Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Диаграмма изотермического превращения аустенита

Читайте также:
  1. Влияние температуры и давления на скорость и степень превращения обратимой экзотермической реакции синтеза аммиака. Линия оптимальных температур (ЛОТ)
  2. Вопрос 6. Диаграмма "сущность-связь".
  3. Диаграмма 3. Структура производственной себестоимости продукции в ЗАО ПЗ «Семеновский» за 2012 г
  4. Диаграмма 4. Структура производственной себестоимости продукции в ЗАО ПЗ «Семеновский» за 2013 г
  5. Диаграмма ассортиментного состава товаров и динамики изменения
  6. Диаграмма состояния
  7. Еxcelде диаграмма құру
  8. Задача 7.1. ДИАГРАММА ПАРЕТО
  9. Интерпретация зависимости превращения реагента от Т при протекании эндотермической и экзотермической обратимой каталитической реакции.

На рис. 10 представлена диаграмма изотермического пре­вращения аустенита стали, содержащей 0,8% углерода.

По оси ординат откладывается температура. По оси абс­цисс — время.


°- 600 о; | 500 I §_ 400 | 300 а ё 200
15 40 44 "8 53 ^ 60 64 66
 

 

Для изучения изотермического превращения аустенита небольшие образцы стали нагревают до температур, соответ­ствующих существованию стабильного устенита, т. е. выше критической точки, а затем быстро охлаждают, например до +700, +600, +500, +400, +300 °С и т. д., и выдерживают при этих температурах до полного распада аустенита. Изотерми­ческое превращение аустенита эвтектоидной стали происхо­дит в интервале температур от +727 до +250 °С (температуры начала мартенситного превращения — Мн). На диаграмме — две С-образные кривые. Кривая I указывает время начала превращения, кривая II — время конца превращения пере­охлажденного аустенита. Период до начала распада аустенита называют инкубационным. При +700 °С превращение аусте­нита начинается в точке а и заканчивается в точке Ь, в ре­зультате этого процесса образуется перлит. При температуре +650 °С распад аустенита происходит между точками а1жЪ1. В этом случае образуется сорбит — тонкая (дисперсная) ме­ханическая смесь феррита и цементита. Сталь, в которой до­минирует структура сорбита, имеет твердость 30—40 НКС. Такая сталь обладает высокой прочностью и пластичностью. Устойчивость аустенита в значительной мере зависит от сте­пени переохлаждения. Наименьшую устойчивость аустенит имеет при температурах, близких к +550 °С. Для эвтектоид­ной стали время устойчивости аустенита при температурах от


+ 550 до +560 °С — около 1 с. По мере удаления от температу­ры +550 °С устойчивость аустенита возрастает. Время устой­чивости при +700 °С составляет 10 с, а при +300 °С — около 1 мин. При охлаждении стали до +550 °С (точки начала и кон­ца распада — а2 и Ъ2 соответственно — на диаграмме) аусте­нит превращается в троостит — смесь феррита и цементита, которая отличается от перлита и сорбита высокой степенью дисперсности составляющих и обладает повышенной твер­достью (40—50 НКС), прочностью, умеренной вязкостью и пластичностью. Ниже температуры +550 °С в результате про­межуточного превращения аустенита (в температурном интер­вале, расположенном ниже перлитного, но выше мартенси-тного превращения) образуется структура бейнита, состоящая из смеси насыщенного углеродом феррита и карбидов (це­ментита). При медленном охлаждении аустенит превращает­ся в перлит, а при большой скорости охлаждения переохлаж­денный аустенит полностью переходит в сорбит. При еще больших скоростях охлаждения образуется новая структура — троостит. При наибольших скоростях охлаждения образуется только мартенсит, т. е. пересыщенный твердый раствор угле­рода в а-железе. Скорость охлаждения, при которой из аусте­нита образуется только мартенсит, называют критической скоростью закалки. Аустенит, который сохраняется в структу­ре стали при комнатной температуре наряду с мартенситом, называют остаточным. Закаленные высоколегированные стали содержат остаточный аустенит в больших количествах, а низ­коуглеродистые его почти не имеют.

