74. Дать определение процесса паяния

Паяние – соединение металлических деталей или элементов протеза в единое целое при помощи материала, называемого припоем. Различают:

• Мягкое (холодное) паяние – спаиваемые детали очищают от окалины, смазывают флюсом (например, канифолью) и соединяют без предварительного нагрева припоем (например, свинцовооловянным), который слегка проникает в детали и скрепляет их

• Твердое (горячее) паяние – проводят в нагретом до 700-900°С состоянии. При этом между припоем и спаиваемым сплавом или металлом образуется связь на основе твердого раствора.

48. Отжиг и обжиг металлических изделий, сущность процессов, практическое применение

Отжиг – термическая обработка металлов и сплавов, при которой изделие нагревается до определенной температуры (ниже температуры плавления), выдерживается на ней, а затем медленно охлаждается.

Цель:

• Снятие внутренних напряжений;

• Повышение пластичности;

• Улучшение структуры металла (устранение дефектов, увеличение зерна).

Практическое применение:

• Восстановление пластичности после холодной обработки (после прокатки, штамповки);

• Подготовка заготовок к дальнейшей механической обработке;

• Улучшение однородности структуры металла;

• Снятие остаточных напряжений, чтобы предотвратить растрескивание и деформацию.

Обжиг – термическая обработка, которая применяется для удаления примесей и укрепления металлических изделий, а также для спекания порошкообразных или пористых материалов.

Или

Обжиг – нагрев на высокую температуру с целью окисления нежелательных элементов или изменения поверхности.

Практическое применение:

• Удаление органических примесей и жиров с поверхности металла;

• Окисление и формирование оксидной пленки для защиты или подготовки поверхности к последующим процессам (например, гальванизации);

• Спекание порошков при порошковой металлургии для создания плотного твердого изделия;

• Закалка или подготовка к дальнейшему легированию и обработке.

Ключевые отличия

Отжиг направлен на улучшение внутренней структуры и снятие напряжений, а обжиг направлен больше на создание поверхностных изменений, удаление примесей и спекание.

34. Термическая обработка металлов, ее цель и характер структурных превращений в металле, сопровождающих этот процесс

Термическая обработка металлов – последовательная смена режимов нагрева и охлаждения с отслеживанием температуры и скорости происходящих процессов. Многое зависит от свойств и структуры исходного сырья, но по итогу получается и закрепляется новая структура металла.

Термообработка не только способствует фазовым превращениям, но и воздействует на механические параметры материала – прочность, твердость, ударную вязкость...

Главная цель – получить нужные эксплуатационные свойства металла, такие как:

• Прочность;

• Твердость;

• Пластичность;

• Износостойкость;

• устойчивость к деформациям.

Примеры термической обработки:

Нормализационный отжиг – необходим для выравнивания структуры, измельчения зерна материала, снятия напряжения, полученного по ходу закалки, литья или сварки. Металл подвергают нагреву при температуре на 40 °C больше от его максимальной, выдерживают определенное время, извлекают из печи, а затем охлаждают на воздухе. По итогу он приобретает однородный состав и размер зерна, становится пластичнее, прочнее и тверже. Обычно нормализации подлежат заготовки, которые должны выдерживать повышенные нагрузки и требуют ударной вязкости.

Отжиг применяют, когда нужно повысить вязкость, обрабатываемость, пластичность металла, устранить в нем напряжения, сделать более мягким, чтобы облегчить последующую формовку. В процессе рекристаллизации устраняется пластическая деформация.

Обычно отжигают отливки и сварные металлоконструкции. Есть объемный подход – воздействие на всю деталь, и местный – обработка определенной зоны.

Технология отжига требует воздействия температуры в диапазоне от +25 до +1200 °C.

Характер структурных превращений в металле:

1. Кристаллы/зерна меняются. Металл состоит из множества мелких кристаллов – так называемых зерен. При нагреве и последующем охлаждении эти зерна могут:

• Расти или уменьшаться;

• Перестраиваться по форме и размеру;

• Образовывать новые фазы структуры.

Эти изменения влияют на прочность, твердость и пластичность.

2. Фазовые превращения. В сплавах (например, в стали) при нагревании возможны изменения фаз – переходы одной кристаллической структуры в другую.

3. Внутренние напряжения уменьшаются. При некоторых видах обработки (например, отжиг) металл нагревают и охлаждают медленно, что позволяет снять внутренние напряжения, которые могли появиться при литье или обработке давлением.

35. Пластическая деформация металла. Характер структурной перестройки при ней. Изменение физико-механических свойств металлов при деформации. Наклеп, Характеристика структуры металла при нем и практическое значение

Пластическая деформация – необратимое изменение формы или размера металла под действием внешних сил, которое остается после удаления нагрузки. Это происходит после достижения определенного предела (предела текучести), когда металл уже не возвращается в исходное состояние.

Пластическая деформация на физическом уровне происходит за счет движения и умножения дефектов кристаллической решетки – дислокаций.

При приложении нагрузки:

• Дислокации в кристаллах начинают двигаться;

• Появляются в новых местах;

• Их плотность растет;

• Они начинают взаимодействовать и запутываться.

В итоге структура:

• Становится искривленной и деформированной;

• Зерна вытягиваются, получают текстуру (ориентация кристаллов по направлению деформации);

• В кристаллической решетке много несовершенств.

Изменение физико-механических свойств металлов при деформации:

• Прочность и твердость растут. Предел текучести, временное сопротивление разрыву и твердость увеличиваются – металл становится жестче и прочнее.

• Пластичность и вязкость уменьшаются. Способность сильно гнуться без разрыва падает – металл становится менее пластичным и более хрупким.

• Электрическое сопротивление увеличивается. За счет большого количества дефектов (дислокаций) электроны сталкиваются чаще → сопротивление растет.

• Анизотропия свойств (неодинаковость свойств). Поскольку зерна вытягиваются в направлении деформации, свойства в разных направлениях становятся разными.

Наклеп (нагартовка) – упрочнение металла, возникающее в результате пластической деформации. Наклеп может образоваться при штамповке за счет изменения молекулярного соотношения в структуре металла.

При наклепе:

• ↑ Прочность. Предел текучести и временное сопротивление увеличиваются;

• ↑ Твердость. Металл сопротивляется проникновению и царапинам;

• ↓ Пластичность. Металл хуже деформируется дальше;

• ↓ Вязкость. Легче ломается при ударе.

Структура металла при наклепе:

• Плотность дислокаций значительно возрастает,

• Кристаллическая решетка становится полной дефектов и искажений,

• Зерна вытягиваются, структура становится «запутанной».

Такое состояние называется деформационное/наклепанное – металл теряет часть пластичности и становится более твердым.

Практическое значение:

• Упрочнение деталей. Наклеп применяется специально для повышения твердости поверхностных слоев деталей (например, накаткой, дробеструйной обработкой, прокаткой);

• Улучшение износостойкости. Покрытие поверхностного слоя наклепом увеличивает его износостойкость;

• Ограничение пластичности. В конструкциях, где деформация должна быть минимальной, наклеп может предотвращать нежелательную деформацию.