Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.
термічний сталь нагрів метал
В умовах розвитку темпів сучасного виробництва зростає роль термічної обробки, як основного способу отримання сталей із заданою структурою і механічними властивостями. Отримані в результаті термічної обробки деталі і інструменти мають широке застосування практичний у всіх сферах життя людини.
У Росії зміцнення термічною обробкою піддаються до 10% виплавлюваних марок сталі. Для машинобудування же обсяг термічного переділу перевищує 35% стали, споживаної даною галуззю. Зміцнення піддаються як деталі приладів, різноманітних деталей машин так і великі елементи устаткування різного профілю нетрадиційними, транспортного, енергетичного виробництв.
Основними видами термічної обробки є отжиг, гарт, нормалізація і відпустку, а також термомеханічна обробка стали.
У даній роботі розгляду підлягають основні аспекти теорії і технології термічної обробки стали з докладним розглядом перерахованих вище способів термічного зміцнення сталей.
1.Теоретические основи термічної обробки сталі
Під т ерміческой обробкою (ТО) мають на увазі процеси теплий про вого впливу на об'єкт обробки за певними режимами з метою зміни його структури і властивостей.
При термічній обробці сталей і сплавів особлива увага приділяється таким параметрам як температура t і час. З огляду на це пр про процес термічної обробки сталей і сплавів зображують у вигляді графіка, представленого на рис УНК е 1 .1.
Малюнок 1.1. Графік (режим) простий термічної обробки
З малюнка 1.1 можна виділити наступні основні параметри термічної обробки:
- максимальна температура нагріву tmax до якої був нагрітий сплав при термічній обробці металів і сплавів;
- швидкість нагріву хнагр. швидкість охолодження Хохлов. а також час витримки сплаву В,
Даним графіком характерний для будь-якого процес термічної обробки сталей і сплавів.
Результатом термічної обробки сталей і сплавів є зміна властивостей сплаву, обумовлені фазовими перетвореннями в сплавах. Тому при виборі режиму термічної обробки сталей і сплавів користуються його діаграмою стану [1-2].
Виділяють чотири основні групи термічної обробки [3]:
1) Попередня обробка. Сприяє переведенню метал в нестійкий стан. Так, наприклад наклеп створюється при холодній пластичній деформації і викликаний спотворенням кристалічної решітки. Дифузійні процеси при затвердінні не встигають протікати, і склад металу виявляється неоднорідним. Нерівномірний додаток напруг або швидке охолодження приводять до нерівномірного розподілу пружної деформації. Нестійкий стан при кімнатній температурі зберігається довго, так як теплового руху атомів при кімнатній температурі недостатньо для переходу в стійкий стан.
Збільшенні теплової рухливості атомів в результаті нагрівання призводить до того, що процеси, що призводять метал в стійкий стан (зняття напружень, зменшення спотворень кристалічної решітки, рекристалізація, дифузія), досягають помітних швидкостей.
Відпал сталей і сплавів завжди пов'язаний з безпосереднім нагріванням металу, який дозволяє перевести структуру до більш стійкого стану.
2) Зміна в будові сплаву. Так як при нагріванні вище критичної температури відбувається фазовий перетворення (розчинення другої фази, аллотропіческое перетворення, і т.д.). При подальшому охолодженні відбудеться зворотне перетворення. Якщо охолодження досить повільне, то перетворення буде повне і фазовий склад буде відповідати рівноважного стану.
Нагрівання вище температур фазового перетворення і охолодження з малою швидкістю, призводить сплав до структурному рівноваги. Така термічна обробка називається відпалом другого роду.
3. Якщо в сплаві при нагріванні відбуваються фазові зміни, то повнота зворотного (при охолодження) перетворення залежить від швидкості охолодження. Така операція називається загартуванням. Загартування не фіксує зовсім стан сплаву, стійке при високих температурах. Тому граничний випадок гарту, коли стан сплаву, характерне для високих температур, фіксується, називається істинної загартуванням, на відміну від загартування в ширшому сенсі, коли фіксується стан сплаву при високій температурі, а його стадія структурного перетворення (розпаду), при якій в сплаві не досягнуто ще рівноважний стан.
