Материалы тест №2

Физические основы оптимизации структуры и свойств конструкционных и инструментальных материалов

Жесткость

Влияние различных факторов на величину модуля упругости Термоупругий эффект Конструкционная жесткость Пластичность

Основные способы повышения пластичности Материалы высокой пластичности

Хрупкость и вязкость

Основные способы повышения вязкости Надежность Прочность

Основные способы повышения прочности Определение прочностных свойств

Статическая прочность

Циклическая прочность

Твердость

Износостойкость

Ползучесть и релаксационная стойкость Релаксационная стойкость

Жаропрочность

Сопротивляемость коррозионному разрушению Радиационная стойкость

Пути повышения эксплуатационных свойств

Основы термической обработки

Отжиг

Основные разновидности отжига первого рода

Рекристаллизационный отжиг Релаксационный отжиг

Основные разновидности отжига второго рода

Полный отжиг

Неполный отжиг

Нормализационный отжиг Изотермический отжиг

Для цветных сплавов

Закалка

Отпуск

Старение

Термомеханическая обработка Химико-термическая обработка

Список страниц Список кадров

[Like: 4]

Основные разновидностиотжига второго рода

Неполный отжиг, как правило, производится для сталей содержащих свыше 0,7%C для придания округлой формы частицам вторичного и перлитного Ц, поэтому такой отжиг называют сфериодизирующим . Он состоит из нагреванормализованной стали не болеечем на 30-50C выше линии PSK с последующим очень медленным охлаждением. На этапе нагреванеобходимо добиться неполного растворения перлитного Ц, с тем чтобы нераспавшиеся мелкие частицы Ц стали при охлаждении центрами образованияокруглых частиц Ц.

Получающаяся структура представляет собой мелкие округлые частицы Ц на фоне Ф, что обеспечиваетповышение вязкости стали и некоторое понижение твердости. Такую структуру должна иметь сталь в состоянии поставки. Для усиления эффекта сфериодизации перестройку решетки при отжиге производят несколько раз

(маятниковый отжиг ).

Физические основы оптимизации структуры и свойств конструкционных и инструментальных материалов

Жесткость

Влияние различных факторов на величину модуля упругости Термоупругий эффект Конструкционная жесткость Пластичность

Основные способы повышения пластичности Материалы высокой пластичности

Хрупкость и вязкость

Основные способы повышения вязкости Надежность Прочность

Основные способы повышения прочности Определение прочностных свойств

Статическая прочность

Циклическая прочность

Твердость

Износостойкость

Ползучесть и релаксационная стойкость Релаксационная стойкость

Жаропрочность

Сопротивляемость коррозионному разрушению Радиационная стойкость

Пути повышения эксплуатационных свойств

Основы термической обработки

Отжиг

Основные разновидности отжига первого рода

Рекристаллизационный отжиг Релаксационный отжиг

Основные разновидности отжига второго рода

Полный отжиг

Неполный отжиг

Нормализационный отжиг Изотермический отжиг

Для цветных сплавов

Закалка

Отпуск

Старение

Термомеханическая обработка Химико-термическая обработка

Список страниц Список кадров

[Like: 4]

Основные разновидностиотжига второго рода

Нормализационныйотжиг (нормализация) включает нагрев до состояния аустенита (на 30-50C выше линии GSE (Ac 3, Ас cm)) с последующим охлаждением на воздухе.

Она приводит к частичному или полному подавлению выделения доэвтектоидного Ф и сетки вторичного Ц. В результатеполучатся структура ферритоцементитной смеси с болеедисперсным и однородным строением, чем при обычном отжиге (с более тонкими и частыми пластинами Ц и отсутствием отдельных областей Ф и ЦII).

Такая структура обладаетболеевысокой, чем при обычном отжиге, твердостью и прочностью , но достаточной пластичностью, приемлемой для многих применений бездополнительного упрочнения.

Изотермическийотжиг включает нагрев до состояния А (на 30-50К выше линии GS (Ac 3)) с последующим сравнительно быстрым охлаждением до температуры

несколько ниже линии PSK (660-680C ), изотермической выдержке, необходимой для полного распадаА , и дальнейшем охлаждении на воздухе. Данная операция позволяет значительно уменьшить время обработки и применяется, в первую очередь, для легированных сталей.

