material / материаловеденье-1 / отв / Š‡€Œ… / Материаловедение шпоры

25. Диаграмма изотермического превращения переохлаждённого А (строят, чтобы понять, что происходит в сталях при охлаждении). Берут большое кол-во тонких образцов и нагревают их до t, немного выше А₁. После этого образцы переносят на t, немного ниже А₁ и выбрасывают в Н₂О. Наблюдают, как происходит процесс . РИС!!! Степень переохлаждения – разность м/у равновесной и реальной t. Степень переохлаждения ,  переохлаждения . Чем  степень переохлаждения, тем  центров, тем Спросить! феррито-цементита.

48. Алюминиевые литейные сплавы. Литейные сплавы должны обладать высокой жидкотекучестью, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости. Для обеспечения высокого уровня литейных свойств необходим min эффективный интервал кристаллизации. Наиболее высокие литейные св-ва имеют сплавы с эвтектической структурой. Наиболее распространёнными литейными сплавами явл сплавы Al с высоким содержанием Si (>5%), называемые силуминами. На рис 23.6 стр 504!!! Показана левая часть диаграммы состояния Al – Si. Силумины имеют состав, близкий к эвтектическому  обл высокими литейными свойствами. Широкое распространение получил силумин марки АК12 (АЛ2),, содержащий (10…13)% Si, обладающий высокой коррозионной стойкостью. Его структура состоит из -твёрдого р-ра и эвтектики +Si. Прочность силумина невысока. При более высоких требованиях к прочностным свойствам применяют доэвтектические силумины с (4…10)% Si и добавками небольших количеств Zn, Cu, Mg, Mn. С целью получения беспористых высококачественных отливок на заводах авиационной металлургии используют метод кристаллизации под давлением. Кроме силуминов применяют литейные сплавы, легированные Cu и Mg. Они имеют худшие литейные св-ва, но более высокие механический хар-ки, в том числе при t. Эти сплавы могут подвергаться ТО. Для измельчения зерна и улучшения механич св-в литейные алюминиевые сплавы подвергают модифицированию. В качестве модификаторов применяют смеси солей NaF и NaCl в количестве 2…3% от массы сплава. После модифицирования прочность силуминов  на 25%, а относительное удлинение – в 2 раза.

45. Алюминий и его сплавы. Al и его сплавы – первые конструкционные М, кот были использованы в самолётостроении. Сплавы Al применяют в строительных конструкциях, судостроении, ж/д и автотранспорте, летательных аппаратах, нефтяном и химическом машиностроении, электротехнике и т.д. Из сплавов Al изготавливают детали холодильного и криогенного оборудования, в т.ч. используемого в космосе. В 1886г Холл и Эру разработали современный способ производства Al электролизом криолитно-глинозёмного расплава. После этого производство стало , а цена его начала резко . Al кристаллизуется в КЦК решётке, не имеет полиморфных превращений, обладает малой плотностью, низкой t_ПЛ=660С, высокой тепло- и электропроводностью, низкой прочностью, высокой пластичностью. Хорошая коррозионная стойкость Аl обусловлена образованием на его поверхности тонкой, но плотной плёнки оксида Al₂O₃, предохраняющей М от дальнейшего окисления. Удельный объём оксида и М близки м/у собой  оксидная плёнка обладает хорошим сцеплением с М и малопроницаема для всех газов. Благодаря защитному действию плёнки Al имеет высокую коррозионную стойкость в атмосфере и в среде многих органических кислот. В едких щелочах Al быстро растворяется. Чем  примесей содержит Al, тем  его коррозионная стойкость. Al хорошо деформируется и сваривается, но плохо обрабатывается резанием. Из него прокаткой можно получать тонкую фольгу, применяемую в качестве оберточного материала.

