спонсор раздела: 5% скидка при заказе: производство ограждений, звоните.

Термическая и термохимическая обработка сталей и чугуна

Термическая и термохимическая обработка является распространенным способом улучшения свойств стали. Различают следующие ее виды: закалку и отжиг. В основе лежит то, что при одном и том же составе при разных температурах устойчивыми оказываются различные кристаллические модификации и, меняя режим нагрева и охлаждения, можно фиксировать ту или иную структуру стали.

Закалка

Закалка предусматривает улучшение прочностных и пластично-вязких свойств стали, снижение порога хладноломкости и чувствительности к концентраторам напряжений.

Закалка заключается в нагреве стали на 30 — 50 °С выше точки Ас3 для доэвтектоидных или Ad для заэвтектоидных сталей, в выдержке до полной аустенизации стали и охлаждении ее (в воде или масле) со скоростью, обеспечивающей переход аустенита в мартенсит. Последний представляет собой пересыщенный твердый раствор углерода в a-Fe. Перестройка кристаллической решетки y-Fe в a-Fe происходит без выделения избыточных атомов углерода из аустенита. Поэтому кристаллическая решетка мартенсита сильно искажена и испытывает напряжения, обусловленные особенностями строения и увеличением удельного объема мартенсита по сравнению с аустенитом на 4,00 — 4,25 %.

Мартенсит хрупок, тверд и прочен (прочность 2600—2700 МПа при количестве углерода 0,6—0,8%). Однако достаточно полное мартенситное превращение возможно только для высокоуглеродистых и легированных сталей, обладающих повышенной устойчивостью охлажденного аустенита. При быстром охлаждении низкоуглеродистых строительных сталей (С < 0,25 %) происходит распад аустенита и образование высокодисперсной ферритно-цементитной структуры перлита-сорбита и троостита или низкоуглеродистого мартенсита и цементита (карбидов). Такая структура получила название — бейнит.

Он имеет повышенные прочность, твердость и выносливость по сравнению с продуктами распада аустенита в перлитной области — сорбитом и трооститом — при сохранении высокой пластичности, вязкости и пониженном пороге хладноломкости. Упрочнение стали закалкой с прокатного нагрева обусловлено тем, что динамическая рекристаллизация при прокатном нагреве проходит неполно и бейнит унаследует высокую плотность дислокаций, образовавшихся в деформированном аустените.

Сочетание пластической деформации стали в аустенитном состоянии с закалкой и отпуском позволяет значительно увеличить ее прочность (2200 — 3000 МПа), пластичность (6 — 8%) и вязкость (50 — 60%); устранить склонность к отпускной хрупкости, которая наблюдается при среднетемпературном отпуске легированной стали при температуре 300 —400 °С. Закалка может быть прерывистой в двух средах: быстро в воде до температуры начала мартенситного превращения и в масле или на воздухе для уменьшения внутренних напряжений; и может быть ступенчатой с выдержкой изделия в закалочной среде, в результате остается больше аустенита и уменьшаются объемные изменения и возможность образования трещин.

Отпуск

Отпуск является заключительной операцией термической обработки стали, после которой она приобретает требуемые свойства. Он заключается в нагреве закаленной стали до температуры ниже точки Асl, , в выдержке при заданной температуре и охлаждении с определенной скоростью. Обычно это медленный нагрев, выдержка при этой температуре и медленное охлаждение на воздухе. Цель отпуска — снижение уровня внутренних напряжений и повышение сопротивления разрушению. Мартенсит и остаточный аустенит — неравновесные фазы. Они распадаются при переходе стали в устойчивое состояние с образованием ферритно-цементитной структуры. Распад носит диффузионный характер и поэтому зависит от температуры отпуска. Различают три его вида: низкотемпературный (низкий) с нагревом до температуры 250 °С; среднетемпературный (средний) с нагревом в интервале 350 — 500 °С и высокотемпературный (высокий) с нагревом при температуре 500 — 600 °С.

Отпуск влияет на свойства стали. Карбиды в троостите и сорбите отпуска имеют зернистую, а не пластинчатую, как при распаде переохлажденного аустенита, форму. Это повышает дефор-мативные свойства и ударную вязкость, а при одинаковой пластичности и прочность.

