- •25. Мартенситное превращение, его природа и основные закономерности. Строение и свойства мартенсита. Остаточный аустенит и причины его получения.
- •26.Превращение в закаленной стали при нагреве (отпуске): три стадии отпуска.
- •27.Закалка стали, её назначение, технология для до- и заэвтектоидных сталей, выбор закалочных жидкостей. Структура закаленной стали. Виды брака при закалке.
- •28.Отпуск закаленной стали, его разновидности, назначение, получаемые структуры.
- •29. Химико-термическая обработка стали, её сущность, назначение, разновидности.
- •30. Цементация стали, её разновидности, технология, назначение, структура диффузионных слоев.
- •31.Азотирование стали, его назначение, технология, область применения, структура диффузионного слоя.
- •35.Деформируемые не упрочняемые сплавы алюминия, их состав, свойства, маркировка, применение в судостроении.
- •36.Деформируемые упрочняемые сплавы алюминия. Дюралюминий, его состав, структура, термическая обработка, применение. Высокопрочные сплавы алюминия, жаропрочные сплавы.
- •37.Литейные сплавы алюминия. Силумины и методы их упрочнения. Антифрикционные сплавы алюминия.
27.Закалка стали, её назначение, технология для до- и заэвтектоидных сталей, выбор закалочных жидкостей. Структура закаленной стали. Виды брака при закалке.
Закалкой стали называется операция термической обработки, заключающаяся в нагреве её по крайней мере выше критической точки Ac1(T.e. до аустенито-ферритного, аустенитного или аустенито-цементитного), выдержке и последующем охлаждении в различных средах с целью получения при комнатной температуре неустойчивых продуктов распада аустенита, а следовательно, повышения твёрдости и прочности.
Технология закалки стали требует быстрого охлаждения в пределах от 650 до 400° С. Длительность нагрева при закалке зависит от вида нагревательного устройства. Опытные данные показывают, что на закалку 1 мм сечения в электрической печи затрачивается от 90 секунд до 2 минут, тогда как в пламенной печи – 1 минута, а в соляной ванне – 30 секунд. Меньше всего времени уходит на закалку в свинцовой ванне ( от 6 секунд).
По температуре нагрева различают два вида закалки – полная и неполная закалка металлов. Неполная закалка используется, как правило, для инструментальных сталей. В процессе полной закалки структура стали становится аустенитной (кристаллическая решетка гранецентрированная, в отличие от объемно-центрированной ферритной решетки).
Охлаждающими средами могут служить различные жидкости (вода, растворы солей, щелочей), технические масла и даже расплавленный свинец. Вода слишком быстро охлаждает, поэтому высока вероятность возникновения внутренних напряжений. Минеральные масла дороги и легко воспламеняются. Одним из лучших охладителей является 8-12% раствор обычной пищевой соли (NaCl – хлорид натрия), или каустической соды (она же гидроксид натрия или едкий натр - NaOH).
Структура закаленной стали состоит не только из мартенсита, но и остаточного аустенита. Заметное количество остаточного аустенита после закалки получается не только в легированной, но и в простой углеродистой стали, содержащей всего 0,2% углерода. Остаточный аустенит оказывает в основном отрицательное влияние на свойства стали.
При закалке появляются следующие наиболее характерные виды брака. Пониженная твердость инструмента и мягкие пятна на его поверхности — результат низкой температуры, недостаточной выдержки, замедленного охлаждения, загрязнения охлаждающих ванн и обезуглероживания. К основным видам брака из-за неправильного охлаждения относятся закалочные трещины, коробление, малая твердость, мягковины, низкие механические свойства. Иногда при закалке на поверхности деталей образуются трещины (фиг. 111). Они образуются в результате возникновения в детали больших внутренних напряжений.
28.Отпуск закаленной стали, его разновидности, назначение, получаемые структуры.
Низкий (низкотемпературный отпуск) проводят при температурах не выше 250...300°С. При таких температурах происходит частичное обезуглероживание мартенсита и выделение из него некоторого количества избыточного углерода в виде частиц е - карбида железа. Образующаяся структура, состоящая из частичного обезуглероженного мартенсита и е-карбидов, называется отпущенным мартенситом. Выход некоторого количества углерода из решетки мартенсита способствует уменьшению её искажения и снижению внутренних напряжений. При таком отпуске несколько повышается прочность и вязкость без заметного снижения твёрдости. В целом изменение свойств при низком отпуске незначительно. Так закалённая сталь с содержанием углерода 0,5... 1,3 % после низкого отпуска сохраняет твёрдость в пределах 58...63 HRC, а следовательно, обладает высокой износостойкостью. Однако такая сталь не выдерживает значительных динамических нагрузок. Низкому отпуску подвергают режущий и мерительный инструмент из углеродистых и низколегированных сталей, работающий без значительного разогрева рабочей части, а такие детали, прошедшие поверхностную закалку или цементацию. Цель такого отпуска - некоторое снижение внутренних напряжений.
Средний (средне-температурный) отпуск выполняют при температурах 350...500°С и применяют преимущественно для рессор, пружин, некоторых видов штампов. При таких температурах происходит дальнейшее обезуглероживание мартенсита, приводящее к его превращению в обычный а-раствор,т.е. в феррит. Одновременно происходит карбидное превращение по схеме; Fe2C Fе3С, В результате образуется феррито-цементитная смесь, называемая троститом отпуска. Наблюдается снижение твёрдости до величины 40...50 HRC, а также снижение внутренних напряжений. Такой отпуск обеспечивает высокий предел упругости и предел выносливости, что позволяет применять его для различных упругих элементов. Высокий(высокотемпературный) отпуск проводят при 500...600°С. Структурные изменения при таких температурах заключаются в укрупнении (коагуляции) частиц цементита. В результате этого образуется феррито-цементитная смесь, называемая сорбитом отпуска. Также, как и тростит отпуска, эта структура характеризуется зернистым строением в отличии от пластинчатых структур тростита и сорбита закалки. Твёрдость стали после высокого отпуска снижается до 25,,,35 HRC, Однако уровень прочности при этом ещё достаточно высок , В то же время обеспечивается повышенная пластичность и особенно ударная вязкость, практически полностью снимаются внутренние напряжения,, возникшие при закалке. Таким образом, высокий отпуск на сорбит обеспечивает наилучший комплекс механических свойств, позволяющий применять его для деталей, работающих в условиях динамических нагрузок. Такой же отпуск рекомендуется для деталей машин из легированных сталей, работающих при повышенных температурах.