Из-за низкой прочности технический алюминий применяется для изготовления малонагруженных элементов конструкций. Широкое применение в качестве конструкционных материалов имеют сплавы на основе Al. Все алюминиевые сплавы можно разделить на 3 группы: а) деформируемые, предназначенные для получения поковок, штамповок, проката, труб; 2) литейные сплавы; 3) сплавы, получаемые методом порошковой металлургии. Основными легирующими элементами в деформируемых алюминиевых сплавах явл Cu, Zn, Mg, Mn. Const примесями в Al явл Fe и Si. Обе примеси практически нерастворимы в Al. При одновременном их присутствии появл новая фаза тройного химического соединения Al-Fe-Si. Это соединение выделяется по границам зёрен и снижает пластичность Аl. Предельное содержание примесей Fe и Si в деформируемых алюминиевых сплавах должно составлять не <0,5%. Алюминиевые сплавы маркируются буквами или условными №. Часто за условным № дают обозначения, характеризующие состояние сплава: М – мягкий, Т – термически обработанный, Н – нагартованный. Алюминиевые сплавы по технологическим свойствам подразделяются на деформируемые и литейный сплавы. Деформируемые сплавы бывают двух типов: не упрочняемые термической обработкой (содержание легирующих элементов < предела насыщения твёрдого раствора при комнатной t) и упрочняемые термической обработкой (содержание легирующих элементов > их равновесной концентрации).

46. Алюминиевые деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой, имеют сравнительно низкую прочность, но более высокую пластичность и коррозионную стойкость. Их применяют в отожжённом состоянии или упрочняют с помощью холодной пластической деформации. К таким сплавам относятся сплавы типа АМц (система Al-Mn) и типа АМг (система Al-Mg). Эти сплавы хорошо обрабатываются давлением и свариваются. Из них изготавливают изделия, получаемые глубокой вытяжкой из листового материала. Благодаря меньшей  и достаточной прочности чаще всего применяют Al-Mg сплавы.

53. Литейные титановые сплавы. Сплавы имеют хорошие литейные св-ва. Небольшой t-ый интервал кристаллизации обеспечивает высокую жидкотекучесть и хорошую плотность отливок. Они отличаются малой склонностью к образованию горячих трещин. Недостатки: большая склонность к поглощению газов и высокая активность при взаимодействии с формовочными материалами  плавку и заливку сплавов о в среде нейтральных газов или в вакууме в связи с их высокой химической активностью при нагреве. Отливки изготовляют методом фасонного литья в чугунные, стальные и специальные формы. Для фасонного литья применяют сплавы, аналогичные по хим составу некоторым деформируемым (ВТ5Л, ВТ3-1Л, ВТ14Л), а также специальные литейные сплавы. Для получения высококачественных сложных Ti-ых отливок необходим комплексный подход к выбору оптимальных режимов литья как при плавке и заливке М, так и при формировании отливки в литейной форме. Литейные сплавы обладают более низкими механическими свойствами, чем соответствующий деформируемые. Упрочняющая термическая обработка не применяется, т.к. резко  пластичность сплавов.

52. Псевдо Ti-сплавы - сплавы, легированные большим количеством -стабилизаторов. Суммарное кол-во легирующих элементов в них обычно >20%. Наиболее часто их легируют Mo, V, Cr, реже Fe, Zr, Sn. Al присутствует почти во всех сплавах в небольшом количестве (3%). В равновесном состоянии они имеют в основном -структуру и небольшое кол-во -фазы. Самый распространённый сплав ВТ15 содержит 3% Al и -стабилизаторы: 11% Cr и 8% молибдена. В основном содержат -фазу и до 5% -фазу. Псевдо Ti-сплавы после закалки имеют структуру метастабильной -фазы. В этом состоянии они имеют хорошую пластичность и сравнительно низкую прочность, благодаря чему хорошо обрабатываются давлением. При старении их прочность  в 1,5 раза и составляет (1300…1800)МПа. Псевдо Ti-сплавы малосклонны к водородной хрупкости, но чувствительны к примесям – О2 и С, вызывающим  пластичности и вязкости; сварные швы имеют пониженную пластичность; термическая стабильность низкая.

51. (+)Ti-сплавы. (+)Ti-сплавы: наиболее распространённый сплав в этой группе – сплав марки ВТ6. он содержит (5…7)% Al и -стабилизатор ванадий (3,5…5,5)%. Сплав ВТ6 упрочняется при термической обработке; после термич обработки имеет прочность 1200 МПа, высокую термическую стабильность св-в  применяют для изготовления деталей, длительно работающих при (450…500) С. (+)Ti-сплавы характеризуются наилучшим сочетанием механич и технологич св-в. По структуре после закалки различают мартенситный и переходный классы (+)Ti-сплавов. Сплавы мартенситного класса менее легированы и в равновесном состоянии содержат не более 25% -фазы.  кол-ва -фазы в сплавах переходного класса до 50% обеспечивает им самую высокую прочность этой группы сплавов.

