Перегрев и пережег. - раздел Образование, Понятие о металлах. Природа металлической связи. Основные свойства металлов. Роль русских ученых в развитии науки о металлах Если Сталь Выдерживать Длительное Время При Высоких Температурах, Происходит ...
Если сталь выдерживать длительное время при высоких температурах, происходит интенсивный рост зерна. Это явление получило название – перегрев. Перегрев можно устранить дополнительной термической обработкой, заключающейся в повторном нагреве стали выше А1. В результате зерно измельчается, свойства стали возрастают. Если сталь длительное время выдерживать при температуре АС3 в окислительной атмосфере, то происходит образование окислов железа по границам зерен. Это так называемый пережег. Это не устранимый дефект, сталь необходимо переплавлять.
-----------------------------------------------------------------------
При нагреве до 727град. в стали превращений не происходит. Когда температура достигает 727град начинаются фазовые превращения. При этом должно произойти два процесса:
1. Ф0,025 (ОЦК) → А0,025 (ГЦК) – ПП(полиморфное превращение)
2. А0,025 + Ц6,67 → А0,8 (растворение углерода в решетке)
А обр-ся в результате полиморфного превращения Ф. Т.к. в одной перлитной колонии может образоваться несколько зародышей А, неизбежно измельчение размеров зерна. По окончанию превращения полученный размер зерна называется начальным зерном аустенита. При дальнейшем росте температуры начинается рост аустенитного зерна. Рост, в зависимости от состава стали, может идти по-разному. Если в стали не содержатся нерастворимые примеси, то зерно начинает расти с самого начала, называется наследственно крупнозернистой. Если в стали содержатся нерастворенные примеси, то до какой-либо температуры они сдерживают рост зерна, а после их растворения зерно интенсивно растет – наследственно мелкозернистая. Зерно А, полученное в результате ТО называется действительным зерном А. Действительное зерно зависит от состава стали и температуры нагрева. Температура нагрева для доэвтектоидной стали при фазовой перекристаллизации определяется из расчета: АС3+(30..50)град.С. для эвтектоидной и заэвтектоидной стали t определяется из сообношения: АС1+(50..70)град.С. Для доэвтектоидной и эвтектоидной стали эти температуры обеспечивают полную фазовую перекристаллизацию и называется полным отжигом. Для заэвтектоидной стали эта температура не обеспечивает полной фазовой перекристаллизации, т.к. в структуре присутствуют 2 фазы и такой вид обработки называют неполным отжигом. Полный отжиг для заэвтектоидных сталей не используется, т.к. при этом интенсивно растет зерно.
33. превращения в стали при охлаждении. Диаграмма изотермического превращения переохлажденного аустенита.
(распад аустенита)
сущность заключается в том, что при переходе через линию Аr1 образуется почти чистое железо и цементит.
А0,8 → Ф0,025 + Ц6,67
Процесс осуществляется с помощью двух реакций:
1. А0,8 → А0,025+Ц6,67
2. А0,0025 → Ф0,025
выделение угрерода из аустенита – процесс диффузионный и представляет собой процесс зарождения центров Ц и их последующего роста. Образование цементитных пластинок способствует образованию ферритной пластинки, т.к. соседние области обедняются углеродом. В результате из одного аустенитного зерна образуются несколько ферритных колоний, следовательно, размеры зерен уменьшаются.
Превращение аустенита в перлит можно изобразить в виде кинетической кривой превращения:
а-начало превращения, оа-инкубационный период 1-1,5%, в-конец превращения, ∆Т-const для строго определенной степени переохлаждения. Если взять различные степени переохлаждения и определить для каждой из них точки а и в то получим так называемые С-образные кривые превращения. (а1,в1 – для одной степени переохлаждения,а2,в2 – для другой). Различные степени переохлаждения получаются в зависимости от скорости переохлаждения, следовательно, получаются различные структуры распада. При скорости охлаждения 1-2град в мин.степень переохлаждения составляет 10-15град., такая скорость обеспечивается при охлаждении вместе с печью. При этом распад А происходит при t=700град., полученная структура называется пластинчатым перлитом, а обработка – отжигом. Сталь со структурой перлита имеет хорошую пластичность и низкую твердость. HB=180-200. Охлаждение со скоростью 1 град/сек дает степень переохлаждения 100-150град. Такую скорость обеспечивает охлаждение на воздухе. В результате получается более мелкий (дисперсный) перлит, называемый сорбитом. Твердость сорбита более высокая (НВ=250-280), такая термообработка называется нормализацией.
