METODAAA_33__33__33_0001
.pdfГраницы зерна, мозаичность строения зерна, блоки мозаики как естественная преграда и места скопления дислокаций при их движении, плотность дислокаций, зависимость плотности дислокации от угла разориентировки блоков.
Напряжения, вызывающие движение дислокаций.
Свойства кристаллов в зависимости от плотности вакансий и дислокаций, их расположения, размеров и разориентировки блочной структуры.
Увеличение уровня энергии для перемещения атомов углерода пересыщенного твердого раствора в энергетически более выгодные дефектные места решетки: в сторону дислокаций, границ зерна, пустот (вакансий). Примеры, где это имеет ме сто в наиболее ярко выраженной форме.
Возникновение макроскопических напряжений помимо напряжений от скоп лений дислокаций и искажений в кристаллических плоскостях вследствие нерав номерности деформации в холоднодеформированных металлах.
Зависимость диффузии посторонних атомов в решетке от наличия дислокаций и плотности их расположения по границам зерна и блоков.
Дислокации как места повышенной энергии решётки, но и места, где измене ны параметры решетки и условия обмена атомов местами.
Реальная и теоретическая прочность металлов в свете теории о дислокациях на
примере конкретных металлов и сталей. |
|
Библиографический |
список |
1. Бернер, Р. Пластическая деформация |
монокристаллов / Р. Бернер, |
Г.Кронмюллер; пер. с нем. - М.: Мир, 1969.
2.Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер.. - М.: Металлургия,
1983.
3. Гренберг, Б.А. Новые методы упрочнения сплавов / Б.А. Гренберг, В.И. Сюткина. - М.: Металлургия, 1985.
4.Гудремон, Э. Специальные стали: в 2 т. / Э. Гудремон. - М.: Машинострое ние, 1966.
5.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.
6. Столофф, Н.С. Механические свойства упорядочивающихся сплавов / Н.С. Столофф, Р.Г. Дэвис; пер. с англ. - М: Металлургия, 1969.
7.Уманский, Я.С. Физическое металловедение / Я.С. Уманский, М.С. Блантер, Б.И. Финкелыптейн. - М.: Металлургиздат, 1955.
8.Утевский, Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении
/Л.М. Утевский. - М.: Металлургия, 1973.
9.Фридель, Ж. Дислокации / Ж. Фридель; пер. с англ. - М.: Мир, 1967.
10.Чалмерс, Б. Физическое металловедение / Б. Чалмерс; Пер. с англ. - М.: Металлургиздат, 1963.
263
Тема 21. Карбидный механизм упрочнения сталей и сплавов
Карбидообразующие элементы, их расположение в периодической таблице Д.И. Менделеева (металлы, расположенные левее железа), физико-химические условия образования карбидов. Карбиды 1-й (МС, М2С) и П-й (М3С, М2зСб, М7С3, МбС) групп, кристаллическое строение карбидов, температура плавления и твёр дость карбидов.
Количество карбидной фазы в зависимости от содержания углерода и леги рующих элементов в стали в состоянии высокой твердости заэвтектоидных и ледебуритных сталей, а также ледебуритных сталей с ванадием.
Количество карбидов в отожженной стали с карбидами состава М2зСб, М3С, М7С3 - бедные по содержанию углерода (М:С = 4:1; 3:1; 2 1/3:1 соответственно) и с карбидами состава МС (М:С = 1:1).
Влияние на структуру и свойства стали растворимых в аустените карбидов: эвтектоидных, присутствующих в перлите и переходящих в раствор при превраще нии П—»А, и вторичных, выделяющихся при кристаллизации (охлаждении с высо ких температур) из аустенита и присутствующих вне перлита, т.е. в виде само стоятельной составляющей.
Влияние на структуру и свойства стали нерастворимых (избыточных) карби дов, имеющих большие размеры, чем растворимые карбиды, особенно выделив шиеся из мартенсита при отпуске.
