Реферат: Влияние температуры на пластичность металла

Термическойобработкой называют процессы, связанные с нагревом и охлаждением, вызывающиеизменения внутреннего строения сплава, и в связи с этим изменения физических,механических и других свойств.

Термической обработкеподвергают полуфабрикаты (заготовки, поковки, штамповки и т. п.) для улучшенияструктуры, снижения твердости, Улучшения обрабатываемости, и окончательноизготовленные детали и инструмент для придания им требуемых свойств.

В результате термической обработкисвойства сплавов могут меняться в очень широких пределах. Например, можнополучить любую твердость стали от 150 до 250 НВ (исходное состояние) до 600-650НВ (после закалки). Возможность значительного повышения механических свойств спомощью термической обработки по сравнению с исходным состоянием позволяетувеличить допускаемые напряжения, а также уменьшить размеры и вес детали.

Основоположником теории термическойобработки является выдающийся русский ученый Д.К. Чернов, который в середине ХIХ в.,наблюдая изменение цвета каления стали при ее нагреве и охлаждении ирегистрируя температуру «на глаз», обнаружил критические точки (точки Чернова).

Советские ученые достигли больших успеховв усовершенствовании уже известных и в разработке новых технологическихпроцессов термической обработки стали.

В развитии учения о термической обработке,в создании прогрессивных методов технологии термической обработки советскаянаука и практика занимают ведущее место.

Основными видами термической обработкистали являются отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

Отжиг стали.

Назначение отжига — снижение твердости,измельчение зерна (перекристаллизация), улучшение обрабатываемости, повышениепластичности и вязкости, снятие внутренних напряжений, устранение или уменьшениеструктурной неоднородности, подготовка к последующей термической обработке.

На результат отжига влияют следующие факторы:

1) скорость нагрева;

2) температура нагрева (отжига);                      

3) продолжительность выдержки притемпературе нагрева (отжига);

4) скорость охлаждения.

Скорость нагрева. Допустимая скорость нагрева зависит от химическогосостава стали. Чем больше в стали углерода и специальных примесей, тем менееона теплопроводна и, следовательно, тем медленнее следует ее нагревать.

Температура нагрева. Температуру нагрева устанавливают в зависимости отсодержания углерода и специальных элементов.

/> <td/>

/>

 
Полный отжиг

Полный отжиг характеризуется нагревом на20-30 град выше температуры интервала превращений и медленным охлаждением дотемпературы ниже интервала превращений (обычно до 400 — 5000С).Полному отжигу подвергают доэвтектоидные и эвтектоидную стали. Длязаэвтектоидных сталей целесообразным и практически применимым является неполныйотжиг. Полный отжиг применяют для перекристаллизации структуры вгорячодеформированных сталях и фасонном литье.

Отжиггорячедеформированной стали снижает прочность и повышает пластичность.

Если исходная структура трудно поддаетсяисправлению и полный отжиг не в состоянии улучшить структуру стали, топрименяют двойной отжиг. Первый высокий отжиг проводят при повышеннойтемпературе 950-1000° С.

Неполныйотжиг применяют преимущественно для заэвтектоидиой стали. Неполный отжигдоэвтектоидных сталей применяют для поковок, горячая обработка давлениемкоторых проведена правильно с получением удовлетворительной микроструктуры. Вэтом случае назначением неполного отжига является перекристаллизация перлита иснятие внутренних напряжений перед механической обработкой. Температура нагревапри неполном отжиге доэвтектоидных сталей 770 — 800о С.

Изотермический отжиг

При изотермическом отжигеаустенит превращается в феррито-цементитную смесь не при охлаждении вопределенном интервале температур, как это происходит при обычном полномотжиге, а вовремя выдержки при постоянной температуре. Для изотермическогоотжига сталь нагревают до оптимальной температуры и после выдержки быстроохлаждают до температуры немного ниже критической точки (650-7000С). При этой температуре сталь выдерживают до полного распада аустенита, азатем охлаждают на воздухе. Преимуществом изотермического отжига по сравнению собычным является значительное сокращение времени отжига и получение болееоднородной структуры.

Температура изотермической выдержкизначительно влияет на получающуюся структуру и свойства. С понижениемтемпературы, т.е. с увеличением степени переохлаждения аустенита, зернацементита измельчаются, и получается более дисперсный перлит.

