- •2.8 Превращения чугунов…………………………………………...…… 34
- •1.1 Введение
- •1.2 Структура курса
- •1.3 Типы химических связей в веществе
- •1.4 Методы измерения твердости металлов
- •1.4.1 Измерение твердости по Бринеллю
- •1.4.2 Измерение твердости по Виккерсу
- •1 Рисунок 1.8 - Положение наконечника при определении твердости по Роквеллу, 1-3 этапы воздействия .4.3. Измерение твердости по Роквеллу
- •1.5 Кристаллизация веществ
- •1.5.1 Общие понятия о кристаллической решетке и ее дефектах
- •1.5.2 Дальний порядок и ближний порядок в веществе
- •1.5.3 Дефекты кристаллической решетки
- •1.5.4 Кристаллизация жидкостей и макроструктура слитка
- •1.5.5 Гомогенное зарождение кристаллов
- •1.5.6 Гетерогенное зарождение кристаллов
- •1.5.7 Необходимость управления процессом кристаллизации
- •1. Ковалентной связью называется:
- •2.2 Общие понятия о металлических сплавах
- •2.3 Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов
- •2.5 Структура и физические свойства сплавов железо-углерод
- •2.6 Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов
- •2.7 Превращения сталей в твердом состоянии
- •2.8 Превращения чугунов
- •1. Металлы – это…
- •2. В каком состоянии компоненты сплавов хорошо растворяются друг в друге
- •3. Сплавы механические смеси образуются
- •3.2 Превращения в стали при нагреве
- •3.2.2 Превращения в стали при охлаждении
- •3.2.2 Мартенситное превращение
- •3.2.3 Промежуточное (бейнитное) превращение аустенита
- •3.3 Отжиг стали
- •3.4 Закалка стали
- •3.4.1 Охлаждение при закалке стали
- •3.4.2 Режимы закалки стали
- •3.5 Отпуск стали
- •3.6 Отпускная хрупкость
- •3.7 Химико-термическая обработка стали
- •3.7.1 Цементация
- •3.7.2 Цементация в твердом карбюризаторе
- •3.7.3 Газовая цементация
- •3.7.4 Азотирование
- •3.7.4 Цианирование
- •3.7.5 Диффузионная металлизация
- •1. Под термической обработкой понимают процессы
- •4.2 Влияние примесей на свойства стали
- •4.2.1 Постоянные примеси
- •4.2.2 Легирующие примеси
- •4.3 Классификация железоуглеродистых сталей
- •4.3.1. Кипящая сталь
- •4.3.2 Спокойная сталь
- •4.3.3 Полуспокойная сталь
- •4.4 Маркировка, свойства, термическая обработка и область применения углеродистых сталей
- •4.4.1 Углеродистые конструкционные стали
- •4.4.2 Автоматные стали
- •4.4.3 Конструкционные низколегированные стали
- •4.4.4 Конструкционные цементуемые стали
- •4.4.5 Конструкционные улучшаемые стали
- •4.4.6 Рессорно-пружинные стали
- •4.4.7 Шарикоподшипниковые стали
- •4.4.8 Износостойкие стали
- •4.4.9 Стали и сплавы с особыми свойствами
- •4.5 Инструментальные стали и сплавы
- •4.5.1 Общая характеристика
- •4.5.2 Углеродистые инструментальные стали (гост 1435).
