- •Министерство образования российской федерации московский государственный технологический университет «станкин»
- •Часть I. Металлургическое производство металлов и сплавов.
- •Часть II. Материаловедение.
- •5. Механические свойства металлов.
- •6.4. Зависимость между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния. Правило н.С. Курнакова.
- •9.5. Полимеры и пластические массы.
- •Часть I. Металлургическое производство металлов и сплавов.
- •1. Металлы и сплавы на их основе.
- •1.1. Основные определения.
- •1.2. Атомно-кристаллическое строение металлов и сплавов.
- •1.2.1. Идеальное строение металлов.
- •1.2.2. Полиморфные превращения в металлах.
- •1.2.3. Строение реальных металлов
- •2. Основы металлургического производства.
- •2. 1. Металлургические процессы выплавки металлов и сплавов.
- •2.1.1. Материалы металлургического процесса.
- •2.1.2. Технологии обогащения руд.
- •2.1.3. Получение слитков металлов и сплавов. Первичная кристаллизация (затвердевание).
- •2.2. Обработка давлением в металлургическом производстве.
- •2.3. Порошковая металлургия.
- •2.3.1. Получение порошков и приготовление смесей.
- •2.3.2. Формование заготовок.
- •3. Производство черных металлов - чугуна и стали.
- •3.1. Производство чугуна.
- •3.1.1.Состав шихты.
- •3.1.2. Выплавка чугуна.
- •3.1.3. Продукция доменного производства.
- •3.2. Производство стали.
- •3.2.1. Выплавка стали.
- •3.2.2. Разливка стали
- •3.2.3. Технология производства сталей и сплавов особо высокого качества.
- •4. Производство цветных металлов.
- •4.1. Производство меди.
- •4.2. Производство алюминия
- •Часть II. Материаловедение.
- •5. Механические свойства металлов.
- •Определение предела прочности, предела текучести, относительного удлинения и сужения.
- •Определение твердости
- •6. Основы теории сплавов.
- •6.1. Общие сведения (терминология).
- •6.2. Типы сплавов.
- •6.3. Диаграммы состояния сплавов.
- •6.4. Зависимость между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния. Правило н.С. Курнакова.
- •6.5. Диаграммы состояния сплавов, упрочняемых термической обработкой.
- •7. Диаграмма состояния «железо — углерод». Сплавы железа и углерода.
- •7.1.Диаграмма состояния «железо — углерод».
- •7.2. Сплавы системы «Fe — Fe3c».
- •8. Термическая обработка сталей и чугунов.
- •8.1.Превращения сталей при нагреве.
- •8.3. Технология объемной термической обработки.
- •8.3.1. Отжиг и нормализация.
- •8.3.2 Закалка.
- •8.3.3. Отпуск.
- •8.4. Поверхностное упрочнение.
- •8.4.1. Химико-термическая обработка (хто).
- •8.4.2. Поверхностная закалка.
- •9. Конструкционные материалы.
- •9.1. Стали.
- •9.1.1. Маркировка сталей.
- •9.1.2. Влияние легирующих компонентов на структуру и свойства сталей.
- •9.1.3. Стали общетехнического назначения.
- •9.2 Чугуны.
- •9.2.1. Белые и отбеленные чугуны.
- •9.2.2. Чугуны с графитом.
- •9.3. Материалы со специальными свойствами.
- •9.3.1. Стали, устойчивые против коррозии.
- •9.3.2. Жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы.
- •9.3.3. Износостойкие стали.
- •9.4. Цветные металлы и сплавы.
- •9.4.1. Медь и сплавы на ее основе.
- •9.4.2. Алюминий и сплавы на его основе.
- •9.5. Полимеры и пластические массы.
- •9.5.1. Полимеры.
- •9.5.2. Пластические массы.
- •9.5.3. Эластомеры (каучуки), резины.
- •9.5.4. Область рационального применения пластмасс.
- •9.6.Композиционные материалы (композиты).
- •Часть III. Технология формообразующей обработки.
- •10. Литейное производство.
- •10.1. Технологические требования к материалам для литья
- •10.2. Технология получения отливок.
- •10.2.1. Литье в одноразовые формы.
- •10.2.2. Литье в многократные (металлические) формы.
- •10.3.Электрошлаковое литье (эшл).
- •11. Обработка давлением.
- •11.1. Холодная и горячая обработка давлением.
- •11.2. Технологичность при обработке давлением.
- •11.3. Технология горячей обработки давлением.