Свойства карбидных фаз и эвтектик, температурные интервалы выделения карбидов и перехода их в твёрдый раствор. Карбиды со сложной решёткой, рас творимые в аустените.
Способность легирующих элементов растворяться в цементите.
Карбиды типа МС - фазы внедрения. Оптимальное сочетание по их влиянию на износостойкость и обрабатываемость.
Изменение в составе карбидной фазы в случае легирования стали азотом. Влияние карбонитридных фаз на температуру закалки, на размер зерна и разнозернистость в вольфрамомолибденовых сталях.
Карбидные фазы в быстрорежущих, хромистых, хромоникелевых сталях. Преимущество и недостатки карбидного упрочнения в сравнении с другими
видами повышения физико-механических свойств сталей и сплавов.
Библиографический список
1. Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер. - М.: Металлургия, 1983.
2. Гольдштейн, М.И. Специальные стали / М.И. Гольдштейн, С В . Грачев, Ю.Г. Векслер. - М.: Металлургия, 1985.
3.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургиздат, 1978.
4.Гудремон, Э. Специальные стали: в 2 т. / Э. Гудремон. - М.: Машинострое ние, 1966.
5.Маслеников, С Б . Жаропрочные стали и сплавы: справочник / С Б . Маслени ков. - М.: Металлургия, 1983.
264
6.Мескин, B.C. Основы легирования стали / B.C. Мескин. - М.: Металлургия,
1964.
7.Металловедение и термическая обработка: справочник / под ред. Н.Т. Гудцова, М.Л. Бернштейна. - М.: Металлургиздат, 1956.
8.Тот, Л. Карбиды и нитриды переходных металлов / Л. Тот; пер. с англ. - М.: Мир, 1974.
9.Химушин, Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы / Ф.Ф. Химушин. - М.: Ме таллургия, 1969.
Тема 22. Интерметаллидный механизм упрочнения сталей и сплавов
Понятие жаростойкости. Жаростойкие сплавы. Понятие жаропрочности. Жа ропрочные сплавы. Оценка жаропрочных свойств. Влияние структуры и состава на жаропрочность. Влияние примесей на длительную прочность.
Легирующие элементы, входящие в состав интерметаллидных фаз, механизм образования фаз. Максимальное содержание углерода в сталях и сплавах с интерметаллидным упрочнением.
Основные составы интерметаллидных фаз, растворимость легирующих эле ментов в интерметаллидных фазах, температурные интервалы выделения интер металлидных фаз из твердого раствора и температуры перехода их в твердый рас твор в зависимости от химического состава сталей и сплавов.
Состав интерметаллидных фаз:
-возможность образования их при первичной кристаллизации;
-равномерность распределения по объёму зерна литой стали;
-размеры частиц и их влияние на прочность и вязкость стали в зависимости от степени деформации;
-растворимость фаз в аустените;
-дисперсионное твердение при выделении из пересыщенного твердого рас твора;
-упрочняющее влияние интерметаллидных фаз по сравнению с карбидным упрочнением;
-температуры максимального роста твердости в сталях с мартенситной осно вой и в аустенитных сталях;
-прирост твердости при дисперсионном твердении никельсодержащих сталей
исплавов;
-обеспечение высоких эксплуатационных свойств в жаропрочных сталях и сплавов;
-коагуляция интерметаллидных фаз;
-способы выявления фаз и оценки равномерности их распределения. Преимущество и недостатки интерметаллидного упрочнения в сравнении с
другими видами повышения физико-механических свойств сталей и сплавов.
265
Библиографический список
1. Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер. - М.: Металлургия, 1983.
2.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.
3.Ланская, К.А. Жаропрочные стали / К.А. Ланская. - М.: Металлургия, 1969.
4. Маслеников С Б . Жаропрочные стали и сплавы: справочник / С Б . Маслени
ков. - М.: Металлургия, 1983.