4. Виды и разновидности термической обработки: отжиг, закалка, отпуск, нормализация

Термическую обработку металлов и сплавов, а также изде­лий из них применяют для того, чтобы вызвать необратимое изменение свойств вследствие необратимого изменения струк­туры.

Термическая обработка подразделяется на следующие ви­ды: собственно термическая, химико-термическая и деформа­ционно-термическая. Собственно термическая обработка не предусматривает какого-либо иного воздействия, кроме тем­пературного. Если при нагревах изменяется состав металла


(сплава) — его поверхностных слоев — в результате взаимодей­ствия с окружающей средой, то такая термическая обработка называется химико-термической (ХТО), а если наряду с тем­пературным воздействием производится еще и деформация, вносящая соответствующий вклад в изменение структуры, то такая термическая обработка называется деформационно-тер­мической. В свою очередь деформационно-термическая обра­ботка подразделяется на термомеханическую (ТМО), меха-нотермическую (МТО) и др.

Разные виды деформационно-термической обработки раз­деляются в зависимости от характера фазовых превращений и способа деформации.

Собственно термическая обработка подразделяется на: отжиг первого и второго рода, закалку с полиморфным пре­вращением и закалку без полиморфного превращения, от­пуск и нормализацию.

Отжиг вообще — это процесс термической обработки, при котором металл сначала нагревают до определенной темпе­ратуры, выдерживают заданное время при этой температуре, а затем медленно охлаждают, чаще всего вместе с печью. От­жиг первого рода — нагрев металла, который имеет неустой­чивое состояние в результате предшествовавшей обработки (кроме закалки), приводящий металл в более устойчивое состояние. Основные подвиды: гомогенизационный отжиг, рекристаллизационный отжиг, отжиг для снятия внутренних напряжений. Отжиг второго рода — нагрев выше температу­ры превращения с последующим медленным охлаждением для получения стабильного структурного состояния сплава.

Закалка с полиморфным превращением — нагрев выше температуры полиморфного превращения с последующим достаточно быстрым охлаждением для получения структурно-неустойчивого состояния. Закалка без полиморфного превра­щения — нагрев до температур, вызывающих структурные изменения (чаще всего для растворения избыточной фазы) с последующим быстрым охлаждением для получения струк­турно-неустойчивого состояния — пересыщенного твердого раствора. Отпуском называется процесс термической обра­ботки, при котором закаленная сталь нагревается ниже кри­тической точки Асх, выдерживается определенное время, а за­тем охлаждается.


Нормализация — один из видов термической обработки. При нормализации сталь нагревают до температур, на 30—50 °С превышающих верхние критические температуры, затем вы­держивают необходимое время, а потом охлаждают на спо­койном воздухе для получения тонкопластинчатой перлит­ной структуры. От отжига нормализация отличается более быстрым охлаждением.

5. Поверхностная закалка

Поверхностной называется такая закалка, при которой вы­сокую твердость приобретает лишь часть поверхностного слоя стали или сплава. Она отличается от других способов за­калки методом нагрева.

При такой обработке до температуры закалки нагревают только поверхностный слой изделия. Причем при быстром охлаждении лишь этот слой подвергается закалке. Остальная часть не закаливается и сохраняет структуру и свойства, кото­рые были до закалки. В настоящее время наибольшее распро­странение получила поверхностная закалка с индукционным нагревом токами высокой частоты. Этот метод термической обработки создает предпосылки для комплексной механиза­ции и автоматизации процесса закалки.

Индукционный нагрев металла достигается путем инду­цирования вихревых токов, которые сосредоточиваются в по­верхностном слое изделия и нагревают его на определенную глубину. Продолжительность нагрева токами высокой часто­ты весьма мала — она исчисляется секундами. При закалке небольших изделий производят нагрев и охлаждение всей их поверхности. Закалку изделий значительной длины проводят непрерывно-последовательным нагревом. Для охлаждения применятся вода.