Физические основы оптимизации структуры и свойств конструкционных и инструментальных материалов

Жесткость

Влияние различных факторов на величину модуля упругости Термоупругий эффект Конструкционная жесткость Пластичность

Основные способы повышения пластичности Материалы высокой пластичности

Хрупкость и вязкость

Основные способы повышения вязкости Надежность Прочность

Основные способы повышения прочности Определение прочностных свойств

Статическая прочность

Циклическая прочность

Твердость

Износостойкость

Ползучесть и релаксационная стойкость Релаксационная стойкость

Жаропрочность

Сопротивляемость коррозионному разрушению Радиационная стойкость

Пути повышения эксплуатационных свойств

Основы термической обработки

Отжиг

Основные разновидности отжига первого рода

Рекристаллизационный отжиг Релаксационный отжиг

Основные разновидности отжига второго рода

Полный отжиг

Неполный отжиг

Нормализационный отжиг Изотермический отжиг

Для цветных сплавов

Закалка

Отпуск

Старение

Термомеханическая обработка Химико-термическая обработка

Список страниц Список кадров

[Like: 4]

Основные разновидностиотжига второго рода

Нормализационныйотжиг (нормализация) включает нагрев до состояния аустенита (на 30-50C выше линии GSE (Ac 3, Ас cm)) с последующим охлаждением на воздухе.

Она приводит к частичному или полному подавлению выделения доэвтектоидного Ф и сетки вторичного Ц. В результатеполучатся структура ферритоцементитной смеси с болеедисперсным и однородным строением, чем при обычном отжиге (с более тонкими и частыми пластинами Ц и отсутствием отдельных областей Ф и ЦII).

Такая структура обладаетболеевысокой, чем при обычном отжиге, твердостью и прочностью , но достаточной пластичностью, приемлемой для многих применений бездополнительного упрочнения.

Изотермическийотжиг включает нагрев до состояния А (на 30-50К выше линии GS (Ac 3)) с последующим сравнительно быстрым охлаждением до температуры

несколько ниже линии PSK (660-680C ), изотермической выдержке, необходимой для полного распадаА , и дальнейшем охлаждении на воздухе. Данная операция позволяет значительно уменьшить время обработки и применяется, в первую очередь, для легированных сталей.

Физические основы оптимизации структуры и свойств конструкционных и инструментальных материалов

Жесткость

Влияние различных факторов на величину модуля упругости Термоупругий эффект Конструкционная жесткость Пластичность

Основные способы повышения пластичности Материалы высокой пластичности

Хрупкость и вязкость

Основные способы повышения вязкости Надежность Прочность

Основные способы повышения прочности Определение прочностных свойств

Статическая прочность

Циклическая прочность

Твердость

Износостойкость

Ползучесть и релаксационная стойкость Релаксационная стойкость

Жаропрочность

Сопротивляемость коррозионному разрушению Радиационная стойкость

Пути повышения эксплуатационных свойств

Основы термической обработки

Отжиг

Основные разновидности отжига первого рода

Рекристаллизационный отжиг Релаксационный отжиг

Основные разновидности отжига второго рода

Полный отжиг

Неполный отжиг

Нормализационный отжиг Изотермический отжиг

Для цветных сплавов

Закалка

Отпуск

Старение

Термомеханическая обработка Химико-термическая обработка

Список страниц Список кадров

[Like: 4]

Отжиг второго роданекоторых цветных сплавов

Гетерогенизирующийотжиг второго рода подразумевает нагрев сплававыше линии предельной растворимости компонентов и последующее медленное охлаждение со скоростью, позволяющей в полной мере пройти диффузионным процессам. При этом происходит распад (гетерогенизация) твердого раствора с выделением вторичных фаз, как правило, образующих систему крупных и редких частиц.

Обязательным, в данном случае, являетсяналичие в сплаветвердых растворов переменной растворимости, к которым относятся сплавы на основе алюминия, магния, меди, никеля.