Охлаждение со скоростью 100-150 град/с обеспечивает степень переохлаждения 250-300град. в результате получаеца очень дисперсный перлит, называемый трооститом. (НВ=400-450). Такая ТО называется одинарной. При охлаждении можно достичь таких скоростей, когда превращения аустенита не происходит, т.е. А распадается на Ф и Ц. скорость охлаждения, когда кривая охлаждения касается С-образной кривой называется критической скоростью, в этом случае превращения А в П не происходит. Такая скорость обеспечивается при охлаждении в воде, степень переохлаждения больше 200град, а скорость охлаждения 300-500 град/сек. При этой степени переохлаждения скорость диффузии углерода в А очень мала, но ГЦК неустойчива и начинаются полиморфные превращения А без выделения углерода. При этом начинается бездиффузионное превращение аустенита в новую фазу – мартенсит.
А0,8%(ГЦК)→М0,8%(ОЦК)
Т.к. превращение бездиффузионное, углерод не успевает выделиться, возникают внутренние напряжения, повышается твердость. Особенности перехода А в М: 1. не сопровождается изменением состава, бездиффузионный. 2. кристалл.решетка обр-ся мартенсита закономерно ориетированна к крист.решетке аустенита. 3.решетка тетрагональная. 4. кристаллы М имеют пластинчатую форму и образуются почти мгновенно.
Все темы данного раздела:
Роль дислокации в упрочнении металлов. Способы повышения прочности металлов и сплавов.
Велико влияние дислокаций на прочность кристаллов. Благодаря дислокациям экспер. Определ предел текучести Ме в 1000 раз больше теоретич значения. При значит увелич плотности дислок и уменьшении их
Понятие о наклепе, текстуре деформации и анизотропии механических свойств.
Упрочнение Ме при деформировании наз-ют наклепом. Наклеп Ме увел-ся до момента разрыва образца, хотя растягивающ. Нагрузка изменяется от Рmax до Рк. Это объясняется появлением местного утонения. В
Возврат, полигонизация, рекристаллизация металлов и сплавов.
Возврат
явл-ся самой низкой температурной обработкой позволяющей воздействовать на структурные состояния деформированного металла. Различают две стадии возврата: ни
Понятие о гетерогенной структуре, твердом растворе и химическом соединении. Виды твердых растворов.
Система может быть гомогенной и состоять лишь из одной фазы, или гетерогенной, если состоит их 2 или нескольких фаз. Система может быть 1, 2-х и многокомпонентной (сталь = железо, углерод).
Правило фаз Гиббса и правило отрезков.
Состояние сплава зависит от внешних условий (температуры и давления) и характеризуется числом и концентрацией образовавшихся фаз. Закономерность изменения числа фаз в гетерогенных системах определя
Построение диаграмм состояния сплавов. Критические точки. Изотермы свободной энергии.
Строение сплава определяет его свойства, поэтому важно знать, как будет изменяться строение при изменении t и состава сплава. Зависимость между структурой сплава, его температурой, составом описыва
Диаграмма состояния сплава с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Дендритная ликвация.
Диаграммы состояния показывают изменения фазового состояния сплавов при изменении их состава и температуры, а также позволяют предсказывать свойства сплавов. Связь между составом сплава и его свойс
Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии и эвтектикой
Диаграмма состояния для двухкомпонентной системы, компоненты в которой образуют ограниченные твердые растворы, при этом в зависимости от типа диаграммы, диаграммы подразделяются на диаграммы с эвте
Диаграмма с перлитом.
Компоненты А,В, жидкост, a,b.
В отличие от эвтектической реакции при перитектической реакции жидкость взаимодействует с кристаллами выпавшей фазы с образованием кристаллов новой фазы.
Связь между типом диаграммы состояния и свойствами сплава.
Строение сплава определяет его св-ва,поэтому важно знать как будет изменяться строение при изменении температуры и состава сплава. Зависимость между структурой сплава,его составом и температурой оп
Упругая и пластическая деформация. Механизмы пластической деформации.
Под воздействием приложенных из вне нагрузок металлы могут деформироваться в упругой области (без остаточных явлений), а именно без изменения размеров и деформироваться пластически, когда изменяетс
Горячая деформация слитка.Влияние горячей пластической деформации на структуру и свойства металла.
