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

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

Различаюттри видаотпуска:

низкий

средний высокий отпуск

При низкомотпуске(120-250C ) засчет перераспределенияатомов C в решетке железаи скопления их на дислокациях уменьшаются растягивающие остаточные напряжения. Низкая температура отпуска не позволяет произойти распаду пересыщенного раствора, в результатеформируется мартенсит отпуска, сохраняющий высокую твердость и малую пластичность. Так как при этом засчет уменьшения напряжений повышается стабильность размерови формы, то такой отпуск иногда называют стабилизирующим.

Низкому отпуску подвергаются стали, содержащие 0,7-1,2%C , используемые для изготовления режущего и измерительного инструмента.

При среднемотпуске(350-450C ) происходит распад М с формированием высокодисперсной смеси Ф и Ц - троостита . Появление Ф и уменьшение плотности дислокаций свидетельствует о росте пластичности и некотором снижении твердости.

Данная обработка используется для сталей, содержащих 0,5-0,65%C , применяемая для изготовления упругих элементов.

Высокий отпускна сорбит(450-650С) способствует росту частиц Ц и уменьшению их количества. Плотность дислокаций резкоуменьшается, так как данная температура соответствует началу рекристаллизации. Полученная ферритоцементитная смесь - сорбит обладаетповышенной прочностью и высокой ударной вязкостью, что позволяет ееиспользовать для ответственных деталей из конструкционных сталей (с содержанием 0,35-0,6% C ).

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]

Старение

Старение - ТО, применяемая, в основном, для закаленныхбезполиморфного превращениясплавов. Определяющими параметрами являются температура нагрева и выдержка закаленногосплава, вызывающие распад пересыщенных твердых растворов с выделением упрочняющих фаз.

Различают естественноестарение(при нормальной температуре ) и искусственное старение(при повышенных температурах ). По существу происходящих процессов старение не отличается от отпуска.

Под старением понимают также и другие ТО, переводящие материал в более равновесное структурно-фазовоесостояние.

При упрочняющем старении степень торможения дислокаций частицами определяетсяразмером частиц и расстояниями между ними: чем больше размер частиц, тем меньше их количество и, следовательно, больше расстояние между ними. Поэтому в системе крупных редких частиц, имеющих место при перестаривании (температура выше оптимальной ), дислокации легко проходят между ними.

Если частицы мелкие и частые, то происходит неполноестарение(температура ниже оптимальной ), при котором дислокации легко прорезают частицы.

Наибольшееупрочнениевозникаетпри полномстарении(оптимальная температура ), когда система становиться оптимальной и дислокациям одинаково трудно как прорезать, так и обогибать частицы.

Здесь следует напомнить, что при перестариваниивозникаетнаиболее равновеснаяструктура системычастиц.

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]

Термомеханическаяобработка

Термомеханическаяобработка(ТМО ) сочетает собственно термическую обработку, как правило, закалкуи пластическуюдеформацию(обработку давлением).

Целью ТМО являетсяулучшение комплекса механических свойств (высокой прочности и достаточной вязкости) засчет образованияв процессе пластической деформации структуры дефектов. При дальнейших фазовых превращениях дефекты способствуют формированию наиболее однородной и измельченной (дисперсной) структуры с равномерным распределением близких по размерам упрочняющих фаз. Однако применение ТМО ограничено формой и размерами обрабатываемых изделий.

РазличаютнизкотемпературнуюТМО (НТМО ) и высокотемпературнуюТМО (ВТМО ).

НТМО применяется для повышения эффектаупрочнения стареющих сплавов и легированных сталей.

Вслучае стареющих сплавов после закалки производится ХПД пересыщенного раствора, приводящая к появлению высокой концентрации дефектов, в первую очередь дислокаций и вакансий. В результатепересыщенный твердый раствор переходит в менее устойчивое энергетическое состояние, что облегчает дальнейшие фазовыепревращенияпри старении. Кроме этого дислокационная структура с равномерной плотностью дислокаций способствует образованию болееоднородной системы упрочняющих фаз.