Целью гетерогенизирующего отжига являетсяполучение равновесной структуры без остаточных напряжений и с минимальной плотностью дислокаций. Получающиеся крупные частицы вторичных фазнекогерентны, то есть полностью обособлены от кристаллической решетки твердого раствора, и поэтому на их границах отсутствуют упругие искажения. В результатеполучают структуру, обладающую низкой твердостью и довольно высокой пластичностью. При этом увеличивается электропроводность, магнитная проницаемость и незначительно изменяются структурно малочувствительные свойства, такие как тепловая расширяемость, жесткость.

Перекристаллизационныйотжиг цветных сплавов возможен для сплавов, в которых присутствует полиморфное или эвтектоидное превращение, в результате которого, как и в случае стали, можно измельчить зеренную структуру и устранить текстуру.

Физические основы оптимизации структуры и свойств конструкционных и инструментальных материалов

Жесткость

Влияние различных факторов на величину модуля упругости Термоупругий эффект Конструкционная жесткость Пластичность

Основные способы повышения пластичности Материалы высокой пластичности

Хрупкость и вязкость

Основные способы повышения вязкости Надежность Прочность

Основные способы повышения прочности Определение прочностных свойств

Статическая прочность

Циклическая прочность

Твердость

Износостойкость

Ползучесть и релаксационная стойкость Релаксационная стойкость

Жаропрочность

Сопротивляемость коррозионному разрушению Радиационная стойкость

Пути повышения эксплуатационных свойств

Основы термической обработки

Отжиг

Основные разновидности отжига первого рода

Рекристаллизационный отжиг Релаксационный отжиг

Основные разновидности отжига второго рода

Полный отжиг

Неполный отжиг

Нормализационный отжиг Изотермический отжиг

Для цветных сплавов

Закалка

Закалка с полиморфным превращением Разновидности закалки

Закалка для цветных сплавов Закалка без использования

полиморфного превращения Отпуск Старение

Термомеханическая обработка Химико-термическая обработка

Список страниц Список кадров

[Like: 4]

Закалка

Закалка- ТО, в которой определяющими параметрами являются температура нагреваи время выдержки, обеспечивающие необходимые фазовыепревращения, а также скорость охлаждения выше некоторой критической скорости, предотвращающей равновесное прохождение обратных фазовых превращений.

Таким образом, закалкеподвергаются только сплавы, имеющие фазовые превращения.

Подвиды закалки:

с использованием полиморфного превращения- для сплавов с полиморфным превращением(на основе железа, титана, меди);

безиспользования полиморфного превращения- для сплавов с переменной растворимостьютвердых растворов;

Физические основы оптимизации структуры и свойств конструкционных и инструментальных материалов

Жесткость

Влияние различных факторов на величину модуля упругости Термоупругий эффект Конструкционная жесткость Пластичность

Основные способы повышения пластичности Материалы высокой пластичности

Хрупкость и вязкость

Основные способы повышения вязкости Надежность Прочность

Основные способы повышения прочности Определение прочностных свойств

Статическая прочность

Циклическая прочность

Твердость

Износостойкость

Ползучесть и релаксационная стойкость Релаксационная стойкость

Жаропрочность

Сопротивляемость коррозионному разрушению Радиационная стойкость

Пути повышения эксплуатационных свойств

Основы термической обработки

Отжиг

Основные разновидности отжига первого рода

Рекристаллизационный отжиг Релаксационный отжиг

Основные разновидности отжига второго рода

Полный отжиг

Неполный отжиг

Нормализационный отжиг Изотермический отжиг

Для цветных сплавов

Закалка

Закалка с полиморфным превращением Разновидности закалки

Закалка для цветных сплавов Закалка без использования

полиморфного превращения Отпуск Старение

Термомеханическая обработка Химико-термическая обработка

Список страниц Список кадров

[Like: 4]

Закалка с полиморфным превращением

Такая закалкавозможна для сплавов с полиморфным превращением (на основе железа, титана, меди).

Для стали с содержанием C > 0,3% закалкаявляетсяосновной упрочняющей обработкой. При меньшем содержании C закалкавызывает незначительное упрочнение.

Термическую обработку стали, в частности закалку, удобно прослеживать, используя диаграмму изотермического распадаА для стали, содержащей 0,8% C .