Холодная деф. проводиться при тем-рах ниже тем-ры рекристаллиз. и сопровождается наклёпом (наготовка).Гор. деф. провод-ся при тем-рах выше тем-ры рекристаллиз. Пригорячей деф. наклёп
Примеси в стали и влияние их на свойства стали.
В сталях всегда присутствуют примеси, которые делятся на четыре группы.
1.Постоянные примеси: кремний, марганец, сера, фосфор.Марганец и кремний вводятся в процессе
Углеродистые стали.
Сплавы железа с углеродом с содержанием углерода до 2,14% называют сталями. Помимо углерода в углеродистые стали при выплавке попадают посторонние примеси: обусловленные тезнологическими процессами
Способы производства стали.
Различают бессемеровский, кислородно-конверторный, мартеновский и способ выплавки в дуговых и индукционных печах.
Бессемеровский способ в настоящее время практически не применяется в связи
Стали обыкновенного кач-ва.
Дешевые стали, в них допускается повышенное содержание вредных примесей, а также газонасыщенность и загрязненность неметаллическими включениями, т.к. они выплавляются по нормам массовой технологии.
Стали качественные и высококачественные
Эти стали характеризуются более низким, чем у сталей обыкновенного качества, содержанием вредных примесей (0,03 S и P). Они поставляются в виде проката. Поковок др. полуфабрикатов с гарантированным
Сверхпластичность металлов и сплавов.
Под сверхпластичностью понимают способность металла к незначительной пластической деформации (s=102-103%) в определенных условиях при одновременно малом сопротивлении деформированию (10° — 101 МПа)
Механические свойства металлов, определяемые при статических, динамических и циклических испытаниях.
Под механическими свойствами понимают характеристики, определяющие поведение металла (или другого материала) под действием приложенных внешних механических сил. К механическим свойствам обы
Превращения в стали при нагреве. Наследственно мелкозернистые и крупнозернистые стали.
Если эвтектоидную сталь, содержащую 0,8% углерода и имеющую структуру перлит нагреть выше Аc1 (7270С), то перлит превратится в аустенит с тем же содержанием углерода (0,8%).
Если доэвтекто
Рост зерна аустенита при нагреве.
В момент превращения перлита в аустенит образуется большое количество мелких зерен аустенита. При дальнейшем повышении температуры зерно аустенита начинает расти. Это обусловлено стремлением систем
Превращения в закаленной стали при нагреве после закалки. Отпуск стали. Обработка холодом.
При нагреве до t=80гр.,при t ниже 80гр.превращения происходят медленно. Суть превращений при нагреве закаленной стали. При температуре 120-200град. начинается распад аустенита, закл
Технология термической обработки. Отжиг, нормализация и закалка.
Основными видами термической обработки, различно изменяющими структуру и свойства стали и назначаемыми в зависимости от требований, предъявляемых к полуфабрикатам (отливкам, поковкам, прокату и т.
Закаливаемость и прокаливаемость. Способы закалки. Охлаждающие среды. Дефекты закалки.
Под закаливаемостью понимают способность стали к повышению твердости
Под прокаливанием понимают способность стали закаливаться на определенную глубину.
Глубина закаленной зоны явл
Химико-термическая обработка. Цементация и азотирование.
Такая операция, которая сопровождается изменением состава, а вместе с тем и свойств поверхностного слоя обрабатываемого изделия. Поверхностная обработка обеспечивает хорошее сочетание твердости пов
Химико-термическая обработка. Нитроцементация и цианирование. Диффузионная металлизация.
ХТО - это вит обработки, при котор имеется состав и и св-ва поверхностных слоев Ме. Прим для деталей работающих на износ, когда нужно чтобы поверх-ть была прочной, а сердцевина оставалась вязкой. П
Термомеханическая обработка.
ТМО заключается в сочетании пластической деформации стали в аустенитном состоянии с закалкой. Формирование структуры закаленной стали при тмо происходит в условиях повышенной плотности и оптимально
Деформируемые аллюминиевые сплавы, неупрочняемые термической обработкой. Марки, состав, свойства, область применения.
К этим сплавам относятся сплавы алюминия с марганцем или с магнием: АМг и Амц. Цифы в маркировке – это номер сплава, а не химический состав. Эти сплавы имеют малую прочность но высокую пластичность
Литейные аллюминиевые сплавы. Марки, состав, свойства, область применения.