Практически изотермический отжиг проводятв двух печах: в одной печи детали нагревают, затем их переносят в другую печь,имеющую температуру немного ниже.

Низкотемпературный отжиг.

Низкотемпературный отжиг (высокий отпуск)применяют главным образом для легированных сталей (хромистых, хромоникелевых идр.) для снятия внутренних напряжений и для снижения твердости. Фазоваяперекристаллизация при этом виде отжига отсутствует. Полного снятия внутреннихнапряжений достигают при нагреве до 6000С, поэтомунизкотемпературный отжиг можно проводить в температурном интервале от 6000С. Выдержка для снятия внутренних напряжений тем меньше, чем выше температуранагрева. Охлаждение после нагрева должно быть достаточно медленным, чтобы вновьне возникли внутренние напряжения.

Диффузионный отжиг(гомогенизация)

Этот отжиг характеризуется нагревом дотемпературы значительно выше температур интервала превращений (на 180 — 300° С)с последующим медленным охлаждением.

Такой отжиг применяют для выравниванияхимической неоднородности зерен твердого раствора путем диффузии, т.е.уменьшения микроликвации в крупных фасонных стальных отливках и слитках,главным образом легированной стали.

Диффузионный отжиг в связи с назначениемего сделать сталь однородной (гомогенной) иначе называется гомогенизацией.

Так как скорость диффузии увеличивается сповышением температуры, а количество продиффундированного вещества становитсятем больше, чем длительнее выдержка, то для энергичного протекания диффузиинеобходимы высокая температура и продолжительная выдержка.

Практически слитки нагревают до 1100 — 1150° С, выдерживают при этой температуре 12-15 ч, а затем медленно охлаждаютдо 250-200° С. Процесс диффузионного отжига продолжается около 80-100 ч.

В результате высокотемпературногодлительного отжига происходит рост зерна. Этот недостаток микроструктурыустраняют тем, что слитки подвергают горячей механической обработке, врезультате которой полностью уничтожается крупнозернистая структура литойстали; поэтому после гомогенизации слитки не подвергают отжигу для улучшенияструктуры.

Только в тех случаях, когда послегомогенизации слитки получаются с повышенной твердостью (например, слиткивысоколегированных сталей), проводят дополнительный низко температурный отжигпри 650-680° С.

НОРМАЛИЗАЦИЯ СТАЛИ

Нормализацией называютнагрев стали до температуры на 30-50 град выше верхних критических точек,выдержку при этой температуре и охлаждение на спокойном воздухе. При нагревенизкоуглеродистых сталей до температур нормализации происходят те же процессы,что и при отжиге, т.е. измельчение зерен. Кроме того, вследствие охлажденияболее быстрого, чем при отжиге, и получающегося в результате этогопереохлаждения, строение перлита более тонкое (дисперсное), и количествоэвтектоида (вернее, квазиэвтектоида) больше, чем при медленном охлаждении (приотжиге).

По сравнению со структурой отжигаструктура нормализации более мелкая, а механические свойства более высокие(повышенная прочность и твердость); это обеспечивается ускоренным охлаждением(на воздухе) по сравнению с медленным охлаждением (вместе с печью) при отжиге.

Еслипри охлаждении на воздухе образуется (в некоторых высоколегированных сталях) неперлит, а мартенсит — структура, характерная для закаленной стали, то такуютермическую обработку называют не нормализацией, а воздушной закалкой.

/>ЗАКАЛКА СТАЛИ

Закалкой называют нагрев стали вышекритической точки с последующим быстрым охлаждением. Обычно нагрев проводят на30-50 град выше линии GSK на диаграмме железо — цементит.

Назначение закалки — получение высокойтвердости или повышенной прочности. На результат закалки, как и отжига, влияютчетыре основных фактора – скорость нагрева, температура нагрева,продолжительность выдержки и скорость охлаждения.

Основным и решающимфактором является скорость охлаждения — твердость и физико-механическиесвойства стали связаны со скоростью охлаждения.

ОТПУСКЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ

Отпуском называют нагрев закаленной сталидо температуры ниже критической точки (7270С) с последующимохлаждением. Целью отпуска является частичное или полное устранение внутреннихнапряжений, снижение твердости и повышение вязкости. Отпуску подвергаютзакаленную сталь со структурой тетрагонального мартенсита и остаточногоаустенита.

еще рефераты
Еще работы по металлургии