Впроцессе НТМО конструкционных легированных сталей (с большой устойчивостью переохлажденного А ) пластическая деформация (>50%) производится в процессе закалочного охлаждения при температуре несколько ниже Тр. При этом переохлажденный А приобретает повышенную плотность дислокаций, которые сохраняются в образующемся М . Дислокации увеличивают степень упрочнения и

способствуют измельчению структуры, что обеспечиваетприемлемую пластичность и вязкость. После закалки производится низкий отпуск для уменьшения остаточных напряжений.

В случае ВТМО пластическая деформация (~20%) производится в области А с целью формирования субзеренной (полигонизованной) дислокационной структуры. На ее фоне в процессе охлаждения образуется М , наследующий дислокации А и, главное, имеющий болееизмельченное строение, чем в случае обычной закалки. Это позволяет помимо высокой прочности получить достаточную пластичность и вязкость при последующем отпуске.

ВТМО имеет преимущество перед НТМО в том, что, несмотря на меньшую получаемую прочность, сталь обладаетбольшей вязкостью, а также в том, что этой обработке можно подвергать стали с малой устойчивостью переохлажденного аустенита, то есть углеродистые и малолегированные стали.

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]

Химико-термическая обработка

При химико-термическойобработке(ХТО ) происходит насыщение поверхностного слоя материала детали различными легирующимиэлементами, изменяющими состав, структуру и в конечном счете свойства поверхностного слоя.

В зависимости от используемых химических элементов различают следующие разновидности ХТО :

1.C - цементация(повышение твердости),

2.N - азотирование(повышение твердостии коррозионнойстойкости),

3.B - борирование(повышение твердости),

4.Al - алитирование(повышение коррозионнойстойкостипри высоких температурах),

5.Ti - титанирование(повышение твердости).

6.Si - силицирование(повышение износостойкости),

Применяется и совместное насыщение - нитроцементация или цианирование (C и N ), хромотитанирование, хромосилицирование и т. п.

Наиболее часто используются цементацияи азотирование.

Цементацияпроизводится для малоуглеродистых (до 0,25%C ) сталей при температуре ~920С, когда присутствует однофазноесостоянии А , хорошо растворяющего C . В поверхностный слой за15 часов входит ~1,0%C на глубину ~1,2мм. При последующей закалкеповерхностный слой обретает структуру М и Ц II ,

обладающего высокой твердостью (6 000 МПа ) и износостойкостью , а малоуглеродистая сердцевина сохраняет структуру вязкой ферритоцементитной смеси. После закалки проводится низкий отпуск для уменьшения остаточных напряжений. Существенную роль для повышения трещиностойкости имеет формирование остаточных напряжений сжатия, вследствие увеличения объема в поверхностном слое при закалке.

Азотированиедает максимальное упрочнение поверхностного слоя для специальных сталей, содержащих нитридообразующие элементы: Cr, Al , Mo . Насыщение N происходит гораздо медленнее, чем C , но возможно при болеенизкой температуре. Так при T ~520C за55 часов толщина насыщенного слоя составляет всего ~0,5 мм. Образующиеся в поверхностном слое нитриды имеют очень высокую твердость (12 000 МПа ), получение которой не требует дальнейшей упрочняющей термической обработки. Благодарянизкой температуре процесса насыщения азотируемые стали (нитролои), например, 38ХМЮА до азотирования можно подвергать улучшению (закалка, высокий отпуск), формирующему сорбит - высокопрочную и вязкую структуру.

Преимущество азотирования перед цементацией состоит в болеевысокой твердости поверхностного слоя, высокой коррозионнойстойкостии большем уровне сжимающих остаточных напряжений, а также в том, что после азотирования не требуется дополнительной термообработки.

К недостаткам азотирования следует отнести длительность и дороговизну процесса.