5.Приданцев, М.В. Стали для котлостроения / М.В. Приданцев, К.А. Ланская.
-М.: Металлургиздат, 1959.
6.Приданцев, М.В. Жаропрочные стареющие сплавы М.В. Приданцев. - М.: Металлургия, 1973.
7.Стали и сплавы: марочник / под ред. В.Г. Сорокина, М.А. Гервасьева. - М.: Интермет Инжиниринг, 2001.
8.Химушин, Ф.Ф. Легирование, термическая обработка и свойства жаропроч ных сталей и сплавов / Ф.Ф. Химушин. - М.: Оборонгиз, 1962.
9.Химушин, Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы / Ф.Ф. Химушин. - М.: Ме таллургия, 1969.
10.Шлямнев А.П. Коррозионностойкие, жаропрочные и высокопрочные стали и сплавы. - М.: Интермет Инжиниринг, 2000.
Тема 23. Чугун: состав, свойства, термическая обработка, цели ее проведения
Чугун - железоуглеродистый сплав с высоким содержанием углерода.
Область существования высокоуглеродистых сплавов на диаграмме Fe-C: со держание углерода и структура сплавов, структурные превращения при охлажде нии от температуры жидкого состояния до температуры окружающей среды. Сво бодная и связанная формы выделения углерода в структуре чугуна, условия их получения.
Химический состав чугунов: чугуны нелегированные и легированные.
Состав нелегированных чугунов, содержание примесей: влияние фосфора, се ры, марганца, углерода, кремния на структуру и свойства.
Состав легированных чугунов, содержание примесей. Легирующие элементы: хром, марганец, кремний, никель, титан, алюминий, медь - влияние их на струк туру и свойства.
Разделение чугунов по структуре на белые, половинчатые, серые, ковкие и вы сокопрочные с шаровидным графитом, их структурные особенности.
Структурные составляющие металлической основы чугуна, наличие фосфидной эвтектики, неметаллических включений (оксиды, сульфиды, карбонитриды), газов.
Графит в чугуне: его влияние на механические свойства металлической осно вы в зависимости от количества, формы и характера распределения.
Влияние графита на эксплуатационные и технологические свойства чугунов.
266
Термическая обработка чугунов: отжиг белого чугуна с целью получения ков кого чугуна, отжиг для смягчения чугуна, для снятия внутренних напряжений, за калка, отжиг нормализация.
Библиографический список
1.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.
2.Богачев, И.Н. Металлография чугуна / И.Н. Богачев. - М.: Металлургиздат,
1962.
3.Бунин, К.П. Основы металлографии чугуна / К.П. Бунин, Н.Я. Малиночка, Ю.Н. Таран. - М.: Металлургия, 1969.
4.Бунин, К.П. Ковкий чугун / К.П. Бунин, Н.М. Данильченко. - М.: Машгиз,
1954.
5.Василенко, А.А. Высокопрочные чугуны / А.А. Василенко, К.К. Прогожа. - М.: Машгиз, 1954.
Тема 24. Чугун как литейный материал. Влияние легирования на литейные, технологические и эксплуатационные свойства изделий из чугуна.
Возможность горячего деформирования чугуна
Характеристика чугуна как литейного материала: углеродный эквивалент, сте пень эвтектичности, условия получения металлической основы со структурой перлита как более прочной структурной составляющей, модифицирование чугуна (магнием, церием и др.) с целью получения шаровидного графита, в меньшей сте пени понижающего прочность и пластичность металлической основы, и добавка графитизирующих элементов (Si, Mo, Со, Ni или W). Влияние на процесс выделе ния графита хрома, титана, ванадия, ниобия и др. элементов. Обеспечение жидкотекучести чугуна и высокой плотности отливаемых изделий.
Состав отливаемых изделий в зависимости от условий их эксплуатации. Условия получения композиционных материалов, в том числе белого легиро
ванного чугуна. Свойства композиционных материалов. Чугун как перспективный материал нового столетия.