4) Навіть без всякого температурного впливу в сплаві можуть відбуватися процеси, які наближають його до рівноважного стану. Нагрівання металу, що збільшує рухливість атомів, сприяє цим перетворенням. При підвищенні температури загартований сплав все більше наближається до рівноважного стану. Така обробка називається відпусткою. Старінням називають відпустку при невисокому нагріванні або кімнатній температурі. І при відпалі першого роду, як і при відпустці, структура сталей і сплавів наближається до стану рівноваги. Початкова стадія обох випадків характеризується нестійким станом, тільки для відпалу 1-го роду дане стан було результатом попередньої обробки, при якій, не відбувалося фазових перетворень, а для відпустки - передувала загартуванням. Відпустка зазвичай застосовується для зняття термічних напруг після гарту [2].
Крім представлених раніше основних видів термічної обробки, є ще один поширений спосіб поєднує термічну обробку з механічною технологією.
Під термомеханічної хіміко-термічною обробкою сталей і сплавів на увазі деформацію і подальшої термічної обробки, що зберігає в тій чи іншій формі результати наклепу.
При термічній обробці сталей і сплавів відбувається превращ е ня, що протікає в часі, і неможливо встановити, яка зміна вносить час, якщо невідомо, яке стійке стан сплаву.
Діаграма стану показує, яким видам термічної обр а ботке сталей і сплавів може бути підданий сплав і в яких темпер а турне інтервалах слід проводити обробку.
При вивченні кристалізації було встановлено, що цей процес відбувається внаслідок того, що при умовах, що змінилися одне стан, наприклад кристалічна, стійкіше, ніж інше, наприклад рідке.
Фазові перетворення, які відбуваються в стали, також викликані тим, що внаслідок мінливих умов, наприклад температури, один стан виявляється менш стійким, ніж інше.
При розгляді структурних перетворень в сталях і сплавах виділяють три основні структури:
- аустенит (А) - твердий розчин вуглецю в пана залозі Fег (С);
- перліт (П) - евтектоїдна суміш з одночасно утворюються фериту і карбіду Feб + Fе3 С (мізерно малою рівноважної розчинність вуглецю в фериті нехтуємо).
При термічній обробці стали спостерігаються чотири основних перетворення.
1 Перетворення перліту в аустеніт, що протікає вище точки А1. вище температури стабільної рівноваги аустеніт - перліт; при цих температурах з трьох основних структур мінімальної вільної енергією володіє аустенит (рис. 3):
2 Перетворення аустеніту в перліт, що протікає нижче А1:
2. Технологічні аспекти термічної обробки стали
Для більшості марок сталей температура гарту визначається положенням критичних точок А1 і А3.Термічна обробка сталей і сплавів є важливою операцією при виготовленні виробів із заданими механічними властивостями. Завдяки термічної обробки сталі і сплавів можна отримати високі механічні та експлуатаційні властивості виробів, що витримують необхідні умови для роботи сучасних деталей і інструментів.
Фазові перетворення є основними процесами, які розглядаються в теорії термічної обробки сталей і сплавів. Виділяють наступні фазові перетворення:
- з перліту в аустеніт, що відбувається при нагріванні стали;
- з аустеніту в перліт при охолодженні;
Виділяють наступні види термічної обробки сталей і сплавів, а саме отжиг першого і другого роду, нормалізація, гарт, відпустка). Відмінність між видами термічної обробки сталі і сплавів полягає в зміна структури і властивості стали, які необхідно надати готовим виробам, стосовно області використання.
1) Гуляєв, А.П. Металознавство: Учеб. для вузів. - 6-е изд. перераб. і доп. - М. Металургія, 1986.
2) Лахтін, Ю.М. Леонтьєва В.П. Матеріалознавство: Учеб. для машиностр. вузів. - 2-е вид. перераб. і доп. - М. Машинобудування, 1980.
6) Травін О.В. Травіна Н.Т. Матеріалознавство: Учеб. для втузів. - М. Металургія, 1989.
7) Новиков, І.І. Теорія термічної обробки металів. - 3-е изд. перераб і доп. - М. Металургія, 1978.
8) Металознавство і термічна обробка стали: Справ. Вид. - 3-е изд. перераб. і доп. / Под ред. Бернштейна М.Л. Рахштадта А.Г. - М. Металургія, 1983.
Розміщено на Allbest.ru