37. Углеродистые качественные конструкционные стали выплавляют с соблюдением более строгих условий в отношении содержания вредных примесей. Более сложная и трудоёмкая технология. Их поставляют в виде проката, паковок; имеют гарантированный хим состав. Маркируют их тлк двузначными числами: 05; 08; 10; 15; …; 85. В цифрах заложена чёткая информация: среднее содержание С в сотых долях %. Можно после цифр увидеть буквы СП (спокойные), КП (кипящие) и ПС (полуспокойные).  сталеплавильный процесс заканчивается раскислением. В КП стали Mn содержится  (0,15-0,3)%, а О₂ 0,2%, Si  0,05%. В ПС Si  (0,05…0,15)%, О₂ 0,01%. В СП Si  (0,15…0,3)%, О₂ 0,002%. Углеродистые конструкционные стали в зависимости от содержания С делят на низкоуглеродистые (до 0,3%), среднеуглеродистые (0,3-0,6% С) и высокоуглеродистые (>0,6% С). Низкоуглеродистые стали по назначению делят на 2 группы: 1) 05; 08; 10 – малопрочные, но высокопластичные. Ст. 05: _В=320 МПа, =33%. Применяются при холодной штамповке для получения изделий. Почти никаким термическим обработкам не подвергают (кроме отжига). Изготавливают прокладки, кожухи, гайки. Хорошо свариваемые. 2) 15; 20; 25 – цементуемые, т.е. используют после цементации (т.е. после насыщения поверхностного слоя С), закалки и низкого отпуска. Сами по себе эти стали закалку не воспринимают; после насыщения появл поверхностный слой с содержанием С >1%. Применяют для деталей небольшого сечения (кулачки, толкатели, малонагруженный шестёрни), в кот требуется твёрдая износостойкая поверхность и вязкая сердцевина. Кроме того, эти стали применяют для изготовления Д/М невысокой прочности, а также котло- и трубостроения (змеевики, трубы паронагревателей и т.д.). Они хорошо работают под давлением в широком интервале t: (-40…+400)С. Среднеуглеродистые стали: больше прочность, но меньше пластичность. Применяют после улучшения, нормализации и поверхностной закалки. В улучшенном состоянии после закалки и высокого отпуска на структуру сорбит отпуска достигается высокая вязкость, пластичность при достаточной прочности и малая чувствительность к концентраторам напряжения. Применяют для деталей небольшого сечения, кот подвергают высокой закалке: нагревают током высокой частоты (неравномерное распределение t).

