Файл: Материаловедение. Лекции 5-й Семестр (Часть 2).doc

при образуется(тростит отпуска)

при образуется(сорбит отпуска)

при образуется(перлит)

Основные виды термической обработки.

1). Отжиг.

2). Нормализация.

3). Закалка.

4). Отпуск.

Термическая обработка проводится с целью изменения структуры и свойств путем нагрева до определенной температуры, выдержки и охлаждения с заданной скоростью (в различных средах) без изменения химического состава материала.

Из этого следует, что любая термообработка включает три операции:

1). Нагрев.

2). Выдержка.

3). Охлаждение.

Пример схемы термической обработки:

Нагрев стали связан с критическими точками.

Критические температуры (критические точки) в сталях.

1 – диффузионный отжиг

2 – полный отжиг

3 – неполный отжиг

4 – нормализация

- интервал температур

1). Нижняя критическая точка для доэвтектоидных сталей (нижняя критическая температура):

:

2). Верхняя критическая точка для доэвтектоидных сталей (верхняя критическая температура):

:

3). Верхняя критическая точка для заэвтектоидных сталей (верхняя критическая температура для заэвтектоидной стали):

4). (температура Кюри)

Индекс ставится, если идет речь о нагреве:. Если речь идет об охлаждении, то ставится индекс:

Различают предварительную термообработку, улучшающую технологические свойства материала при изготовлении детали и окончательную термообработку, формирующую структуру, эксплуатационные и механические свойства.

Рассмотрим отдельные виды термообработки (классификация по Бочвару):

Отжиг 1 рода.

Вообще существует три разновидности отжига 1 рода, но мы будем рассматривать только одну:

- диффузионный отжиг (гомогенизация, то есть приведение к общему виду). Это предварительная термообработка.

Цель- выравнивание химического состава по сечению слитка либо крупной отливки.

Температура нагрева на ниже линии солидус (такая температура нужна для того чтобы прошли диффузионные процессы перераспределения химических элементов):

Продолжительность отжига 1 рода: 20-50 часов (если деталь средних стандартных размеров) и 100 часов для крупных отливок.

Диффузионный отжиг в наибольшей степени уменьшает дендритную ликвацию, хотя и не устраняет это явление до конца.

Недостаток: из-за высокой температуры нагрева образуется крупное зерно. Крупнозернистость устраняется либо последующей обработкой давлением, либо нормализацией, либо полным отжигом.

Отжиг 2 рода (фазовая перекристаллизация).

Отжиг 2 рода подразделяется на полный отжиг и неполный отжиг.

1). Полный отжиг.

Цели:

1. Уменьшение твердости перед обработкой резанием.

2. Устранение крупнозернистости и структурной неоднородности, образовавшейся при литье либо при обработке давлением (смотри лекцию о строение металлического слитка: размер зерна, форма зерна разные на разных участках отливки.

Рассмотрим как проводится полный отжиг:

Сначала проводят нагрев на выше линии, затем выдержка (для полного завершения фазовых превращений), охлаждение с печью (внутри печи, очень медленное охлаждение).

Для заэвтектоидных и эвтектоидных сталей полный отжиг не проводится. Следовательно, он проводится только для доэвтектоидных сталей.

При нагреве выше происходит полная фазовая перекристаллизация. Структура приближается к равновесной.

Такое ограничение (именно на) устанавливается для того, чтобы избежать рост зерна.

При нагреве получаем мелкозернистый аустенит , при охлаждении мелкое зерно сохранится, а превращение будет происходить согласно диаграмме железо-цементит.

При охлаждении получится перлит (при полном отжиге), мелкозернистый, отличающийся повышенной прочностью и твердостью

2). Неполный отжиг.

Рассмотрим как проводится неполный отжиг:

Сначала производят нагрев на выше линии, затем следует выдержка и охлаждение с печью.

При нагреве выше происходит частичная фазовая перекристаллизация, то есть перлит полностью превращается в аустенит, а феррит- частично.

Цель- понизить твердость перед обработкой резанием

Для доэвтектоидных сталей этот отжиг применяется если нет необходимости измельчать зерно.

Для заэвтектоидных проводится только неполный отжиг, который также называется сфероидезацией.

Цементит образуется в виде глобулей (сфер):

За счет такой формы цементита улучшается обрабатываемость резанием.

2. Нормализация.

Нормализация- это разновидность полного отжига.

Доэвтектоидные стали нагреваются на выше линии.

Заэвтектоидные стали нагреваются на выше линии.

Затем следует выдержка и охлаждение на воздухе, которое более ускоренное чем в печи.

У доэвтектоидных сталей при нагреве имеет место полная фазовая перекристаллизация, получается аустенит мелкозернистый. А при охлаждении получается сорбит, обладающий более высокой прочностью и твердостью, чем перлит.

Для неответственных изделий нормализация может быть окончательной термообработкой и может выступать как слабая упрочняющая термообработка.

У доэвтектоидных сталей нормализация устраняет крупнозернистость, полученную при прокатке, ковке, штамповке.

Для заэвтектоидных сталей нормализацию проводят с целью растворения цементитной сетки при обработке давлением. И здесь нормализация- предварительная термообработка.

Охлаждение на воздухе проводят для того, чтобы цементитная сетка не успевала выделяться, то есть чтобы быстрее проходил интервал температур, отмеченный на рисунке (*).