- •11.3.1. Нагрев готовок.
- •11.3.2. Ковка.
- •2.3.3. Штамповка
- •11.4. Холодная обработка давлением.
- •11.4.1. Листовая штамповка.
- •11.4.2. Объемная штамповка
- •12. Сварка и пайка металлов.
- •12.1. Сварка и резка металлов.
- •12.1.1. Методы сварки.
- •12.1.2. Сварка плавлением.
- •12.1.3. Термомеханические и механические методы сварки.
- •12.1.4.Термическая обработка сварных изделий.
- •12.2. Резка металлов.
- •12.3. Пайка металлов.
- •12.3.1. Припои и флюсы.
- •12.3.2. Технология пайки.
- •12.3.3. Обработка деталей после пайки.
- •13. Обработка резанием.
- •13.1. Инструментальные материалы.
- •13.1.1. Инструментальные материалы лезвийных инструментов.
- •13.1.2.Материалы абразивных инструментов.
- •13.2. Технология обработки на металлорежущих станках.
- •14. Основы электрофизических и электрохимических методов обработки.
- •14.1. Электрофизическая обработка.
- •14.2. Электрохимическая обработка.
8.3.3. Отпуск.
Отпуск— окончательная операция термической обработки, формирующая свойства металла. Отпуск — это в нагрев стали до температуры ниже Ас1, изотермическая выдержка при заданной температуре и последующее охлаждение (обычно на воздухе).
Цель отпуска – получение окончательной структуры и свойств, которые формируются в результате полного или частичного распада мартенсита. При отпуске достигаются уменьшение остаточных напряжений и получение более равновесной структуры.
При нагреве мартенсит обедняется углеродом за счет выделения цементита. В зависимости от температуры нагрева содержание углерода твердом растворе может превышать равновесное (выделился не весь углерод), в этом случае в структуре сохраняется мартенсит, или соответствовать равновесному (0,006% С – точка «Q» Fe - Fe3C; см. рис. 7.1), тогда твердый раствор в структуре – феррит. В зависимости от температуры отпуска в большей или меньшей степени будет происходить коагуляция (рост) выделившихся карбидов.
После закалки стали подвергают низкотемпературному (низкому), среднетемпературному (среднему) или высокотемпературному (высокому) отпуску (рис. 8.4).
Низкий отпуск выполняют при температурах 150…250°С. После такого отпуска содержание углерода в твердом растворе сохраняется выше равновесного (из мартенсита выделился не весь углерод). Структура после отпуска – мартенсит, названный, в отличие от мартенсита закалки (Мз) мартенситом отпуска (Мотп) Твердость при таком отпуске снижается незначительно. Предел прочности (σв) и ударная вязкость (KCU) несколько подрастают. Таким образом, структура стали после низкого отпуска – мартенсит отпуска, сталь сохраняет высокую твердость.
Низкому отпуску подвергают инструменты и детали, работающие в условиях изнашивания, для которых необходима высокая твердость, например, режущие, мерительные инструменты.
Средний отпуск проводят при температуре 350…500°С. Из мартенсита выделяется весь углерод в виде цементита. Однако, коагуляции цементита при таких температурах практически не происходит. В результате среднего отпуска образуется дисперсная ферритно-цементитная смесь, которая называется трооститом отпуска – Тотп. Цементит в троостите отпуска имеет зернистое строение (а не пластинчатое, получаемое при распаде аустенита). Это определяет ряд технологических свойств – при зернистой структуре достигается более высокая производительность при обработке резанием, лучшая пластичность стали.
В результате среднего отпуска достигается максимальное значение предела упругости. Поэтому среднему отпуску подвергают рессоры, пружины, упругие элементы, а также детали и инструменты, для которых достаточна получаемая при отпуске твердость (40…48 HRC для сталей с содержанием углерода 0,5…0,7%) (например, слесарно-монтажный инструмент).
Высокий отпуск осуществляется при температурах 500…600°С. Полученная ферритно-цементитная структура (с зернистым цементитом) называется сорбит отпуска (Сотп)
При высоком отпуске происходит заметный рост (коагуляция) выделившихся кристаллов цементита они в несколько раз крупнее, чем в троостите. В результате отпуска заметно понижается твердость стали, она составляет ~ 300 НВ, но значительно увеличиваются пластичность и ударная вязкость, происходит практически полное снятие закалочных напряжений.
Термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска, называется улучшением. Улучшению подвергают детали, эксплуатируемые в условиях высоких напряжений в сочетании с ударными нагрузками.