27. Способы отжига сталей. Отжиг – ТО, в процессе кот производится нагрев деталей из стали до требуемой t с последующей выдержкой и медленным охлаждением в печи для получения однородной, равновесной, менее тв структуры, свободной от остаточных напряжений. Отжиг I рода – отжиг, при кот нагрев и выдержка м производятся с целью приведения его в однородное (равновесное состояние) за счёт  химич неоднородностей. О I рода (М и сплавы не испытывают фазовых превращений (Fe)); II рода (происходит фазовая перекристаллизация). Виды О I рода: 1) рекристаллизационный - ТО деформированного М, при кот гл процессом явл рекристаллизация М. РО заключается в нагреве холоднодеформированной стали выше t начала кристаллизации, выдержке при этой t и последующем медленном охлаждении. Большая часть работы (90…95%) затрачивается на пластическую деформацию М, превращается в тепло, а ост часть аккумулируется в М. О накоплении этой энергии свидетельствует   дефектов крист решетки и рост напряжений. В рез-те пластической деформации М приходит в ТД-ки неустойчивое механическое состояние. В рез-те изменяется структура,   дислокаций, что приводит к  прочности. Это наз-ся наклёп. М т.о. находится в энергетически неустойчивом состоянии. М стремится вернуться в устойчивое состояние с меньшим уровнем свободной энергии. Чтобы могли в М произойти необходимые изменения их нагревают, и проводят РО. В начале при нагреве до t=0,2…0,3 от абсол t_ПЛ без видимых изменений в структуре набл восстановление некоторых св-в, начинает  электрическое сопротивление и  электропроводность. Для технически чистых М при достижении t0,4 от абсол t_ПЛ начинается и происходит Р. РИС!!! Механизм Р состоит из 2 элементарных процессов: зарождение центров, рост центров. В рез-те деформированные зёрна заменяются на новые, недеформированные. Образование новых равноосных зерён вместо старых деформированных наз-ся первичной Р. В рез-те первичной Р  свободная энергия (материал становится более устойчивым), наклёп почти полностью снимается; св-ва, включая прочность и пластичность, восстанавливаются. Основной характеристикой процесса Р явл t начала К. Она не явл физич const. t начала К составляет 0,4 от абсол t_ПЛ. Т.к. на t влияет оч много факторов, то её измеряют после выдержки 1…2 часа при этой t. Чем  время выдержки, тем при более  t может начаться Р. Р зависит от степени предшествующей деформации. РО используют в промышленности как первоначальную операцию перед холодной обработкой давлением (для придания М пластичности), как промежуточный процесс м/у операциями холодного деформирования (для снятия наклёпа) и как окончательную ТО для придания п/ф или изделию требуемых св-в. 2) гомогенизационный (диффузионный). В реальных условиях К происходит при непрерывно изменяющейся t. В рез-те в V слитка или литой детали набл неоднородность хим состава. Она может носить макрохарактер (хим неоднородность в разных частях отливки – зональная ликвация. Ликвация = неоднородность хим состава) и микрохарактер (в центре зёрен – один состав, а на границе зёрен – др). Чаще всего зональная ликвация рез-т естеств конвекции в Ж сплаве. В рез-те К сплавов возникает ликвация, кот нежелательна. Для устранения ликвации и проводят диффузионный О. Чтобы произошла диффузия, необх высокая t (0,9…0,95 t_ПЛ) и выдержка. Н-р, диффузионный О стальных отливок проводят при t1300С в течение 40…50 часов. 3) О для снятия напряжения. Многие технологические воздействия на обрабатываемые детали сопровождаются возникновением в них остаточных напряжений, кот нежелательны. Для  остаточных напряжений проводят О для снятия напряжения. Гл процессом, происходящим при О для снятия напряжения явл полная или частичная релаксация остаточных напряжений. Этот процесс протекает из-за того, что при определённой t отжига предел текучести стали становится ниже остаточных напряжений и происходит пластическая деформация, в рез-те кот остаточные напряжения  до значений предела текучести. (Стр 265 рис 11.2) t нагрева в  сплавах определённая. Чем  t нагрева, тем быстрее и полнее снимается остаточное напряжение. Но может оказаться, что выбранная t может приводить к фазовым превращениям или рекристаллизации, что недопустимо. Если после технологического воздействия деталь подвергают термообработке, то её побочным эффектом может оказаться  остаточного напряжения. Если приходится специально проводить О для снятия напряжения, то t надо выбирать такой, чтобы исключить фазовые превращения  t будут достаточно низкие. Н-р, в стальных и чугунных заготовках t=400…500С; в латунных п/ф остаточное напряжение почти полностью исчезает при t=250…300С. После выдержки при определённой t изделие необходимо охлаждать медленно, чтобы не возникли новые остаточные напряжения. В зависимости от m изделия, его формы, от размеров поперечного сечения, теплопроводности  охлаждения после О для снятия напряжения может составлять 20…200С/ч. Отжиг II-го рода – ТО, заключающаяся в нагреве стали до t выше критических точек А_С1 и А_С3, выдержке и последующем медленном охлаждении. О II-го рода основан на прохождении фазовых превращений в твёрдом состоянии – превращении - и потому часто наз-ся фазовой перекристаллизацией. Обычно О II-го рода явл подготовительной ТО – в процессе О  твёрдость и прочность, что облегчает обработку резанием средне- и высокоуглеродистых сталей. Неполный О инструментальных сталей предшествует окончательной ТО. Иногда О II-го (для крупных неответственных отливок) рода явл окончательной ТО. Виды О II-го рода. Различают О полный, нормализационный, неполный О для доэвтектических сталей и сферроли Спросить! Для доэвтектоидных сталей. Полный О для доэвтектоидных сталей, их нагревают до t на (30…50)С выше А_С3: (30…50)С+А_С3, т.е. выше линии GS. После завершения превращения в А (т.е. выдерживают некоторое время, чтобы произошли все фазовые превращения) и медленно охлаждают (вместе с печью). Т.о., сталь приводят в maх возможное равновесное состояние. Медленное охлаждение должно обеспечивать распад А при малых степенях переохлаждения. Неполный О для доэвтектоидных сталей. Нагрев проводят чуть выше А_С1, потом медленно охлаждают. Это вид О используют, когда необх улучшить обрабатываемый срез. Нормализационный О: 1) для доэвтект сталей нагревают, как и для полного О, а охлаждают на воздухе. 2) для заэвтект сталей нагревают на (30…50)С+А_Сm. А_Сm – тчк, соответствующие на диаграмме линии SE. И то же самое охлаждение на воздухе.