Работы последних лет по деформированию чугуна: горячая деформация высо копрочного чугуна с шаровидным графитом ковкой, прокаткой; получение труб по методу горячего прессования, по методу прошивки трубных заготовок, раскат ки на больший размер; получение проволоки, мелющих шаров, зубчатых колес и др.
Библиографический список
1.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.
2.Гиршович, Н.Г. Чугунное литьё / Н.Г. Гиршович. - М.: Металлургиздат,
1949.
3.Сильман Г.И. Белые легированные чугуны с композиционной структурой / Г.И. Сильман // Металловедение и термическая обработка материалов. - 2005. -
№7. - С. 94-100.
267
4. Щербединский Г.В. Чугун как перпективный материал XXI столетия / Г.В. Щербединский // Металловедение и термическая обработка материалов. - 2005. -№ 7. - С. 83-93.
Тема 25. Свариваемость металлов как способ изготовления сложных металлоконструкций в различных отраслях промышленности
Свариваемость - свойство металлов образовывать при сварке соединение, рав нопрочное со свариваемым металлом и отвечающее конструктивным и эксплуа тационным требованиям металлоконструкций.
Виды сварки, разновидности сварочных процессов, свариваемые и наплавоч ные материалы.
Сварочный процесс, физические и химические основы процесса сварки, ис точники энергии, тепловые и металлургические процессы. Особенности кристал лизации сварного шва: газонасыщенность металла шва, возможность окисления и защиты от окисления.
Теоретические и экспериментальные данные по температуре в зоне дуги, в объеме сварочного шва: в центре шва, в его периферийной зоне, непосредственно прилегающей к свариваемому металлу, в околошовной зоне. Изменение темпера туры в зоне шва до температуры окружающей среды: нагрев выше критической точки Асз; нагрев выше Ас, но ниже Асз и нагрев ниже Ась Структурные измене ния околошовной зоны свариваемого металла: изменение величины зерна, воз можность получения структуры закалки, строение игольчатых структур закалки в зависимости от температуры разогрева и скорости охлаждения, сварочные напря жения.
Скорость кристаллизации металла шва, различие в дендритном строении в центральной зоне шва и в зоне, прилегающей к основному металлу; химический состав шва, химическая неоднородность, физическая неоднородность: непровары, шлаковые включения, скопления пор, наличие подрезов, чешуек на поверхности швов.
Техника и технология сварки сталей различных структурных классов: феррит ных, аустенитных сталей и сталей с превращениями; влияние легирующих эле ментов на структуру и свойства сварных соединений.
Свойства сварных соединений при статических и переменных нагрузках, при низких и высоких температурах, в условиях коррозионного воздействия.
Возможные дефекты сварных соединений: горячие и холодные трещины; при чины их возникновения и меры по предупреждению их появления.
Библиографический список
1.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.
2.Каховский, Н.И. Сварка нержавеющей стали / Н.И. Каховский. - Киев: Наукова думка, 1968.
268
3.Николаев, Г.А. Сварка в машиностроении: справочник: в 4 т. / Г.А. Никола ев. - М.: Машиностроение, 1978-1979.
4.Россошинский А.А. Металлография сварных швов / А.А. Россошинский. - М.; Киев: Машгиз, 1961.
Тема 26. Влияние сварочного нагрева на структуру и свойства сварочных изделий. Особенности сварки сталей различных структурных классов
Сварка металла как способ изготовления сложных металлоконструкций. Виды сварки, разновидности сварочных процессов. Свариваемые и наплавочные мате риалы, носители энергии, способы введения энергии в свариваемые материалы. Теоретические и экспериментальные данные по температуре в зоне шва, распре деление температуры по поверхности и объёму сварного шва. Способы защиты металла шва от контакта с атмосферой в околошовной зоне.
