51. Деф. Стальных изделий при закалке и возможность ее уменьшения.

52. Внутренние напряжения в стали и деформация изделий при термической обработке. Причины возникновения, влияние на размеры и форму изделий. Способы уменьшения деформации.

Остаточные напряжения – напряжения которые сохраняются в теле без внешней нагрузки после закалки.

Если на поверхности возникают сжимающие напряжения (полезные), а внутри растягивающие.

Под воздействием закалочных напряжений наблюдают деформацию и коробление.

Деформация – изменение объема изделия.

Коробление - изменение угловых и линейных размеров.

Напряжения которые их вызывают, делятся:

1. Термические

Отвечают за коробление изделий.

Возникают при охлаждении или нагреве изделий благодаря неодинаковой скорости охлаждения (нагрева) по объему изделия.

Поверхность изделия охлаждается значительно быстрее чем его центр, поэтому возникает градиент напряжений, который вызывает коробление.

2. Фазовые

Образуются благодаря тому, что отдельные фазы имеют одинаковый удельный объем .

- объем стального изделия увеличивается на 1% (чем больше углерода, тем больше размеры в уд.V). При этом образуются большие остаточные напряжения.

Способы уменьшения деформации и коробления.

Использовать вместо углеродистых сталей (конструкционных, инструментальных), легированные стали.

В этом случае возможно охлаждение стального изделия не в воде, а с меньшей скоростью в масле.

В воде (Ст40)	В масле (Ст 40Х)

53. Ступенчатая закалка .

Деталь охлаждается в закалочной среде, имеющей температуру выше мартеиситной точки для данной стали. При охлаждении и выдержке в этой среде закаливаемая деталь должна приобрести во всех точках сечения температуру закалочной ванны. Затем следует окончатель­ное, обычно медленное, охлаждение, во время которого и происходит формирование структуры, т. е. превращение аустенита в мартенсит. Разбивка охлаждения на две ступени уменьшает внутренние на­пряжения I рода, поэтому уменьшается и закалочная деформация.

При ступенчатой закалке, а также при закалке в двух средах длинномерных и плоских изделий (преимущественно инструмента) производится так называемая правка или рихтовка, т. е. устранение коробления, вызванного термическими напряжениями при первом быстром охлаждении. Но здесь надо точно выбрать температуру деформирования. Она должна лежать между точками M_D и М_Н когда деформация легко осуществляется в связи с образованием мартенсита (используя так называемую мартенситную сверхпластичность).

0-1 – быстрое охлаждение (на воздухе) возникают термические напряжения.

1-2 – выдержка. Эти термические напряжения выравниваются (вместе с температурой).

2-3 – замедленное охлаждение на воздухе до цеховой температуры в интервале «М_Н – М_Х» уменьшается амплитудное значение фазовых напряжений (т.к. они растягиваются во времени).

54. Отпуск стали. Влияние температуры отпуска на превращения, структуру и свойства стали.

Отпуск – термическая операция, охлаждение до температуры       

Цель: получить заданные структуру и свойства стали, из которых производиться изделие.

Перед отпуском сталь находиться в закаленном состоянии и ее основная фаза мартенсит.

Мартенсит – пересыщ. и поэтому неравновесный твердый раствор углерода в .

Твердость зависит от содержания углерода. При нагреве мартенсита эта фаза стремиться перейти из неравновесного состояния в равновесное.

Этот переход реализуется лишь на пути выделения атомов углерода из кристаллической решетки мартенсита, т.е. на пути уменьшения той причины, вызывающей неравновесность мартенсита.

Атомы углерода выделяются и взаимодействуют с атомами железа и образуют сначала в виде мелких зародышей – центров кристаллизации, имеют округлую форму. Они растут – коагуляция. С повышением температуры, зерна цементита растут.

Т.о. одна фаза (М) в процессе отпуска распадается на две:

1)Зерна цементита (выделяются)

2)Феррит (остается).

После этого с повышением температуры отпуска снимаются остаточные закалочные напряжения и повышается прочность.

Диаграмма отпуска:

У дарная вязкость характеризует сопротивление ударам.

1. Низкотемпературный (низкий) отпуск проводят с нагревом до 250. Цель - снижение внутренних напряжений. Мартенсит закалки переходит в мартенсит отпуска. Высокая твердость и износостойкость сохраняются. Сохраняется также низкая ударная вязкость. Данному отпуску подвергается металлорежущий инструмент.

2. Среднетемпературный (средний) отпуск проводится при температурах 350-500С, структура мартенсита переходит в троостит отпуска. Такой отпуск обеспечивает наиболее высокий предел упругости и несколько повышает вязкость. Такой отпуск применяется для рессор, пружин, а также инструмента, испытывающего ударные нагрузки.

3. Высокотемпературный (высокий) отпуск проводят при температуре 500-680С, структура стали после высоко отпуска – сорбит отпуска. Высокий отпуск создает наилучшие соотношения прочности и вязкости.