Диаграмма строится на основе данных по регистрации при постоянных температурах начала(кривая1) и окончания (кривая2) распадаА на смесь Ф и Ц, связанного с перестройкой кристаллической решетки ГЦК (Feβ) на ОЦК (Feα) и уменьшением

растворимости C в железе. В соответствие с диаграммой Fe-F3C ГЦК (Feβ) растворяет до 2% C , ОЦК (Feα) до 0,02% C .

По мере увеличения скорости охлаждения (Vохл ) или степени переохлаждения А ниже линии PSK смесь Ф и Ц становиться все болеедисперсной - пластины Ц становятся все болеетонкими и частыми, что приводит к увеличению прочности стали. Однако пластинчатое строение Ц не способствует повышению пластичности.

с малой скоростью V 1 формируется структура отожженной стали - перлит (П),

с большей скоростью V 2 происходит нормализация или закалкана сорбит (С),

со скоростью V 3 закалкана троостит (Т);

При охлаждении со скоростью больше Vкр распадаА не происходит и ниже линии началамартенситного превращенияМн он превращаетсяв матренсит стали (М ) - пересыщенный твердый раствор внедрения C в Feα , происходит закалкана М ,

обладающий высокой твердостью, но малой пластичностью.

Пересыщение C вызвано тем, что при перестройке решетки резкоуменьшается растворимость C в железе, но при скорости охлаждения больше Vкр диффузия C не успевает произойти. Избыточные атомы C сильно искажают кристаллическую решетку, вследствие чего появляется много дефектов, увеличивающих твердость.

При закалкестали на максимальную твердость для доэвтектоидных сталей производится охлаждение из области однофазного А (полнаязакалка), для заэвтектоидной из области А +Ц ll (неполнаязакалка), так как остающийся в

структуре Ц ll тверже М . Однако при этом необходимо предварительно провести отжиг на сфериодизацию цементитных включений, так как Ц ll в виде объемной сетки способствует охрупчиванию стали.

Величина Vкр закалки уменьшается с увеличением концентрации C и всех легирующих элементов, кроме Co . Уменьшение Vкр, как правило, желательно, так как:

способствует болееравномерному охлаждению детали по сечению, что предотвращает еедеформацию,

обеспечиваетувеличение глубины закаленногослоя (прокаливаемости ) детали,

позволяет произвести низкотемпературную термомеханическую обработку (НТМО ), вследствие повышения устойчивости переохлажденного А во времени.

Разновидности закалки с полиморфным превращением

Физические основы оптимизации структуры и свойств конструкционных и инструментальных материалов

Жесткость

Влияние различных факторов на величину модуля упругости Термоупругий эффект Конструкционная жесткость Пластичность

Основные способы повышения пластичности Материалы высокой пластичности

Хрупкость и вязкость

Основные способы повышения вязкости Надежность Прочность

Основные способы повышения прочности Определение прочностных свойств

Статическая прочность

Циклическая прочность

Твердость

Износостойкость

Ползучесть и релаксационная стойкость Релаксационная стойкость

Жаропрочность

Сопротивляемость коррозионному разрушению Радиационная стойкость

Пути повышения эксплуатационных свойств

Основы термической обработки

Отжиг

Основные разновидности отжига первого рода

Рекристаллизационный отжиг Релаксационный отжиг

Основные разновидности отжига второго рода

Полный отжиг

Неполный отжиг

Нормализационный отжиг Изотермический отжиг

Для цветных сплавов

Закалка

Закалка с полиморфным превращением Разновидности закалки

Закалка для цветных сплавов Закалка без использования

полиморфного превращения Отпуск Старение

Термомеханическая обработка Химико-термическая обработка

Список страниц Список кадров

[Like: 4]

Закалка с полиморфным превращением

Разновидностизакалки:

непрерывная,

в двух средах,

ступенчатая,

изотермическая, с обработкой холодом.

Оптимальное охлаждение при закалкеуглеродистой стали должно быть достаточно быстрым (~400C /c) в области перлитного превращения(700-500С) для предотвращения распадаА , а в области мартенситного превращения(300-150С) по возможности болеемедленным (~100 C /c), чтобы не образовалисьбольшие остаточные напряжения.

