Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Отпуск – нагрев закаленной стали до температур ниже АС1, выдержка и охлаждение. Цель отпуска – получение окончательной структуры и свойств стали. Отпуск основан на превращениях мартенсита при нагреве, в результате которых происходит изменение структуры и свойств стали.
Различают три вида отпуска: низкий, высокий и средний. Окончательная термообработка, назначаемая изделию для придания требуемых свойств, состоит из закалки и последующего отпуска. Закалку с низким отпуском применяют для деталей машин и инструмента, от которых требуются высокая твердость и износостойкость. Закалку с последующим средним отпуском – для изделий с повышенными упругими свойствами. Закалку с высоким отпуском (улучшение) – для деталей, работающих при повышенных динамических (ударных) и циклических нагрузках.
У10А
Сталь У10А содержит 1%С(углерода), высококачественная.
Из сталей У10-У13 изготавливают мелкие метчики, напильники, пилы. Термообработка: закалка + низкий отпуск, структура: Мотп+ЦII+АОСТ, твердость 62…63 HRC.
Углеродистые стали обладают малой прокаливаемостью и малой теплостойкостью (<200С).
При разработке составов конструкционных сталей и режимов их термической обработки нужно рассматривать в первую очередь такие способы, при которых пластические и вязкие свойства уменьшаются в минимальной степени. Применение закалки с последующим отпуском позволяет широко изменять прочностные свойства от максимальных, соответствующих закаленному состоянию, до минимальных, соответствующих отожженному. Повышение прочности, за счет температуры отпуска ведет к повышению порога хладноломкости и следовательно, уменьшению доли волокна в изломе и уменьшению работы распространения трещины. Путь повышения надежности стали при высокой прочности - это сочетание ее мелкозернистости, № 10 - 12 номер зерна (применение ВТМО) и уменьшение содержания вредных примесей, О + N < 200 анм, что достигается использованием чистой шихты и вакуумирования
Сталь 45 ( расшифровать марку, термообработка, структура, свойства, применение)
Сталь 45-качественная углеродистая сталь, содержит 0,45% С(углерода)
Термообработка: улучшение (нормализация), структура сорбит отпуска зернистый (сорбит пластинчатый+феррит). Обладают малой прокаливаемостью, применяются для осей шестерен, фланцев, крепежных деталей.
Кристаллизация – переход из жидкого состояния в твердое. Этот процесс обусловлен изменением свободной энергии системы (энергии Гиббса): термодинамически устойчивому состоянию соответствует меньшая свободная энергия.
При кристаллизации одновременно идут два процесса: образование зародышей (центров) кристаллизации и их рост. Зародыш меньшего размера будет растворяться в жидкой фазе.
По мере развития процесса кристаллизации зародыши растут свободно, правильной геометрической формы, при их соприкосновении форма нарушается. Металл приобретает поликристаллическую структуру, состоящую из кристаллов неправильной формы – зёрен. При малых степенях переохлаждения диффузионные процессы роста зародышей преобладают, их число невелико, и формируется крупнозернистая структура. С увеличением ΔТ диффузия атомов резко снижается, преобладает процесс роста числа зародышей и образуется мелкое зерно.
20Х
Содержит 0,2% С и 1% Cr
Низколегированная хромистая сталь. Структура сердцевины - нижний бейнит. Применение - поршневые пальцы, распределительные валы, крестовины карданного вала и др. Термообработка: цементация+закалка+низкий отпуск.
Механизмы пластической деформации:
скольжение;
двойникование;
межзеренное перемещение (зернограничное скольжение).
Скольжение состоит в сдвиге одной части кристалла относительно другой путем последовательного перемещения дислокаций. В металлах с плотноупакованной решеткой (К12, Г12) кроме скольжения, возможно двойникование – зеркально симметричное смещение одной части кристалла относительно другой.
Существует Холодная и горячая пластическая деформация
При пластической деформации поликристаллического металла, кроме того, происходит зернограничное скольжение, которое активизирует диффузию дислокаций, вакансий и межузельных атомов. Зерна удлиняются и дробятся, образуется волокнистая структура (рис.12).
При большой пластической деформации под влиянием внешних сил формируется текстура деформации – структура с преимущественной кристаллографической ориентировкой зёрен.
В таком состоянии металл анизотропен, т.е. имеет различные свойства в разных направлениях. Величину деформации характеризуют степенью пластической деформации : , где Н0 и Н – размер образца до и после деформации соответственно. С увеличением степени пластической деформации прочность и твердость повышаются, а пластичность уменьшается.
Сталь 40 ( расшифровать марку, термообработка, структура, свойства, применение)
Сталь 40-качественная углеродистая сталь, содержит 0,4% С(углерода)
Холодная пластическая деформация проводится при температуре ниже температуры начала рекристаллизации ТДЕФ<ТН.Р., она сопровождается наклепом.