Должны обладать хорошей жидкотекучестью, малой усадкой, малой склонностью к образованию пористости и горячих трещин. Хорошими литеными свойствами обладают сплавы, по составу близкие к эвтектическим
Термическая обработка алюминиевых сплавов. Отжиг, закалка, старение.
Для упрочнения алюминиевых сплавов применяют закалку и старение, а для устранения неравновесных структур и деформационных дефектов строения, снижающих пластичность сплава, - отжиг.
Закалка
Магний и его сплавы. Марки, состав, свойства, область применения. Особенности литья и термической обработки магниевых сплавов.
Магний – металл серебристо-белого цвета, не имеет полиморфных превращений и кристаллизуется в ГПУ решетку. Низкая плотность – 1,7 г/см3, tплав=651град. Хорошо обрабатывается резанием, воспринимает
Влияние легир. эл-тов.
Все легир. эл-ты упрочняют сталь. Часто наряду с повыш. прочности, повыш. пластичность, наприм. легир. Ni. Легир. эл-ты измен. кинетику распада А, сниж. скорость диффузии при всех тем-рах стали, по
Обозначение марок легир. сталей. Их клас-ция.
1. по равновесной структуре: 1.1.доэвтектоид. стали (в структуре избыточн. Ф);
1.2.эвтектоидн. (П); 1.3.заэвтект. (избыточн. вторичн. легир. карбиды); 1.4.ледебуритные (первичн. карбиды вы
Особенности поведения металлов и сплавов при высоких температурах.
Жаропрочность – способность противостоять агрессивной среде при высоких температурах. Если среда действительно газовая, то проблема сводится к окалености. Газы в зависимости от температуры ведут ся
Конструкционные цементуемые и улучшаемые легир стали.
Цементуемые стали. Для изготовления деталей упрочняемых цементацией и нитроцементацией применяют низколегированные стали с содержанием 0,15-0,25 реже до 0,3% С. Содержание легирующих элемент
Интрументальнве стали и твердые сплавы.
Интрум стали – углеродистые и легированные стали, обладающие высокой твердостью 63-65 HRC, красностойкостью(теплостойкостью) – способностью не уменьшать свою твердость при повышении температуры. Об
Превращения в стали при нагреве. Наследственно мелкозернистые и крупнозернистые стали.
Если эвтектоидную сталь, содержащую 0,8% углерода и имеющую структуру перлит нагреть выше Аc1 (7270С), то перлит превратится в аустенит с тем же содержанием углерода (0,8%).
Если доэвтекто
Рост зерна аустенита при нагреве.
В момент превращения перлита в аустенит образуется большое количество мелких зерен аустенита. При дальнейшем повышении температуры зерно аустенита начинает расти. Это обусловлено стремлением систем
Перегрев и пережег.
Если сталь выдерживать длительное время при высоких температурах, происходит интенсивный рост зерна. Это явление получило название – перегрев. Перегрев можно устранить дополнительной термической об
Хромистые и хромоникелевые нержавеющие стали. Их маркировка, структура и свойства. Особенности термической обработки этих сталей.
Хром должен быть растворен в стали. Если он образует карбиды, то сталь ржавеет. Для предотвращения в сталь добавляют Ti,Ta. В 20Х13, 40Х13, 95Х18 имеют мартенситную структуру. 12Х15 мартенситно-фер
Титан и его сплавы. Достоинства и недостатки, область применения. Структура титановых сплавов после охлаждения на воздухе.
Титан – металл серого цвета. Температура плавления 1668град.
Технический титан изготовляют 2х марок ВТ1-00 (99,53%), ВТ1-0 (99,46%). На поверхности легко образуется оксидная пленка, повыша
Термическая обработка титановых сплавов.
В зависимости от состава и назначения можно подвергать отжигу, закалке, старению и химико-термической обработке.
Чаще подвергают отжигу. Нагрев до 870-980град и далее выдержка при 530-660г
Медь и ее сплавы. Латуни, бронзы. Маркировка, состав, свойства, область применения.
Концентрация меди в земной коре 0,01%, в рудах в среднем 5%.Это металл красно-розового цвета без полиморфных превращений. Температура плавления 1083 град. Прочность 160 НПА. После прокатки и прессо
Новости и инфо для студентов