Для поверхностной закалки крупных изделий в единичном и мелкосерийном производстве, а также при ремонтных рабо­тах применяют нагрев пламенем, чаще всего ацетиленокисло-родным, температура которого равна +3150 "С. При этом ме­тоде закалки толщина закаленного слоя составляет 2—5 мм, твердость его такая же, как при обычной закалке.

В крупносерийном и массовом производстве при устано­вившемся технологическом процессе, когда длительное вре-


мя изготавливаются одни и те же изделия из стали определен­ных марок например ведущие колеса гусеничных тракторов, используется поверхностная закалка в электролите — 14— 16%-ном водном растворе кальцинированной соды. Закали­ваемое изделие присоединяют к отрицательному полюсу гене­ратора постоянного тока и опускают в ванну с электролитом.

Погруженное на заданную глубину изделие нагревается за несколько секунд, после чего ток выключают. Как правило, тот же электролит является и охлаждающей средой.

При нагреве в электролите происходят электролитические и электроэрозионные процессы, которые очищают нагре­ваемую поверхность изделий от окисных пленок, ухудшаю­щих теплопередачу. Скорость нагрева в электролите — до + 150 "С/с.

Существует еще метод импульсной поверхностной закал­ки. При нем применяют высокочастотные генераторы, рабо­тающие в импульсном режиме, конденсаторы, аппаратуру для точечной сварки или лазерные установки. Такая закалка позволяет исключить деформации, трещины, повысить кор­розионную стойкость деталей, заменить в некоторых случаях легированную сталь на углеродистую.

Кроме вышеперечисленных способов поверхностной за­калки, применяется поверхностная закалка в псевдоожижен-ной среде. Псевдоожиженная среда («кипящий» слой) представ­ляет собой твердые частицы кварцевого песка или другого сыпучего материала, интенсивно перемешиваемого воздуш­ным или газовым потоком. Эту же среду используют и для охлаждения.

6. Химико-термическая обработка: цементация, нитроцементация

Для изменения химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя деталей осуществляется их тепловая об­работка в химически активной среде, называемая химико-термической обработкой. При ней происходят следующие процессы: распад молекул и образование атомов диффунди­рующего элемента (диссоциация), поглощение атомов по­верхностью (адсорбция) и проникновение атомов вглубь ме­талла (диффузия). Цементация — диффузионное насыщение


поверхностного слоя детали углеродом. После цементации выполняется термическая обработка — закалка и низкий от­пуск. Такие детали должны иметь твердую закаленную по­верхность, хорошо сопротивляющуюся истиранию, и вязкую сердцевину, способную выдерживать динамические нагрузки.

Цементации подлежат детали из стали, содержащей до 0,3% углерода. Поверхность деталей насыщается углеродом в пределах от 0,8 до 1% цементации, осуществляется в твер­дых, жидких и газообразных средах. В качестве карбюризато­ра в частности служит смесь древесного угля (60—90%) и углекислых солей бария (ВаС03) и натрия (МаС03).

При нагреве углерод древесного угля соединяется с кис­лородом воздуха, образуя окись углерода (СО), которая раз­лагается с образованием атомарного углерода, диффундирую­щего в деталь:

2СОСО. + С

2 атомарный

С повышением температуры и времени выдержки толщина цементированного слоя увеличивается, глубина его достигает 0,5—2 мм на каждые 0,1 мм толщины слоя, требуется выдерж­ка около 1 ч. При массовом и крупносерийном производствах хорошие результаты дает газовая цементация в специальных герметически закрытых печах. По сравнению с цементацией в твердом карбюризаторе газовая цементация дает возмож­ность повысить скорость процесса, увеличить пропускную способность оборудования и производительность труда.

После цементации детали подвергают термической обра­ботке для обеспечения высокой твердости поверхности, ис­правления структуры перегрева и устранения карбидной сетки в цементированном слое. Закалку производят при температу­ре +780—850 °С с последующим отпуском при +150—200 "С.