Отжиг

Отжигом называют термическую обработку стали, получившей неустойчивое состояние в предыдущей обработке, путем нагревания выше критических точек Асl, и Асз и медленного охлаждения вместе с печью, что приводит ее в более устойчивое состояние. Часто отжиг является окончательной термической операцией и называется отжиг I и II рода.

Рекристаллизационный отжиг применяют для снятия наклепа деформированного металла нагревом его до температуры плавления (0,4 — 0,5 Тпл), выдерживанием при этой температуре и охлаждением. Различают холодную и горячую деформации. Холодную проводят при температуре ниже порога рекристаллизации, а горячую — выше, обычно при 0,7 — 0,75 Тпл (Т^ — температура плавления по абсолютной шкале температур). Рекристаллизация при холодном деформировании называется статической, а при горячем — динамической, характеризующейся остаточным «горячим наклепом», полезно используемым для закатки с прокатного нагрева. При статической рекристаллизации происходит резкое снижение прочности и твердости наклепанного материала и повышение деформативности, что необходимо для холодной деформации (прокатки, штамповки, волочения). Помимо рекристаллизации феррита при отжиге может происходить коагуляция и сфероидизация цементита, повышающая пластичность стали.

Отжиг I рода осуществляют для снятия остаточных напряжений при температуре 550 — 650 °С в течение нескольких часов. Он предотвращает коробление сварных изделий после резания, правки и т.д.

Отжиг II рода предусматривает нагрев стали выше критических точек Ас, и Асз, выдержку и медленное охлаждение. Фазовые превращения a<->y-Fe имеют при этом решающее значение. Различают полный, изотермический и неполный отжиг.

Полному отжигу подвергают отливки, поковки, сортовой и фасонный прокат из 0,3 — 0,4 % доэвтектоидной стали при температуре на 30 — 50 °С выше точки Асз. После завершения фазовых превращений изделия медленно охлаждают до полного распада аустенита и образования мелкозернистой ферритно-цементитной структуры, обеспечивающей высокую пластичность и изотропность свойств. Для защиты металла от окисления и его обезуглероживания отжиг ведут в защитной атмосфере, состоящей из 2 % СО; 2 % Н2 и 96 % N2.

Изотермическому отжигу подвергают штампованные детали, сортовой и фасонный прокат из обычной и легированной стали. Он отличается от полного отжига наличием изотермической выдержки в течение 3 —6 ч при температуре 660 —680 °С, сокращением длительности процесса и получением более однородной фер-ритно-перлитной структуры стали с заданными свойствами.

Неполный отжиг применяют для улучшения обрабатываемости углеродистых и легированных сталей резанием и для повышения пластичности перед холодным деформированием. Нагрев сталей производят до температуры на 10 — 30 °С выше точки АС1 с последующей изотермической выдержкой 4 —6 ч при температуре 660 — 680 °С при охлаждением на воздухе. При этом происходит неполная перекристаллизация перлита и феррита, в результате которой образуется зернистая (сфероидальная) форма перлита вместо пластинчатой, и отжиг называют сфероидизацией.

Сталь с зернистым перлитом (цементитом) имеет более низкую прочность и твердость по сравнению с пластинчатым, но повышенную пластичность.

Нормализация

Нормализация предусматривает нагрев сортового проката из до- и заэвтектоидной конструкционной стали до температуры на 40 — 50 °С выше точек Асз и АС1, непродолжительную выдержку и охлаждение на воздухе. Она вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали, снимает внутренние напряжения, повышает пластичность и ударную вязкость. Ускоренное охлаждение на воздухе приводит к распаду аустенита при более низких температурах, частичному образованию мартенсита или бейнита (в легированных сталях) и высокодисперсного перлита-сорбита или троостита.

Нормализация широко применяется для улучшения свойств низкоуглеродистых строительных сталей, заменяя отжиг. Для сред-неуглеродистых и легированных сталей она сочетается с высоким отпуском при температурах ниже порога рекристаллизации, обычно производится на изделиях полученных прокаткой, ковкой или отливкой.