При закалкемедных и титановых сплавов имеющих полиморфное превращениепо мартенситному механизму большого упрочнения не возникает.

Физические основы оптимизации структуры и свойств конструкционных и инструментальных материалов

Жесткость

Влияние различных факторов на величину модуля упругости Термоупругий эффект Конструкционная жесткость Пластичность

Основные способы повышения пластичности Материалы высокой пластичности

Хрупкость и вязкость

Основные способы повышения вязкости Надежность Прочность

Основные способы повышения прочности Определение прочностных свойств

Статическая прочность

Циклическая прочность

Твердость

Износостойкость

Ползучесть и релаксационная стойкость Релаксационная стойкость

Жаропрочность

Сопротивляемость коррозионному разрушению Радиационная стойкость

Пути повышения эксплуатационных свойств

Основы термической обработки

Отжиг

Основные разновидности отжига первого рода

Рекристаллизационный отжиг Релаксационный отжиг

Основные разновидности отжига второго рода

Полный отжиг

Неполный отжиг

Нормализационный отжиг Изотермический отжиг

Для цветных сплавов

Закалка

Закалка с полиморфным превращением Разновидности закалки

Закалка для цветных сплавов Закалка без использования

полиморфного превращения Отпуск Старение

Термомеханическая обработка Химико-термическая обработка

Список страниц Список кадров

[Like: 4]

Закалка с полиморфным превращениемдля цветных сплавов

Закалканекоторыхтитановых сплавовтакже происходит по мартенситному механизму, так как Ti имеет перестройку решетки ОЦК -ГПУ . Однако, в отличие от закалки стали это приводит к меньшим изменениям объема, а также к образованию пересыщенных твердых растворов замещения атомами легирующих элементов атомов Ti в узлах ГПУ решетки.

В результатевозникают незначительные искажения кристаллической решетки, что приводит к относительно небольшому упрочнению и сохранению пластичности титановых сплавов непосредственно после закалки. Поэтому их упрочнение, как правило, связанос последующим распадом пресыщенного твердого раствора при искусственном старении и образованием дисперсных упрочняющих фаз.

При закалкеалюминиевыхбронз(БрАЖН 10-4-4), содержащих более9% Al ,

используют мартенситный механизм перестройки решетки ОЦК высокотемпературной фазы Cu 3 Al на решетку ГЦК твердого раствора Al в меди.

Как и в случае титановых сплавов, возникающий мартенсит не обладаетвысокой прочностью , и упрочнение достигается дальнейшим искусственным старением, связанным с выделением высокодисперсных частиц Cu 9 Al 4 при распаде

пересыщенного твердого раствора Al в меди.

Физические основы оптимизации структуры и свойств конструкционных и инструментальных материалов

Жесткость

Влияние различных факторов на величину модуля упругости Термоупругий эффект Конструкционная жесткость Пластичность

Основные способы повышения пластичности Материалы высокой пластичности

Хрупкость и вязкость

Основные способы повышения вязкости Надежность Прочность

Основные способы повышения прочности Определение прочностных свойств

Статическая прочность

Циклическая прочность

Твердость

Износостойкость

Ползучесть и релаксационная стойкость Релаксационная стойкость

Жаропрочность

Сопротивляемость коррозионному разрушению Радиационная стойкость

Пути повышения эксплуатационных свойств

Основы термической обработки

Отжиг

Основные разновидности отжига первого рода

Рекристаллизационный отжиг Релаксационный отжиг

Основные разновидности отжига второго рода

Полный отжиг

Неполный отжиг

Нормализационный отжиг Изотермический отжиг

Для цветных сплавов

Закалка

Закалка с полиморфным превращением Разновидности закалки

Закалка для цветных сплавов Закалка без использования

полиморфного превращения Отпуск Старение

Термомеханическая обработка Химико-термическая обработка

Список страниц Список кадров

[Like: 4]

Закалка безиспользованияполиморфногопревращения

Такой закалкеподвергаются сплавы с переменной растворимостью компонентов в твердом растворе на основе Al , Cu , Fe, Co , Ni . Она заключается в нагревесплава выше температуры предельной концентрации растворимого компонента для получения (как правило) однофазного раствора. Далее следует охлаждение со скоростью, не позволяющей произойти обратному процессу диффузионного выделения из твердого раствора избыточных атомов растворенного компонента. В результатеобразуетсяпересыщенный твердый раствор.