Холодная деформация приводит к изменению формы зерен: зерна получают форму, вытянутую в направлении наиболее интенсивного течения металл
Металл приобретает волокнистое строение. Волокна с вытянутыми вдоль них неметаллическими включениями являются причиной неодинаковости свойств вдоль и поперек волокон. Одновременно с изменением формы зерен в процессе пластической деформации происходит изменение ориентировки в пространстве их кристаллической решетки.
При холодной пластической деформации происходит трехстадийное упрочнение металла.
40Х9С2 ( расшифровать марку, термообработка, структура, свойства, применение)
0,3% С, 9% Cr, 2% Si(кремния)
Легированная сталь. Термообработка: улучшение + закалка ТВЧ + низкий отпуск. Структура: на поверхности - МОТП+АОСТ, в сердцевине – СОТП. Применяются для шатунов, валов коробки передач, шатунных болтов, креплений маховика, крепежа и т.д.
Структура наклепанного металла – неравновесная. Для снятия наклепа его нужно нагреть, при этом протекают процессы возврата и рекристаллизации.
Возврат При нагреве до 0,2…0,3 ТПЛ без заметного изменения структуры и свойств снижаются внутренние напряжения, концентрация точечных дефектов, плотность дислокаций. Возврат сопровождается образованием субзерен – полигонов с относительно малой плотностью дислокаций, разделённых дислокационными границами.. Рекристаллизация Рекристаллизация – процесс зарождения и формирования новой равновесной структуры. Рекристаллизация возможна, если пластическая деформация больше критической (εкр=3..15%).
Первичная рекристаллизация. При температуре начала рекристаллизации ТН.Р.=αТпл [К], где α=0,3…0,4 - для чистых металлов, α= 0,5…0,7 - для сплавов, на границах деформированных зерен появляются зародыши и рост новых равноосных зерен (рис.14). При нагреве число зародышей интенсивно растет и образуется новая мелкозернистая структура.
Собирательная рекристаллизация – укрупнение рекристаллизованных зерен при нагреве с переходом металла в более устойчивое состояние с меньшей свободной энергией. В итоге формируется термодинамически устойчивая равновесная структура. Размер зерна после рекристаллизации зависит от температуры нагрева, времени выдержки и степени пластической деформации ε. Чем выше температура и время выдержки, тем крупнее зерно (рис.14). Чем больше ε, тем мельче зерно.
12Х13
0,12% С, 13% Cr
Термообработка: закалка+высокий отпуск, структура: сорбит отпуска+карбиды. Применяют их для работы в слабоагрессивных средах для деталей, подвергающихся ударным нагрузкам – клапанов гидравлических прессов, предметов домашнего обихода.
Классификация сталей
По назначению различают:
конструкционные стали общего назначения, к ним относят:
- строительные стали, предназначенные для строительных конструкций,
- машиностроительные стали – для деталей машин и механизмов;
конструкционные стали специального назначения для работы в особых условиях (повышенного износа, коррозии, высоких температур и т. д.);
инструментальные стали.
38ХМЮА ( расшифровать марку, термообработка, структура, свойства, применение)
0,38% C, 1% Cr, 1% Mo(молибдена), 1% Al, высококачественная сталь
Хромоалюминиевые (нитраллои): 38ХМЮА. Термообработка: улучшение+азотирование. Структура: на поверхности – карбонитриды легирующих элементов, в сердцевине – СОТП. Применяются для гильз цилиндров мощных двигателей, плунжеров топливной аппаратуры, игл форсунок.
Полиморфизм – свойство металла изменять свою кристаллическую решётку под влиянием внешних факторов (температура, давление).
Полиморфное превращение АФ происходит в сплавах с содержанием углерода менее 0,8%С. Начало превращения соответствует линии GS (А3), конец превращения – линиям GP и PS.
точка G – 910°С (А3) – температура полиморфного α↔γ превращения железа;
точка Р – предельная растворимость углерода в феррите (0,02% С);
ES – линия переменной растворимости углерода в аустените;
PQ – линия переменной растворимости углерода в феррите;
30Х13
0,3% С, 13% Cr
Стали 30Х13, 40Х13 относятся к мартенситному классу. Термообработка: закалка+низкий отпуск. Структура: мартенсит отпуска с высокой твердостью 50…60 HRC. Применяют их для хирургических инструментов, карбюраторных игл и т.п.
Зака́лка — вид термической обработки материалов, заключающийся в их нагреве выше критической температуры, с последующим быстрым охлаждением.
Чаще всего охлаждение осуществляется в воде или масле, но существуют и другие способы охлаждения: в псевдокипящем слое твёрдого теплоносителя, струёй сжатого воздуха, водяным туманом, в жидкую полимерную закалочную среду.
Различают закалку с полиморфным превращением, для сталей, и закалку без полиморфного превращения, для большинства цветных металлов.
Цель закалки – получение структуры мартенсита.
Структуры сталей после закалки:
доэвтектоидных - М+АОСТ,
эвтектоидной - М+АОСТ,
заэвтектоидных – М+АОСТ+ЦII.
