9. Термічна обробка металів і сплавів

Термічною обробкою називають технологічні процеси теплового впливу, що складаються з нагріву, витримки та охолодження металевих виробів за певними режимами з метою зміни структури і властивостей сплаву.Види термічної обробки Розрізняють такі види термічної обробки: відпал, нормалізація, загартування і відпуск. Відпал. Відпалом називають нагрівання до високих температур, видержування і повільне охолодження разом з піччю. Нормалізація. називають нагрівання до високої температури, видержування і повільне охолодження на повітрі. Загартування сталі. називають нагрівання до високої температури, видержування і швидке охолодження . Відпуск сталі називають нагрівання до температур нижче 973 0К, видержування і повільне охолодження на повітрі. Дифузійне насичення сплавів металами та неметалами: хіміко-термічна; цементування; дифузійна металізація( алітування, хромування, сицілювання). Цементацією називається насичення поверхні стального виробу вуглецем. Після загартування такого виробу він стає твердим на поверхні і в"язким у серцевині. Дифузійна металізація - насичення поверхневого шару виробу різними металами. Найбільш поширені: алітування (насичення алюмінієм); хромування (насичення хромом); силіціювання (насичення кремнієм).

10. Сплави на основі заліза: сталі та чавун

Сталь.

Сплав на основе железа, после литья ковкий при некоторых интервалах температур;

содержит марганец, углерод и часто другие легирующие элементы.

В углеродистых и низколегированных сталях, максимальное содержание углерода до 2,0 %;

в высоколегированной стали приблизительно до 2,5 %.

Делением между низколегированными и высоколегированными сталями обычно считается рубеж с содержанием приблизительно 5 % металлических легирующих элементов.

Содержание марганца — также принципиальный дифференцирующий фактор, причем сталь обычно содержит, по крайней мере, 0,25 % Mn, a технически чистое железо значительно меньше.

Легированные стали.

Содержащие определенное количество легирующих элементов (не только углерод, но и некоторое количество марганца, меди, кремния, серы и фосфора) в пределах необходимых для конструкционных легированных сталей, с целью изменения их механических или физических свойств.

Высокопрочные низколегированные стали.

Сталь, спроектированная для обеспечения лучших механических свойств и более высокого сопротивления атмосферной коррозии, чем углеродистая сталь. Эта сталь не должна составлять класс легированных сталей, так как была изготовлена скорее для специальных механических свойств, чем для специального химсостава (HSLA стали имеют предел текучести более чем 275 МПа или 40 ksi). Химический состав HSLA сталей может меняться в зависимости от требуемой толщины и механических свойств. Эти стали имеют низкое содержание углерода (0,05–0,25 %) для того, чтобы получить адекватную деформируемость и свариваемость, и имеют содержание марганца до 2,0 %. Малые количества хрома, никеля, молибдена, меди, азота, ванадия, ниобия, титана, циркония используются в различных комбинациях.

Низколегированные стали.

Класс черных металлов, которые проявляют прочностные свойства, большие, чем простые углеродистые стали, в результате добавления таких легирующих элементов как никель, хром и молибден. Общее содержание легирующих элементов может составлять от 2,07 % до уровня чуть ниже нержавеющих сталей, которые содержат минимум 10 % Сr.

Чугун.

Родовой термин для большой совокупности литых железных сплавов, в которых содержание углерода превышает растворимость углерода в аустените при эвтектической температуре. Большинство чугунов содержит не меньше 2 % углерода, плюс кремний и серу и может содержать другие легирующие элементы. См. также высокопрочный чугун, ковкий чугун, серый чугун, пластичный чугун и белый чугун.

Ковкий чугун.

Чугун, полученный при длительном отжиге белого чугуна, при котором происходят процессы декарбюризации и графитизации, устраняющие частично или полностью цементит. Графит находится в форме углерода отжига. Если преобладает реакция декарбюризации, то продукт имеет светлую поверхность излома — ковкий белосердечный чугун. Если поверхность излома будет темной — темносердечный ковкий чугун. В Соединенных Штатах производится только темносердечный ковкий чугун. Ковкий чугун имеет преимущественно ферритную матрицу; перлитный ковкий чугун может содержать шаровидный перлит или отпущенный мартенсит, в зависимости от термообработки и желаемой твердости.

Серый чугун.

Широкий класс железных литейных сплавов (чугунов), обычно характеризуемых микроструктурой пластинчатого графита в железной матрице. Серый чугун обычно содержит от 2,5 до 4 % С, от 1 до 3 % кремния и добавки марганца, в зависимости от желательной микроструктуры (от 0,1 % Мп в ферритном сером чугуне и до 1,2 % в перлитном). Сера и фосфор также находятся в малых количествах как остаточные примеси.