При этой закалкедля разных сплавов прочность может как несколько повыситься, так и понизиться, а пластичность почти не изменяется или повышается. Изменение прочности связанос различным вкладом упрочняющих факторов, к которым, в данном случае, относятся торможение дислокаций засчет:

1.частиц второй фазы, находившихся в сплаведо закалки,

2.атомов растворенного компонента в пересыщенном твердом растворе после закалки(твердорастворное упрочнение),

3.других дислокаций, образовавшихся в пересыщенном твердом растворе в результатеискажений кристаллической решетки.

При закалкес образованием пересыщенного твердого раствора исчезаетпервый, но появляются второй и третий факторы, и результирующая прочность зависит от степени влияния упрочняющих факторов на торможение дислокаций. Например, если в исходном состоянии частицы были крупные и редкие, то после закалки возможно упрочнение.

Закалкабезполиморфногопревращениячащевсегоприменяетсякак промежуточнаяоперациядля:

создания пересыщенного раствора перед последующим упрочняющим старением с получением оптимальной системы частиц (дисперсионное упрочнение), например, в случае дюралюминия и бериллиевой бронзы,

повышения пластичности перед обработкой давлением, например, в случае бериллиевой бронзы и стали типа Х 18Н9, как окончательная обработка для некоторых литейных сплавов,

обеспечивающая наибольшую пластичность и коррозионную стойкость засчет формирования однофазного состояния, например, в случае АЛ 8 (~10% Mg , остальное Al ).

Физические основы оптимизации структуры и свойств конструкционных и инструментальных материалов

Жесткость

Влияние различных факторов на величину модуля упругости Термоупругий эффект Конструкционная жесткость Пластичность

Основные способы повышения пластичности Материалы высокой пластичности

Хрупкость и вязкость

Основные способы повышения вязкости Надежность Прочность

Основные способы повышения прочности Определение прочностных свойств

Статическая прочность

Циклическая прочность

Твердость

Износостойкость

Ползучесть и релаксационная стойкость Релаксационная стойкость

Жаропрочность

Сопротивляемость коррозионному разрушению Радиационная стойкость

Пути повышения эксплуатационных свойств

Основы термической обработки

Отжиг

Основные разновидности отжига первого рода

Рекристаллизационный отжиг Релаксационный отжиг

Основные разновидности отжига второго рода

Полный отжиг

Неполный отжиг

Нормализационный отжиг Изотермический отжиг

Для цветных сплавов

Закалка

Закалка с полиморфным превращением Разновидности закалки

Закалка для цветных сплавов Закалка без использования

полиморфного превращения Отпуск

Виды отпуска

Старение

Термомеханическая обработка Химико-термическая обработка

Список страниц Список кадров

[Like: 4]

Отпуск

Отпуск - ТО, применяемая после закалки с полиморфным превращением, в частности для закаленнойстали.

Определяющими параметрами отпуска стали являются температура нагрева(ниже линии эвтектоидного превращения(PSK )) и время выдержки, которые обеспечивают формирование структур с необходимым сочетанием свойств.

Отпуск производится для сталей, содержащих концентрацию углерода > 0,3%. Часто термин отпуск применяют для обозначения релаксационного отжига.

Сталь после закалки на М находиться в метастабильном состоянии пересыщенного твердого раствора с высоким уровнем растягивающих остаточных напряжений. При этом даже в нормальных условиях в структуре М начинаются процессы перераспределенияатомов внедрения (в первую очередь C ), несколько уменьшающие свободную энергию системы, но приводящие к искажению формы и размеров. К тому же М закалки имеет высокую твердость, но малую пластичность. Поэтому для получения требуемого сочетания свойств закаленную на М сталь подвергают отпуску.

Различаюттри видаотпуска: низкий, среднийи высокий отпуск.