый цвет. Такую закалку называют светлой.
4 Закалка ступенчатая. Отличается от изотермической тем, что выдержку выше МН проводят не до полного распада аустенита, а меньше, в пределах времени инкубационного периода. Благодаря этой выдержке выравнивается температура изделия, и образуются меньшие остаточные напряжения. После выдержки детали охлаждают на воздухе. Изотермическая выдержка при ступенчатой закалке производится в тех же средах, что и изотермическая закалка.
5 Закалка с самоотпуском предусматривает отпуск (нагрев закаленной части детали) за счет тепла внутренних слоев. Такую закалку применяют для таких инструментов, как зубило, кувалды, слесарные молотки, т.е. детали, которые должны в сердцевине иметь более низкую твердость и вязкость, чем в поверхностных слоях.
10.5 Отпуск закаленной стали
Отпуск – обязательная послезакалочная операция термообработки, состоящая в нагреве закаленной стали до температуры ниже А1, выдержке с последующим охлаждением с определенной скоростью. В результате отпуска сталь приобретает окончательные механические свойства. При этой операции снимаются и внутренние напряжения, при этом величина остаточных напряжений, в основном, зависит от температуры отпуска: чем она выше, тем полнее снимаются напряжения. Остаточные напряжения обычно снимаются интенсивно на начальных этапах выдержки, далее этот процесс затухает. Поэтому продолжительность выдержки составляет 1,5...2,0 часа. На величину остаточных напряжений большое влияние оказывает скорость охлаждения при отпуске: чем медленнее охлаждение, тем ниже остаточные напряжения.
Со скоростью охлаждения при отпуске связана еще одна особенность. Легированные стали, не содержащие молибден или вольфрам, склонны к отпускной хрупкости II рода. Это проявляется в том, что после медленного охлаждения (например, с печью) при отпуске от температур 500...680 0С сталь обнаруживает резко пониженную ударную вязкость, что в ряде случаев (для ответственных деталей) недопустимо. Поэтому стали, чувствительные к отпускной хрупкости II рода (хромистые, никелевые, хромоникелевые), после выдержки при отпуске следует охлаждать быстро, например, в воде или масле. Подавляют отпускную хрупкость 0,2...0,3 % Мо или 0,50...0,60 % W. Такие стали не проявляют склонности к отпускной хрупкости даже при охлаждении вместе с печью.
Применяются следующие виды отпуска.
Низкотемпературный – проводят при температурах 140...240 0С. В результате снижаются внутренние напряжения, возникает отпущенный мартенсит. Закаленная сталь сохраняет высокую твердость в пределах НRС 58...63. Такой послезакалочный отпуск применяется для режущего и мерительного инструмента из углеродистых и низколегированных сталей. Продолжительность выдержки 1,5...2,5 часа, охлаждение с печью.
Среднетемпературный отпуск – проводят при температурах 350…500 0С и применяют для пружин и рессор. Такой отпуск обеспечивает высокие упругие свойства. Структура стали после закалки и среднетемпературного отпуска – троостит отпуска с твердостью НRС 45...50. Охлаждение после отпуска проводят в воде, что создает в поверхностных слоях сжимающие остаточные напряжения, которые увеличивают предел выносливости.
Высокотемпературный отпуск – проводят при температурах 550..680 0С и применяют для конструкционных сталей после их закалки. Структура – сорбит отпуска. Эта структура обеспечивает стали наиболее высокое сочетание прочности, вязкости и пластичности. Закалка с последующим высокотемпературным отпуском называется термическим улучшением.
Этой операции подвергают среднеуглеродистые стали, содержащие 0,35...0,50% С. Длительность выдержки при отпуске составляет 1,0...6,0 часов, в зависимости от габаритов детали. В связи с термическим улучшением, приобретает особую роль прокаливаемость, ибо благоприятная структура – сорбит отпуска – будет только в той части детали, которая закалилась на мартенсит.