Металлургическая сущность сварочного процесса:
-нагрев до температуры плавления;
-окислительно-востановительные реакции;
-поглощение газов из атмосферы;
-кристаллизация шва;
-дендритное строение шва;
-химическая и физическая неоднородности шва;
-наличие в металле шва неметаллических и шлаковых включений.
Влияние сварочного нагрева на структуру металла около шовной зоны, на структуру и свойства свариваемых изделий.
Особенности сварки сталей различных структурных классов:
-конструкционных низкоуглеродистых и низколегированных;
-конструкционных средне- и высокоуглеродистых и легированных;
-теплоустойчивых;
-высокохромистых мартенситных, мартенсито-ферритных и ферритных. Дефекты сварного шва и околошовной зоны, причины их появления, способы
устранения предупреждения.
Библиографический список
1. Волченко В.Н. Сварка и свариваемые материалы. Спривочник в 3 т. - М.: Металлургия, 1991.
2.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.
3.Гудермон Э.Специальные стали В 2 т. / Э. Гудермон. - М.Металлургия,
1966.
4.Каховский, Н.И. Сварка нержавеющей стали / Н.И. Каховский. - Киев: Наукова думка, 1968.
5.Николаев, Г.А. Сварка в машиностроении: справочник: в 4 т. / Г.А. Никола ев. - М.: Машиностроение, 1978-1979.
269
6.Россошинский А.А. Металлография сварных швов / А.А. Россошинский. - М.; Киев: Машгиз, 1961.
7.Химушин, Ф.Ф. Нержавеющие стали / Ф.Ф. Химушин. - М.: Металлургия,
1967.
Тема 27. Влияние макро фаз внедрения на структуру и свойства материала
Металлизованные окатыши как перспективное сырье для производства высо кокачественных сталей, их преимущества и недостатки
Физико-химические свойства окатышей: химический состав, поведение эле ментов, структура и т.д. Способы производства металлизованных окатышей - Мидрекс и Хил.
Возможные способы переплава металлизованных окатышей в металлургиче ских агрегатах: дуговая сталеплавильная печь, конвертор, электрошлаковая печь и др.
Теплофизические процессы взаимодействия металлизованного окатыша с уг леродистым расплавом. Процесс кристаллизации расплава при контакте с металлизованным окатышем, характер и распределение неметаллических включений (рис. 3.2.1).
Перспективы применения металлизованного сырья в металлургии. Использо вание металлизованых окатышей для получения синтикома, расходуемых элек тродов для электрошлакового переплава и т.д.
B S 5в B E S
Рис. 3.2.1. Микроструктура пограничного слоя «металлизованный окатыш - рас плав»: 1 - металлизованный окатыш, 2 - расплав
Библиографический список
1. Поволоцкий, Д.Я. Электрометаллургия стали и ферросплавов / Д.Я. Поволоцкий, В.Е. Рощин, Н.В. Мальков. - М.: Металлургия, 1995.
2. Ступак, Л.М. Современное состояние и перспективы производства и приме нения металлизованного сырья / Л.М. Ступак. - Киев: Наукова Думка, 1978.
270
3.Трахимович, В.И. Использование железа прямого восстановления при вы плавке стали / В.И. Трахимович, А.Г. Шалимов. - М.: Металлургия, 1982.
4.Известия вузов, Сталь, Спецэлектрометаллургия, Проблемы спецэлектроме таллургии, Вестник ЮУрГУ.
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
Адгезия ж. Сцепление приведённых в контакт разнородных тел, обусловлен ное межмолекулярным взаимодействием или химической связью.
Адиабата ж. Линия, изображающая на термодинамической диаграмме обра тимый адиабатный процесс.
Адсорбция ж. Поглощение вещества из газообразной или жидкой фазы по верхностным слоем твёрдого тела или жидкости.
Азотирование с. 1. Насыщение жидкого металла азотом путём присадки азо тированных ферросплавов, продувки или обдува азотосодержащим газом или плазменным факелом. 2. ХТО с насыщением поверхностного слоя стали, чугуна или сплавов тугоплавких металлов азотом при температурах 500... 1200 °С.
Аллотропия ж. Свойство некоторых химических элементов существовать в виде двух или более простых веществ, различных по своему строению и свойст вам.
Анизотропия ж. Различие физических свойств материала или среды в зави симости от направления.
А.магнитная. Неравенство магнитных свойств материала в различных на правлениях.
Аустенит м. Фаза, структурная составляющая железоуглеродистых сплавов - твёрдый раствор углерода, а также легирующих элементов в у-железе.
А.остаточный. Неустойчивый аустенит, существующий в качестве структур ной составляющей в мартенситной или бейнитной структуре стали.
А.переохлажденный. Аустенит, существующий при температурах ниже тем пературы его термодинамической устойчивости.
Аустенитизация ж. Процесс образования аустенита при нагреве стали выше критических температур.
Бейнит м. Структурная составляющая стали, образующаяся при промежуточ ном превращении аустенита и состоящей из смеси частиц пересыщенного углеро дом феррита и карбида железа.
Б.верхний. Бейнит с перистым строением, образованный из аустенита в интер вале температур от 350 до 500 °С; состоит из ферритных частиц в форме реек толщиной менее 1 мкм и шириной от 5 до 10 мкм, а также из тонких частиц це ментита.
Б.нижний. Бейнит с игольчатым мартенситоподобным строением, образован ный из аустенита в интервале температур от 200 до 350 °С; состоит из ферритных частиц е-карбида, расположенного в пластинках пересыщенного углеродом фер рита.
271
Брак м. 1. Несоответствие показателей качества металлопродукции требова ния технической документации. 2. Изделие или полуфабрикат, совокупность свойств которого не удовлетворяет обязательным требованиям действующих ГОСТов и технических условий.
Включения с мн. 1. Инородные частицы в металлах или сплавах, находящихся в жидком и твёрдом состояниях. 2. Инородные частицы в порошковой шихте или консолидированном теле, вносимые в порошок, как правило в процессе его полу чения.
В.алюминатные. Неметаллические включения в стали, основной составляю щей которых является глинозём.
В.газовые В. Мельчайшие пузырьки газа в твёрдом металле, выделившиеся в процессе кристаллизации.
В.глобулярные. Неметаллические включения в стали, имеющие округлую
форму.
В.карбидные. Неметаллические включения в стали, основной составляющей которых являются карбиды металлов.
В.карбонитридные. Неметаллические включения, основной составляющей ко торых являются карбонитриды металлов.
В.крупные. Неметаллические включения в стали размером более 32 мкм.
В.мелкие. Неметаллические включения в стали размером от 4 до 32 мкм.
В.неметаллические. Включения оксидов, карбидов и др. соединений в метал лах и сплавах, образующиеся в результате раскисления металла, размыва огне упоров, окисления жидкого металла, а также попадающие в металл другими пу тями.
В.нитридные. Неметаллические включения в стали, основной составляющей которых являются нитриды металлов.
В.оксидные. Неметаллические включения в стали, основной составляющей которых являются оксиды металлов.
В.силикатные. Неметаллические включения в стали, основной составляющей которых являются силикаты.
В.строчечные. Неметаллические включения, вытянутые вдоль проката в виде строчек, образовавшиеся в результате раскатывания скоплений включений в цен тральной части стального слитка.
В.сульфидные. Неметаллические включения в стали, основной составляющей которых являются сульфиды металлов.
В.точечные. Неметаллические включения в виде точек, обнаруживаемые на стальном образце при исследовании под микроскопом.
В.фосфидные. Неметаллические включения в стали, основной составляющей которых являются фосфиды металлов.
В.шлаковые. Мелкие частицы шлака или дроссов в закристаллизовавшемся металле.
В.шпинельные. Неметаллические включения в стали, основной составляющей которых являются шпинели.
272