40ХНМ
0,4% C, 1%Cr,1% Ni(никеля),1% Mo(молибдена)
Хромоникелевая сталь, Термообработка: улучшение, структура сорбит отпуска зернистый. Применение: валы, штоки, поршни, шаровые пальцы, шатуны, коленчатые валы.
Химико-термическая обработка (ХТО) - нагрев и выдержка металлических (а в ряде случаев и неметаллических) материалов при высоких температурах в химически активных средах (твердых, жидких, газообразных).
В подавляющем большинстве случаев химико-термическую обработку проводят с целью обогащения поверхностных слоев изделий определенными элементами. Их называют насыщающими элементами или компонентами насыщения.В результате ХТО формируется диффузионный слой, т.е. изменяется химический состав, фазовый состав, структура и свойства поверхностных слоев. Изменение химического состава обуславливает изменения структуры и свойств диффузионного слоя.
В зависимости от насыщающего элемента различают следующие процессы химико-термической обработки:
ХТО применяют с целью:
65Г
Ресорно-пружинная марганцевая сталь, Применяются для пружин, рессор и других упругих элементов.
Термообработка: закалка + средний отпуск. Структура - троостит отпуска. Свойства: высокие пределы упругости, текучести и выносливости. Рессорно-пружинные стали должны иметь высокую прокаливаемость, пластичность, вязкость, релаксационную стойкость.
Различают три вида отпуска: низкий, высокий и средний.
|
Виды отпуска |
Температура, °С |
Структура |
Свойства |
Применение |
|
Низкий |
150…250 |
Мотп |
HRC, σв |
Инструмент, подшипники, детали после ХТО и ТВЧ |
|
Средний |
350…500 |
Тотп |
σупр, σ-1 |
Рессоры, пружины |
|
Высокий |
500…680 |
Сотп |
КС |
Валы, оси, шатуны |
Р6М5
0.82 - 0.9%С, 6%В(бора), 5%Мо
Инструментальная сталь, применяют для режущего, измерительного инструмента, штампов холодного и горячего деформирования. Свойства:высокая твердость, что обеспечивается высоким содержанием углерода в сталях (более 0,7%С). термическая обработка: закалка и низкий отпуск.
Закалка – нагрев доэвтектоидной стали на 30..50°С выше АС3, заэвтектоидной - на 30..50°С выше АС1, выдержка и последующее охлаждение со скоростью выше критической
В зависимости от формы изделия, марки стали и нужного комплекса свойств применяют различные способы закалки:
Р18
прим.0,8%C, 18%В
Инструментальная сталь, применяют для режущего, измерительного инструмента, штампов холодного и горячего деформирования. Свойства:высокая твердость, что обеспечивается высоким содержанием углерода в сталях (более 0,7%С). термическая обработка: закалка и низкий отпуск.
Цементация – это вид химико-термической обработки, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом. Цель цементации - повышение твёрдости и износостойкости поверхности при сохранении вязкой сердцевины.
Цементации подвергают малоуглеродистые стали. После цементации в поверхностном слое находится до 0,8…1,1%С, содержание углерода плавно уменьшается по глубине до исходной его концентрации в стали. Соответственно меняется структура от поверхности вглубь слоя от заэвтектоидной, эвтектоидной к доэвтектоидной.
20Х
Содержит 0,2% С и 1% Cr
Низколегированная хромистая сталь. Структура сердцевины - нижний бейнит. Применение - поршневые пальцы, распределительные валы, крестовины карданного вала и др. Термообработка: цементация+закалка+низкий отпуск.
В реальных условиях охлаждения углерод в железоуглеродистых сплавах находится в метастабильной фазе в виде цементита Fe3C. Диаграмма Fe-Fe3C соответствует метастабильному равновесию системы железо-углерод.
Основные критические точки и линии диаграммы (рис. 19):
точка А – температура плавления чистого железа 1539°С;
точка D – температура плавления цементита 1250°С;
точка G – 910°С (А3) – температура полиморфного α↔γ превращения железа;
точка N – 1392°С (А4) – температура полиморфного γ↔δ превращения железа;
ABCD – линия ликвидус;
AJECF – линия солидус;
ES – линия переменной растворимости углерода в аустените;
PQ – линия переменной растворимости углерода в феррите;
точка Е – предельная растворимость углерода в аустените (2,14% С);
точка Р – предельная растворимость углерода в феррите (0,02% С);
Рис. 19. Диаграмма состояния железо-цементит (метастабильная)
Различают три группы сплавов железа с углеродом: техническое железо, стали и чугуны.
12Х18Н10Т
0,12%C, 18%Cr,10%Ni,1%Ti(титана)
Аустенитные хромоникелевые стали отличаются широким масштабом применения для различных изделий, работающих в агрессивных средах, в частности, в химической и пищевой промышленности. Термообработка: цементация+закалка+низкий отпуск. Структура на поверхности: МОТП+ЦII+АОСТ, твердость поверхности 58…64 HRC. Структура сердцевины зависит от химического состава стали.