28. Закалка. Закалка без полиморфного превращения. Понятие о кристаллической скорости закалки. Основные параметры З:  охлаждения, t нагрева и  выдержки. t и  должны быть такими, чтобы произошли все необходимые структурные превращения. А  охлаждения, в отличие от О, должна быть достаточно большой, чтобы обратные превращения произойти не успели. С понятием З обычно ассоциируется представление об очень быстром охлаждении. Чаще всего так и есть.  охлаждения при З должна быть такой, чтобы не успел произойти распад А. Количественным критерием устойчивости переохлажденного А явл критическая  закалки. Критическая  закалки – такая min  охлаждения, при кот не происходит распада тв р-ра А. При охлаждении со > критич не происходит диффузия. Спросить! При ускоренном охлаждении сталей происходит мартенситное превращение (МП)  закалку сталей называют З на мартенсите. МП происходит при быстром охлаждении углеродистых сталей с t>А₁, т.е. когда в структуре появл А. Во время ускоренного охлаждения происходит изменение типа крист решётки (А - Fe, образуется феррит – ОЦК решётка) с  на , но при этом концентрация С в Fe остаётся такой же, какой она была в Fe. В Fe max может раствориться при 727С 0,125% С. При быстром охлаждении А успевает сильно переохладиться, не претерпев диффузионного распада на феррито-цементитную смесь. В рез-те при определенной для  стали t образуется новая структура – мартенсит. Мартенсит – пересыщенный тв р-р С в Fe. Концентрация С в мартенсите точно такая же как в исходном А. МП – бездиффузионное, т.е. оно не сопровождается диффузионным перераспределением атомов С и Fe. М_Н и М_К - t начала и конца МП. М_Н и М_К для  стали вполне определённые t. У  стали интервал (М_Н…М_К) свой. Развиваться МП может тлк при непрерывном охлаждении. Если охладить сталь ниже МН, а потом остановить охлаждение, то остановится и превращение А в мартенсит. МП никогда не доходит до конца. Всегда есть какая-то для непревращённого А (А_ост). МП идёт с очень большой 1км/с.

29. Закалка с полиморфным превращением. Мартенситное превращение. Основные параметры З:  охлаждения, t нагрева и  выдержки. t и  должны быть такими, чтобы произошли все необходимые структурные превращения. А  охлаждения, в отличие от О, должна быть достаточно большой, чтобы обратные превращения произойти не успели. С понятием З обычно ассоциируется представление об очень быстром охлаждении. Чаще всего так и есть.  охлаждения при З должна быть такой, чтобы не успел произойти распад А. Количественным критерием устойчивости переохлажденного А явл критическая  закалки. Критическая  закалки – такая min  охлаждения, при кот не происходит распада тв р-ра А. При охлаждении со > критич не происходит диффузия. Спросить! При ускоренном охлаждении сталей происходит мартенситное превращение (МП)  закалку сталей называют З на мартенсите. МП происходит при быстром охлаждении углеродистых сталей с t>А₁, т.е. когда в структуре появл А. Во время ускоренного охлаждения происходит изменение типа крист решётки (А - Fe, образуется феррит – ОЦК решётка) с  на , но при этом концентрация С в Fe остаётся такой же, какой она была в Fe. В Fe max может раствориться при 727С 0,125% С. При быстром охлаждении А успевает сильно переохладиться, не претерпев диффузионного распада на феррито-цементитную смесь. В рез-те при определенной для  стали t образуется новая структура – мартенсит. Мартенсит – пересыщенный тв р-р С в Fe.Концентрация С в мартенсите точно такая же как в исходном А. МП – бездиффузионное, т.е. оно не сопровождается диффузионным перераспределением атомов С и Fe. М_Н и М_К - t начала и конца МП. М_Н и М_К для  стали вполне определённые t. У  стали интервал (М_Н…М_К) свой. Развиваться МП может тлк при непрерывном охлаждении. Если охладить сталь ниже МН, а потом остановить охлаждение, то остановится и превращение А в мартенсит. МП никогда не доходит до конца. Всегда есть какая-то для непревращённого А (А_ост). МП идёт с очень большой 1км/с.