Нитроцементацией называется процесс химико-термиче­ской обработки, при котором происходит одновременное на­сыщение поверхностных слоев стальных изделий углеродом и азотом в газовой среде. После нитроцементации детали зака­ливают и затем подвергают низкому отпуску при температуре от +160 до +180 "С. Твердость поверхностного закаленного и нитроцементированного слоя — 60—62 НКС. При нитроце­ментации совмещают процессы газовой цементации и азоти-


рования. В газовую смесь входят эндогаз, до 13% природного газа и до 8% аммиака. В рабочее пространство шахтной печи вводят в виде капель жидкий карбюризатор — триэтаноламин. Для легированных сталей процесс нитроцементации вы­полняют в атмосфере с минимальным количеством аммиака — доЗ%.

7. Химико-термическая обработка: азотирование, ионное азотирование

Химико-термическая обработка — азотирование применяет­ся с целью повышения твердости поверхности у различных деталей — зубчатых колес, гильз, валов и др. изготовленных из сталей 38ХМЮА, 38ХВФЮА, 18Х2Н4ВА, 40ХНВА и др. Азотирование — последняя операция в технологическом про­цессе изготовления деталей. Перед азотированием проводят полную термическую и механическую обработку и даже шли­фование, после азотирования допускается только доводка со съемом металла до 0,02 мм на сторону. Азотированием назы­вается химико-термическая обработка, при которой проис­ходит диффузионное насыщение поверхностного слоя азотом. В результате азотирования обеспечиваются: высокая твер­дость поверхностного слоя (до 72 НКС), высокая усталостная прочность, теплостойкость, минимальная деформация, боль­шая устойчивость против износа и коррозии. Азотирование проводят при температурах от +500 до +520 °С в течение 8—9 ч. Глубина азотированного слоя — 0,1—0,8 мм. По окончании процесса азотирования детали охлаждают до +200—300 °С вместе с печью в потоке аммиака, а затем — на воздухе.

Поверхностный слой не поддается травлению. Глубже не­го находится сорбитообразная структура. В промышленности широко применяется процесс жидкостного азотирования в расплавленных цианистых солях. Толщина азотированного слоя — 0,15—0,5 мм.

Азотированный слой не склонен к хрупкому разрушению. Твердость азотированного слоя углеродистых сталей — до 350 НУ, легированных — до 1100 НУ. Недостатки процесса — токсичность и высокая стоимость цианистых солей.

В ряде отраслей промышленности используется ионное азотирование, которое имеет ряд преимуществ перед газо-


вым и жидкостным. Ионное азотирование осуществляется в герметичном контейнере, в котором создается разреженная азотсодержащая атмосфера. Для этой цели применяются чистый азот, аммиак или смесь азота и водорода. Размещен­ные внутри контейнера детали подключают к отрицательно­му полюсу источника постоянной электродвижущей силы. Они выполняют роль катода. Анодом служит корпус контейне­ра. Между анодом и катодом включают высокое напряжение (500—1000 В) — происходит ионизация газа. Образующиеся положительно заряженные ионы азота устремляются к отри­цательному полюсу — катоду. Возле катода создается высокая напряженность электрического поля. Высокая кинетическая энергия, которой обладали ионы азота, переходит в тепло­вую. Деталь за короткое время (15—30 мин) разогревается до от +470 до +580 "С, происходит диффузия азота вглубь ме­талла, т. е. азотирование.

Ионное азотирование по сравнению с азотированием в пе­чах позволяет сократить общую продолжительность процесса в 2—3 раза, уменьшить деформацию деталей за счет равно­мерного нагрева.

Ионное азотирование коррозионно-стойких сталей и спла­вов достигается без дополнительной депассивирующей обра­ботки. Толщина азотированного слоя — 1 мм и более, твер­дость поверхности — 500—1500 НУ. Ионному азотированию подвергают детали насосов, форсунок, ходовые винты стан­ков, валы и многое другое.




Дата добавления: 2015-01-07; просмотров: 38 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав