7.4.1. Отпускная хрупкость

Существуют определенные температурные интервалы отпуска, в которых снижается ударная вязкость (Рис.44). Понижение ударной вязкости при температурах отпуска называется отпускной хрупкостью.

Отпускная хрупкость I рода (необратимая) наблюдается в температурном интервале среднего отпуска (250…400°С) у всех конструкционных сталей. Её связывают с неравномерным выделением карбидов из мартенсита по границам зёрен. Хрупкость I рода устраняется нагревом до температуры выше 400°С, снижающим, однако, твердость.

Отпускная хрупкость II рода (обратимая) проявляется при температуре 500…550°С в Cr-Ni- и Cr-Mn- улучшаемых сталях. Предполагаемая причина – скопление фосфора и элементов внедрения по границам зёрен при медленном охлаждении. Хрупкость II рода устраняется повторным отпуском с быстрым охлаждением. Для предупреждения обратимой хрупкости стали легируют молибденом (0,3%) или вольфрамом (до 1%).

Рис. 44. Влияние температуры отпуска на ударную вязкость легированной стали

Задача: Износостойкая аустенитная сталь 130Г13Л содержит 1,3%С, 13%Mn, (Л–литейная). Структура после литья: аустенит легированный + карбиды (Fe,Mn)₃С. Для растворения хрупких карбидов и получения однородной аустенитной структуры сталь подвергают закалке в воде от температуры 1100°С.

Билет №9

Типы кристаллических решеток металлов и их основные характеристики

Основные типы кристаллических решеток металлов (рис. 1):

• объемноцентрированная кубическая - ОЦК (Fe_α, Cr, Mo, W, V и др.);

• гранецентрированная кубическая - ГЦК (Fe_γ Cu, Ag, Au, Ni, и др.);

• гексагональная плотноупакованная - ГПУ (Be, Zn, Mg, Cd и др.).

а) б) в)

Рис. 1. Основные типы кристаллических решеток металлов: а – объемно- центрированная кубическая; б – гранецентрированная кубическая; в – гексагональная плотноупакованная.

Параметры кристаллических решеток:

- период – расстояние между ближайшими параллельными атомными плоскостями;

- базис (Б) – число атомов, принадлежащих одной элементарной ячейке в кристалле;

- координационное число (К) – число атомов, равноудаленных на минимальное расстояние от данного атома;

- плотность упаковки (ПУ) – отношение объема, занятого атомами в элементарной ячейке, к ее объему.

Параметры кристаллических решеток.

ОЦК: периоды a=b=c, Б=2, К8, ПУ=68%;

ГЦК: a=b=c, Б=4, К12, ПУ=74%;

ГПУ: c/a = 1,633, Б=6, Г12, ПУ=74%.

1. Закалка стали. Выбор температуры нагрева (указать на диаграмме железо-углерод). Способы охлаждения при закалке. Сравните структуру и свойства сталей после ступенчатой и изотермической закалок.

Закалка – нагрев доэвтектоидной стали на 30..50°С выше А_С3, заэвтектоидной - на 30..50°С выше А_С1, выдержка и последующее охлаждение со скоростью выше критической (Рис. 38, 42). Цель закалки – получение структуры мартенсита.

Структуры сталей после закалки:

• доэвтектоидных - М+А_ОСТ,

• эвтектоидной - М+А_ОСТ,

• заэвтектоидных – М+А_ОСТ+Ц_II.

Рис. 42. «Стальной угол» диаграммы состояния Fe-Fe₃C с нанесенными температурами нагрева под закалку

В качестве закалочных сред применяются: вода, водные растворы солей и щелочей, минеральное масло. Охлаждающая среда должна обеспечивать скорость охлаждения стали выше критической в области наименьшей устойчивости аустенита. В диапазоне температур мартенситного превращения скорость охлаждения желательно замедлить, чтобы уменьшить внутренние напряжения, возникающие при переходе аустенита в мартенсит, и предотвратить возникновение закалочных дефектов. Для углеродистых и низколегированных сталей применяют воду и водные растворы NaCl, NaOH. Для легированных сталей применяют минеральное масло.

Закалка, как правило, не является окончательной термообработкой, после нее следует отпуск.

1. Диаграмма состояния Аl–Cu. Классификация алюминиевых сплавов. Маркировка. Механизмы упрочнения.