- •4.5.3 Легированные инструментальные стали
- •4.5.4 Быстрорежущие стали
- •4.5.5 Стали для измерительных инструментов
- •4.5.6 Штамповые стали
- •4.5.7 Твердые сплавы
- •4.6 Чугуны
- •4.6.1 Классификация чугунов
- •4.6.2 Влияние состава чугуна на процесс графитизации
- •4.6.3 Влияние графита на механические свойства отливок
- •4.6.4 Серый чугун
- •4.6.5 Высокопрочный чугун с шаровидным графитом
- •4.6.6 Ковкий чугун
- •4.6.7 Отбеленные и другие чугуны
- •5.2 Алюминий и его сплавы
- •5.3 Классификация алюминиевых сплавов
- •5.3.1 Деформируемые алюминиевые сплавы
- •5.3.1.1 Маркировка деформируемых сплавов
- •5.3.2 Термически неупрочняемые коррозионностойкие и свариваемые сплавы
- •5.3.2.1 Сплавы системы Al—Mn
- •5.3.2.2 Сплавы системы Al—Mg (магналии)
- •5.3.3 Сплавы повышенной пластичности и ковочные
- •5.3.3.1 Коррозионностойкие сплавы повышенной пластичности системы Al—Mg—Si (авиали)
- •5.3.3.2 Ковочные сплавы системы Al—Cu—Mg—Si (дюралюмины)
- •5.3.3.3 Сплавы системы Al-Si (силумины)
- •5.4 Медь и ее сплавы
- •5.4.1 Латуни
- •5.4.2 Бронзы
- •5.4.2.1 Оловянистые бронзы
- •5.4.2.2 Свинцовые бронзы
- •5.5 Титан и его сплавы
- •5.6 Магний
- •5.7 Бериллий
- •6.2 Полиэтилен
- •6.3 Поливинилхлорид
- •6.4 Фторопласт
- •6.5. Полистирол и пластики абс
- •6.6 Полипропилен
- •6.7 Поливинилацетат
- •6.8 Фенолоформальдегидные смолы
- •6.9 Кремнийорганические полимеры
- •6.10 Эпоксиполимеры
- •6.11 Полиуретан
- •6.12 Полиамиды
- •6.13 Пластмассы
- •7.1.1 Структура композиционных материалов
- •7.1.2 Полимерные композиционные материалы (пкм)
- •7.1.3 Композиционные материалы с металлической матрицей
- •7.1.4 Композиционные материалы на основе керамики
- •1. Композиционные материалы
- •Вайнгард, у. Введение в физику кристаллизации металлов [Текст] / у. Вайнгард. - м. : Мир, 1967. – 170 с.
- •Учебное пособие по курсу «Материаловедение. Технология конструкционных материалов»
3.2.3 Промежуточное (бейнитное) превращение аустенита
Промежуточное (бейнитное) превращение аустенита протекает в температурной области между перлитным и мартенситным превращениями. Кинетика этого превращения и получающиеся структуры имеют черты кинетики и структур, получаемых при диффузионном перлитном и бездиффузионном мартенситном превращениях: диффузионное перераспределение углерода в аустените между продуктами его распада и мартенситное бездиффузионное превращение.
В результате бейнитного превращения образуется смесь альфа-фазы (феррита) и карбида, которая называется бейнитом.
Карбид в бейните не имеет пластинчатого строения, свойственного перлиту. Карбидные частицы в бейните очень дисперсны, их можно видеть только под электронным микроскопом.
Различают верхний и нижний бейниты, образующиеся соответственно в верхней и нижней частях промежуточного интервала температур (условная граница между ними 350 °С). Верхний бейнит имеет перистое строение, а нижний — игольчатое, мартенситоподобное строение.
Пластичность при переходе из перлитной области в бейнитную (верхний бейнит) падает, а затем с понижением температуры вновь возрастает (нижний бейнит). Снижение пластичности в области верхнего бейнита связано с выделением сравнительно грубых карбидов преимущественно по границам ферритных кристаллов. В нижнем же бейните частицы карбидов расположены внутри кристаллов альфа-фазы, и поэтому при высокой прочности в стали с верхним бейнитом сохраняется высокая вязкость.
3.3 Отжиг стали
Отжигом называет термическая обработка стали, заключающаяся в нагревании стали до определенной температуры, выдержки при этой температуре и последующем медленном охлаждении. Снижая твердость, и повышая пластичность и вязкость стали за счет получения равновесной мелкозернистой структуры, отжиг позволяет:
- улучшить обрабатываемость заготовок давлением и резанием;
- исправить структуру сварных швов, перегретой при обработке давлением и литьем стали;
- подготовить структуру к последующей термической обработке.
Отжиг первого рода.
Диффузионный (гомогенизирующий) отжиг. Применяется для устранения ликвации, выравнивания химического состава стали по объему слитка.
