30. Структурные превращения при термообработке стали и их классификация. Виды термообработки стали.
В теории термообработки рассматриваются 4 основных превращений, обеспечивающих структурообразование в сталях.
1) Превращение при нагревании (ПА)
2) Превращение при охлаждении (АП)
3) Превращения при закалке (мартенситное: АМ)
4) Превращения при отпуске (МП).
Виды термообработки стали: отжиг (рекристаллизационный отжиг 1-ого рода, полный/неполный отжиг 2-ого рода, диффузионный отжиг (для выравнивания хим. состава по сечению материала, очень длительный процесс, выполняющийся при высоких температурах)), закалка (полная/неполная), различные виды отпуска (низкий, средний, высокий).
При нагреве добавляются Ас1, Ас3, при охлаждении – АR1, АR3. Эти точки никогда не совпадают: чем выше скорость нагрева, тем выше точки находятся.
Температура рекристаллизационного отжига: 500-600С.
Трекр.=Тпл.
Трекр.отжига=Трекр.+50...150С
Полный отжиг для доэвтектоидных сталей; нагрев выше АС3, выдержка вместе с печью до 500-600С, дальше на воздухе. За счет фазовой перекристаллизации можно уменьшить зерно. Уменьшается твердость, прочность, убирается напряжение, хорошая обрабатываемость.
Неполный отжиг для заэвтектоидных сталей; нагрев выше АС1 (ниже SE), нагрев, выдержка, охлождение вместе с печью до 500-600С, дальше на воздухе. В результате получается перлит зернистый.
Закалка: Для доэвтектоидных сталей полная закалка, для заэвтектоидных – неполная закалка.
Полная закалка: нагрев на t выше АС3 на 30...50С, резкое охлаждение (углеродистые стали в воде, легированные в минеральном масле, если охлаждать легированные стали в воде, то будут трещины, если углеродистые стали в масле – недостаточная твердость; высокоуглеродистые стали закаливают сначала в воде, затем в масле). Для заэвтектоидных сталей неполная закалка. Нагрев на 30...50С выше АС1, выдержка, резкое охлаждение. Отпуск:
Низкий отпуск – 150…350(300)ºС, средний отпуск – 350(300)…450(500)ºС, высокий отпуск – 450(500)…600ºС. Конкретные показатели свойств для заданных температур есть в справочниках.
Высокая твердость и прочность после закалки обусловлено образованием мартенсита.
М – перенасыщенный твердый раствор углерода в -железе с тетрагональной кристаллической решеткой. Если решетка не перенасыщена, то это феррит.
Сталь 45 – степень перенасыщения 45
В результате закалки реализуется правая часть кривой. При отпуске М распадается. Из М выделяется углерод в связанном состоянии (карбид железа Fe3C (Ц)). Феррито-цементитная смесь называется П. При низком отпуске формируется феррито-карбидная смесь мелокодисперсного строения (игольчатое). Структура: мартенсит отпущенный.
После среднего отпуска: феррито-карбидная смесь более крупнодисперсного строения (зернисты). Стуктура: тростит (Т).
При высоком отпуске: феррито-карбидная смесь, еще более крупнодисперсное строение (зернистый). Структура: сорбит (С).
Мотп.ТСП – увеличивается пластичность, уменьшается твердость.
После закалки в структуре стали преобладает мартенсит, который образуется из А. Но мартенситное превращение протекает не до конца. В структуре есть определенная доля А остаточного. В углеродистых сталях его доля до 5%, в легированных – до 20-30%.
А – легкая, пластичная, вязкая структурная составляющая. Его наличие после закалки не желательно. Чем больше С и легирующих компонентов, тем доля Аост. больше. Повышение температуры нагрева способствует увеличению Аост.
- 8. Типы структурных составляющих, присутствующие в металлических сплавах.
- 29. Классификация видов термической обработки, их связь с диаграммами состояния.
- 30. Структурные превращения при термообработке стали и их классификация. Виды термообработки стали.
- 31. Превращение в стали при нагреве. Образование и рост аустенитного зерна.
- 32. Превращения в стали при охлаждении. Диаграмма изотермического превращения аустенита.
- 33. Мартенситное превращение и его особенности.
- 34. Превращение при отпуске закаленной стали.
- 35. Термомеханическая обработка стали.
- 36. Способы и параметры закалки стали. Прокаливаемость и закаливаемость. Поверхностная закалка сталей.
- 37. Отжиг и нормализация стали, их назначение и способы осуществления. Дефекты, возникающие при термообработке стали, их причины и методы устранения.
- 40. Классификация и маркировка легированных сталей.
- 41. Цементируемые и улучшаемые машиностроительные конструкционные стали, их термообработка, свойства и применение.
- 42. Рессорно-пружинные, шарикоподшипниковые стали, их термообработка, свойства и применение.
- 43. Инструментальные некрасностойкие стали для изготовления режущего инструмента, их термообработка и свойства.
- 44. Быстрорежущие стали. Твёрдые сплавы.
- 45. Инструментальные стали для оснастки холодного и горячего деформирования металлов, их термическая и химико-термическая обработка, структура и свойства.
- 46. Жаропрочные, жаростойкие и нержавеющие стали, их термообработка, свойства и применение.
- 47. Высокопрочные мартеситно-стареющие стали, их термообработка, свойства и применение.
- 48. Сплавы с заданными значениями тепловых коэффициентов расширения и модуля упругости.
- 49. Магнитотвёрдые, магнитомягкие, немагнитые материалы.
- 50. Алюминий и его сплавы, литейные и деформируемые алюминиевые сплавы, их назначение, термообработка и свойства.
- 51. Медь и её сплавы. Латуни, бронзы, их свойства, маркировка и области применения.
- 52. Цинк, свинец, олово, магний, их использование в промышленных сплавах.
- 53. Тугоплавкие металлы и сплавы на их основе.
- 54. Полимерные материалы (пластмассы).
- 55. Резиновые материалы.
- 56. Силикатные материалы.