спонсор раздела: Интеграция систем. Технический Обслуживание систем монтаж пожаротушения.
  1. Сведения о базировании деталей в приспособлении. Часть 2
  2. Сведения о базировании деталей в приспособлении. Часть 1
  3. Технология сварочного производства
  4. Устойчивость сжатых стержней (стоек)
  5. Понятия о расчетах прочности
  6. Свойства стали при сжатии
  7. Структура и прочность стали
  8. Основы проектирования конструкций
  9. Изготовление сварных конструкций
  10. Марки припоев
  11. Пайка с нагревом ТВЧ
  12. Припои
  13. Сведения о пайке
  14. Оборудование
  15. Применение сварки трением и режимы
  16. Сварка трением
  17. Контактная электросварка
  18. Сварка бронзы
  19. Сварка латуни
  20. Газовая сварка меди
  21. Автоматическая сварка меди
  22. Ручная дуговая сварка меди покрытыми электродами
  23. Сварка меди угольным электродом
  24. Сварка меди
  25. Газовая сварка алюминия
  26. Аргоно-дуговая сварка алюминия
  27. Автоматическая сварка алюминия по флюсу
  28. Сварка алюминия покрытыми электродами
  29. Сварка алюминия угольным электродом
  30. Особенности сварки алюминия, меди, латуни, бронзы
  31. Сварка алюминия, меди, латуни, бронзы
  32. Пайкосварка чугуна латунными припоями
  33. Пайкосварка чугуна чугунным припоем
  34. Холодная сварка
  35. Горячая сварка
  36. Чугун и его свариваемость. Часть 2
  37. Чугун и его свариваемость. Часть 1
  38. Плазменно-порошковая наплавка
  39. Вибродуговая наплавка
  40. Материалы для механизированной наплавки
  41. Материалы для электродуговой наплавки
  42. Назначение и способы наплавки
  43. Аргоно-дуговая сварка стали
  44. Электрошлаковая сварка (ЭШС)
  45. Сварка под флюсом. Часть 2
  46. Сварка под флюсом. Часть 1
  47. Порошковая сварочная проволока
  48. Механизмы подачи сварочной проволоки. Часть 2
  49. Механизмы подачи сварочной проволоки. Часть 1
  50. Технология дуговой сварки
  51. Машинная кислородная резка
  52. Устройство газовых резаков. Часть 3
  53. Устройство газовых резаков. Часть 2
  54. Устройство газовых резаков. Часть 1
  55. Кислородная резка. Часть 2
  56. Кислородная резка. Часть 1
  57. Газовая сварка. Часть 3
  58. Газовая сварка. Часть 2
  59. Газовая сварка. Часть 1
  60. Обращение с горелкой
  61. Горелки для газов - заменителей ацетилена
  62. Заменители ацетилена. Часть 2
  63. Заменители ацетилена. Часть 1
  64. Горелки для сварки. Часть 2
  65. Горелки для сварки. Часть 1
  66. Рукава (шланги) для газов
  67. Предохранительные газовые затворы. Часть 2
  68. Предохранительные газовые затворы. Часть 1
  69. Переносные генераторы для получения ацетилена. Часть 5
  70. Переносные генераторы для получения ацетилена. Часть 4
  71. Переносные генераторы для получения ацетилена. Часть 3
  72. Переносные генераторы для получения ацетилена. Часть 2
  73. Переносные генераторы для получения ацетилена. Часть 1
  74. Редукторы для регулирования газов. Часть 2
  75. Редукторы для регулирования газов. Часть 1
  76. Вентили баллонов
  77. Баллоны для кислорода
  78. Баллоны для пропан-бутана
  79. Баллоны для ацетилена. Часть 2
  80. Баллоны для ацетилена. Часть 1
  81. Оборудование и технология газопламенной обработки металла, общие сведения. Часть 2
  82. Оборудование и технология газопламенной обработки металла, общие сведения. Часть 1
  83. Металлические материалы
  84. Защита металлов от коррозии
  85. Твердые металлокерамические сплавы и керметы
  86. Металлические конструкции
  87. Кровельные металлические материалы
  88. Титан и его сплавы
  89. Сплавы меди
  90. Алюминиевые сплавы
  91. Цветные металлы
  92. Свойства чугуна
  93. Арматурная сталь
  94. Сортамент
  95. Конструкционные строительные стали
  96. Химико-термическая обработка стали
  97. Термическая и термохимическая обработка сталей и чугуна
  98. Обработка строительных сталей и чугуна, их виды
  99. Свойства сплавов
  100. Строение и свойства металлов

1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6