30. Закаливаемость и прокаливаемость сталей. Закаливаемость – способность стали  твёрдость в процессе З. Закаливаемость зависит от содержания С в стали. Чем  С, тем  после З его будет в мартенсите и тем  будет твёрдость. Прокаливаемость – способность стали получать закалённый слой на ту или иную глубину. Прокаливаемость зависит от  критич, а  критич зависит от состава стали. Если действительная  охлаждения в сердцевине изделия будет >  критич, то сталь получит мартенситную структуру по всему сечению и прокаливаемость будет сквозной. Если  охлаждения в сердцевине изделия <  критич, тот изделие прокаливается тлк на какую-то определенную глубину и прокаливаемость будет неполной. Тогда в сердцевине произойдёт распад А с образованием феррито-цементитной смеси. Критический D прокаливания – D заготовки, в центре кот после З в данной охлаждающей среде образуется полумартенситная зона. D_КР=20 в Н₂О  критич D этой стали после охлаждения в Н₂О = 20 мм. D_{КР 95}=20 в Н₂О  после З заготовка диаметром 20 мм в Н₂О на 95% состоит из мартенсита. На прокаливаемость оказывают влияние состав стали и характер закалочной среды.

Способы закалки сталей. З в 1 охлаждающей среде - самый простой способ – (гл, чтобы  охлаждения> критич). Для этого сталь нагревают до состояния однородного А и охлаждают в 1 среде (масло, Н₂О). При З в 1 среде оч часто возникают чрезмерные закалочные напряжения  надо найти способ З для  этого напряжения. «+»: простота; «-» большие внутренние напряжения в детали. 2) З в 2 средах: Сначала погружают в Н₂О, а потом в масло. «+»: снижаются внутренние напряжения; «-»: трудность регулирования выдержки деталей в перовой охлаждающей Ж, нестабильный результат. 3) Ступенчатая З (Чернов): после нагрева до состояния А деталь быстро переносится в t, чуть >М_Н, выдерживается при этой t, а потом охлаждается в масле. З в 2 средах и ступенчатая З, если речь идёт об обычных углеродистых сталях, может применяться тлк для деталей небольшого сечения, т.к. при охлаждении в Н₂О детали диаметром 8…12 мм, мы можем перескочить t распада на феррит и цементит. t нагрева сталей по З подбирают по ДС. Доэвтект стали: (30…50)С+А_С3; заэвтект и эвтект стали: (50…70)С+А_С1. «-»: ограничение размера деталей. 4) Изотермическая З. Сталь выдерживается в ваннах до окончания изотермического превращения аустенита. t соляной ванны обычно составляет (250-350)С. В рез-те изотермической З получается структура бейнита с твёрдостью 45-55 HRC при сохранении повышенной пластичности и вязкости. Длительность выдержки определяется с помощью диаграмм изотермического превращения аустенита. 5) Закалка с самоотпуском применяется в случае термообработки инструмента типа зубил, молотков, в кот должны сочетаться твёрдость и вязкость. Изделия выдерживают в закалочной ванне не до полного охлаждения. За счёт тепла внутренних участков происходит нагрев поверхностных слоёв до нужной t, т.е. самоотпуск. 6) Обработка холодом. В структуре стали, закалено при комнатной t присутствует некоторое кол-во остаточного аустенита, кот  твёрдость и износостойкость деталей и может приводить к изменению их размеров при эксплуатации в условиях низких t из-за самопроизвольного образования мартенсита из аустенита. Для  остаточного аустенита в структуре применяют обработку холодом, кот состоит в охлаждении стали ниже 0С до М_К (обычно не ниже -75С), поучаемых в смесях сухого льда со спиртом. Обработка холодом должна производиться сразу же после закалки во избежание стабилизации аустенита.

Начинается применение охлаждения под давлением в среде азота, аргона, водорода.