Температура нагрева зависит от температуры плавления и равна 0,8∙Тпл. Продолжительность выдержки от 8 до 20 часов.
Рекристаллизационный отжиг проводится для снятия напряжений после холодной пластической деформации. Температура нагрева равна 0,4∙Тпл. Продолжительность зависит от габаритов изделия.
Отжиг для снятия напряжений после горячей обработки (литья, сварки, обработки резанием) в случаях, когда требуется высокая точность закалки.
Температура изделия выбирается в зависимости от назначения и находится в широком диапазоне от 160 до 700 оС. Продолжительность зависит от габаритов изделия.
Детали прецензионных станков, (ходовые винты, высоконагруженные зубчатые колеса, червяки) отжигают после основной механической обработки при температуре 570…600 оС в течении 2…3 часов, а после окончательной механической обработки, для снятия шлифовочных напряжений – при температуре 160…180 оС в течении 2…2,5 часов.
Отжиг второго рода предназначен для изменения фазового состава.
Является подготовительной операцией, которой подвергаются отливки, поковки, прокат. Отжиг снижает прочность и твердость, улучшает обрабатываемость резанием, средне – и высокоуглеродистых сталей. Измельчает зерно, снижает внутренние напряжения, уменьшает структурную неоднородность, способствует повышению пластичности и вязкости.
В зависимости от температуры нагрева различают следующие виды отжига:
Полный – с температурой нагрева на 30…50 oС выше критической температуры А3. Проводится для доэвтектоидных сталей с целью исправления структуры.
При такой температуре отжига аустенит получается мелкозернистый, и после охлаждения сталь имеет мелкозернистую структуру.
Неполный – с температурой нагрева 30…50 oС выше критической температуры А1.
Применяется для заэвтектоидных сталей. При таком нагреве в структуре сохраняется цементит, который в результате отжига приобретает шаровидную форму. Получению зернистого цементита способствует предшествующая отжигу горячая пластическая деформация, при которой ломается цементитная сетка. Структуры с зернистым цементитом лучше обрабатываются, и имеют лучшую структуру после закалки. Неполный отжиг является обязательным для инструментальных сталей.
Иногда неполный отжиг применяется для доэвтектоидных сталей, если не требуется изменение структуры (сталь изначально мелкозернистая), а необходимо только понизить твердость для улучшения обрабатываемости резанием.
Циклический или маятниковый отжиг применяют, если после проведения неполного отжига цементит остается пластинчатым. В этом случае после нагрева выше 727 оС следует охлаждение до 680 оС, затем снова нагрев до температуры 750…760 оС и охлаждение. В результате получают зернистый цементит.
Изотермический отжиг – после нагрева изделие быстро охлаждают до температуры на 50…100 oС ниже критической температуры А1 и выдерживают до полного превращения аустенита в перлит, затем охлаждают на спокойном воздухе. Температура изотермической выдержки близка к температуре минимальной устойчивости аустенита.
В результате получают более однородную структуру, так как превращение происходит при одинаковой степени переохлаждения. Значительно сокращается длительность процесса. Данный вид отжига применяется для изотермических сталей.
Нормализация – одна из разновидностей отжига, заключающаяся в нагревании изделия до аустенитного состояния, на 30…50 oС выше А3 или Аст с последующим охлаждением на воздухе.
В результате нормализации получают более тонкое строение эвтектоида (тонкий перлит или сорбит), уменьшаются внутренние напряжения, устраняются пороки, полученные в процессе первичной обработки. Твердость и прочность несколько выше, чем после полного отжига.
В заэвтектоидных сталях нормализация устраняет грубую сетку вторичного цементита.
Нормализацию применяют как промежуточную операцию, улучшающую структуру или как окончательную обработку, например при изготовлении сортового проката. Для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига. Для среднеуглеродистых сталей нормализацию или нормализацию с высоким отпуском применяют вместо закалки с высоким отпуском. В этом случае механические свойства несколько ниже, но изделие подвергается меньшей деформации, исключаются трещины.