36. Углеродистые конструкционные стали (УКС) обыкновенного качества. Основные характеристики. Маркировка. Применение. Конструкционные стали представляют собой сплавы Fe с С, содержащие не более 2,14% С. Если больше – чугуны. Стали по хим составу классифицируют на углеродистые и легированные (содержат ещё и спец элементы, способствующие улучшению тех или иных св-в). Стали классифицируют по качеству (металлургическое качество – уровень содержания вредных примесей) на стали обыкновенного кач-ва (до 0,055% S и не более 0,045% Р), стали качественные (не более 0,04% S и 0,035% Р) и высококачественные (не более 0,025% S и 0,025% Р) и особовысококачественные ( 0,0015% S и  0,025% Р). S способствует горячей ломкости, а Р охрупчивает при комнатной t. УКС разделяют на обыкновенного кач-ва и стали качественные. Стали обыкновенного кач-ва. В них допускается повышенное содержание вредных примесей, но зато они дешёвые. Их выпускают в идее проката и маркируют буквами Ст. и цифрами от 0 до 6 (Ст.0; Ст.1;…;Ст.6). Цифры в марках ничего не значат кроме порядкового №. Но чем  №, тем  содержание С и тем  прочность. В конце обозначения марки стоят буквы «кп» (кипящая), «пс» (полуспокойная) и «сп» (спокойная), кот указывают на способ раскисления. Н-р, Ст.1 содержит 0,06…0,12% С, а lim прочности _В=(380…420)МПа, относительное удлинение =31%. Ст.6 содержит 0,38…0,49% С; _В600МПа, =12%. Эти стали предназначены для изготовления различных металлоконструкций, слабонагруженных Д/М. Гл требование – свариваемость и способность к обработке давлением. Ст.3 и Ст.4 – в с/х машиностроении; Ст.5 и Ст.6 – для изготовления рельсов, колёс трамвайных и ж/д и др деталей.

31. Поверхностная закалка стали состоит в нагреве поверхностного слоя стали выше А_С3 c последующим охлаждением для получения высокой твёрдости и прочности в поверхностном слое детали в сочетании с вязкой сердцевиной. Высокая  высокочастотного нагрева обусловливает смещение фазовых превращений в область более высоких t  t высокочастотной закалки должна быть выше t З при обычном печном нагреве и тем выше, чем больше  нагрева и грубее выделения избыточного феррита в доэвтектоидных сталях. Нагрев под З производят токами высокой частоты (ТВЧ). При нагреве ТВЧ магнитный поток, создаваемый переменным током, проходящим по проводнику (индуктору), индуцирует вихревые токи в М детали, помещённой внутри индуктора. СТР 279 РИС 12.1!!! Форма индуктора соответствует внешней форме изделия. Индуктор представляет собой медные трубки с циркулирующей внутри Н₂О для охлаждения.  нагрева зависит от кол-ва выделившейся теплоты, пропорционального квадрату силы тока и сопротивлению М. Основное кол-во теплоты выделяется в тонком поверхностном слое. Чем  частота тока, тем  закалённый слой. После нагрева в индукторе деталь охлаждают с помощью специального охлаждающего устройства. Ч/з имеющиеся в нём отверстия на поверхность детали разбрызгивается охлаждающая жидкость. Структура закалённого слоя состоит из мартенсита, а переходной зоны – из мартенсита и феррита. Глубинные слои нагреваются до t ниже критических и при охлаждении не упрочняются. Для  прочности сердцевины перед поверхностной закалкой деталь иногда подвергают нормализации или улучшению. Достоинства поверхностной З ТВЧ: регулируемая длина закаливаемого слоя, высокая производительность, возможность автоматизации, отсутствие окалинообразования и обезуглероживания, min коробление детали. Недостатки: высокая стоимость индуктора  малая применимость ТВЧ к условиям единичного производства. Для поверхностной З применяют обычно углеродистые стали, содержащие 0,4%С. Глубокая прокаливаемость при этом методе не используется  легированные стали обычно не применяют. После З проводят низкий отпуск или самоотпуск. Выбор толщины упрочняемого слоя зависит от условий работы деталей. Для поверхностной З может использоваться нагрев лазером. Это позволяет избежать необходимость изготовления индивидуальных индукторов. Лазерное излучение распространяется очень узким пучком и хар-ся высокой концентрацией энергии. Под действием лазерного излучения поверхность деталей за короткий промежуток времени нагревается до высоких t. После прекращения облучения нагретые участки быстро охлаждаются благодаря интенсивному отводу теплоты холодными V М. Происходит З тонкого поверхностного слоя. Лазерная обработка поверхности стальных и чугунных деталей  их износостойкость, предел выносливости при изгибе и предел контактной выносливости.

38. Легированные стали. Взаимодействие Fe и С с легирующими элементами. Легированные стали – стали, в кот специально дополнительно вводят какие-л элементы для улучшения тех или иных свойств. Они находят очень широкое применение в различных отраслях машиностроения. Стараются использовать дешёвые элементы. Чаще всего используют Mn, Si, Cr. Но в настоящее время техника предъявляет всё более высокие требования – использовать дорогие элементы – Ni, W, Md. По содержанию легирующих элементов легированные стали делят на низколегированные ( легирующих элементов=5%), среднелегированные (=5-10%) и высоколегированные (>10%). Маркируют легированные стали буквами и цифрами. Двузначная цифра, стоящая в начале марки, показывает содержание в сотых долях %. Буквы, стоящие справа от этой цифры, обозначают легирующий элемент (А – N₂, Б – ниобий, В – W, Г – Mn, Д – Cu, Е – селен, К – Co, Н – Ni, М – молибден, П – P, Р - бор, С – Si, Т – Ti, Ф – ванадий, Х – Cr, Ц – цирконий, Ю – Al). Цифры после букв указывают среднее содержание соответствующего элемента в целых долях %. Если буквы цифр нет, то это значит, что данного элемента <1%. Основная масса легированных сталей выплавляется качественными. Если сталь высококачественная, то описание марки заканчивается буквой А; если А в начале – автоматные стали. Особовысококачественные стали обозначают в конце марки буквой Ш. Н-Р, 12Х18Н10Т, 18Х2Н4ВА.

32. Отпуск закалённой стали. Низкий, средний и высокий отпуск. Закалённая сталь находится в крайне нестабильном состоянии. В структуре – мартенсит, кот представляет собой пересыщенный р-р С в Fe. И естественно сталь стремится перейти в более устойчивое состояние. Эти процессы начинаются уже при комнатной t, но диффузионная подвижность атомов недостаточна. Чтобы привести сталь в более стабильное состояние, её приходится нагревать. Этот нагрев наз-ся отпуском. При этом происходит распад мартенсита с образованием феррита и цементита. Вначале при 80…100С в мартенсите образуется скопление С (кластеры, сегретации). Затем при t>100C начинается образование карбидов (-карбид Ме_хС). Образование цементита Fe₃С происходит при t>250С, причём наиболее активно в интервале 300…400С. Процессы при отпуске связны с распадом мартенсита и А_ОСТ. При этом образуется смесь феррита с цементитом. Распад мартенсита связан с  содержания С и образованием цементита и получением феррита  феррито-цементитной смеси. А_ОСТ  мартенсит  Ф+Ц. Виды отпуска по t: 1) низкий отпуск проводят при t до 250С (120-250С). При этом образуется структура, кот наз-ся отпущенный мартенсит (пересыщение мартенсита по С несколько меньше и есть мельчайшие выделения карбидов). В рез-те этих процессов  уровень напряжения и  хрупкость мартенсита. Низкий отпуск проводят т.о., чтобы и твёрдость, и износостойкость не , а если , то очень незначительно. Применяется для режущих и мерительных инструментов, инструментальных сталей. 2) Средний отпуск проводят при 350…450С. При этом образуется структура, кот наз-ся троостит отпуска. Это смесь Ф с Ц. Имеют место мельчайшие выделения Ц, кот служат эффективным барьером для движения дислокаций, что исключает даже микроскопические деформации. Поэтому средний отпуск применяют для упругих элементов (пружин, рессор и т.п.). Цель среднего отпуска состоит в  твёрдости при  предела упругости. 3) Высокий отпуск проводят при 450…650С. В рез-те образуется структура, кот наз-ся сорбит отпуска. При этих t образовавшиеся частицы цементита уже успевают вырасти, образуется грубодисперсная смесь (сорбит отпуска). После высокого отпуска сталь становится достаточно пластичной, при этом сохраняется прочность. Сталь мало подвержена хрупкому разрушению, выдерживает ударные нагрузки. Поэтому эту обработку, сочетающую закалку с высоким отпуском, называют термическим улучшением или просто улучшением. Высокий отпуск применяют к среднеуглеродистым сталям, содержащим 0,3…0,6% С. Эти стали называют улучшаемые. Изменение свойств при отпуске. Закалённая сталь характеризуется высокой твёрдостью и особенно при этом неприятно, что она склонна к хрупкому (катастрофическому) разрушению. Поэтому закалка сталей никогда не используется как окончательная термическая обработка. В процессе отпуска прочностные характеристики стали , показатели пластичности . Сталь становится более надёжной.