Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛЕЙ

СТАЛИ.

Сталью называются сплавы железа с углеродом и другими элементами, содержащие менее 2,14%С.

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛЕЙ

Термической обработкой называется процесс, заключающийся в нагреве металла до определенной температуры, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении с той или иной скоростью. В результате такого процесса не изменяется химический состав металла, но меняются его структура и механические свойства.

Температурные режимы термообработки сталей связаны с диаграммой Fe-Fe₃C. Равновесные температуры, отвечающие положению линий PSK, GS и SE диаграммы, обозначают А₁, А₃ и А_m соответственно.

Основными видами термической обработки сталей являются отжиг (первого и второго рода), нормализация, закалка, отпуск.

Отжиг состоит в нагреве металла, выдержке и последующем медленном охлаждении (вместе с печью). Отжиг приближает металл к равновесию. О тжиг применяется в основном для снижения твердости, чтобы облегчить механическую обработку и снять в стали внутренние напряжения. Температура нагрева при отжиге зависит от содержания в стали углерода.

Отжиг первого рода проводят для получения более равновесной, чем исходная, структуры, не связывая эту цель с наличием или отсутствием фазовой перекристаллизации. К нему относятся:

Ø - диффузионный (гомогенизирующий) отжиг- нагрев до температуры 1000-1100°С. Применяется для устранения химической неоднородности (дендритной ликвации), образовавшейся при кристаллизации металла;

Ø - рекристаллизационный отжиг- применяется для снятия наклепа, вызванного пластической деформацией при холодной прокатке и волочении. Температура нагрева в пределах 650-700°С. В результате отжига материал приобретает такие же механические свойства, какие он имел до деформации;

Ø - отжиг для снятия внутренних напряжений – применяется с целью уменьшения напряжений, образовавшихся в металле при литье, сварке, обработки резанием и т.д. Температура нагрева находится в пределах 200°-700° С, чаще 350°-600°С.

Отжиг второго рода (или фазовая перекристаллизация) может быть полным и неполным:

Ø - полный отжиг – нагрев стали на 30°-50° выше верхней критической точки (линии GS) с последующем медленном охлаждении. Применяют после горячей обработки поковок, отливок, проката давлением с целью измельчения зерна и снятия внутренних напряжений, при этом повышается пластичность и вязкость;

Ø - неполный отжиг отличается от полного тем, что сталь нагревают до более низкой температуры (на 30°-50° выше температуры перлитного превращения). Применяют для снятия внутренних напряжений, снижения твердости, повышения пластичности и улучшения обработки резанием.

Нормализация – разновидность отжига – нагрев стали на 30°-50° выше линии GSЕ, выдержке и охлаждении на воздухе. Нормализация более короткий процесс термической обработки по сравнению с отжигом. Ей подвергаются углеродистые и низкоуглеродистые стали.

Нормализация предназначается для улучшения структуры стали, снятия внутренних напряжений и обеспечения лучших условий обработки резанием. После нормализации сталь приобретает также перлитную, но более мелкозернистую и однородную структуру. Твердость и прочность стали при этом выше, чем после отжига.

Закалка заключается в нагреве стали до определенной температуры, превышающей температуру фазового превращения, выдержке при этой температуре и последующем быстром охлаждении в воде, масле, расплавленных солях или на воздухе. Закалка применяется в сочетании с отпуском для повышения твердости, прочности и износоустойчивости стали.

Углеродистые и легированные стали под закалку нагреваются в электрических печах или в соляных ваннах. В результате закалки сталь получает мелкозернистую структуру, в которой преобладает мартенсит — самая твердая и хрупкая структура.

При быстром охлаждении во время закалки в металле возникают внутренние напряжения, которые могут вызвать трещины, коробление и хрупкость. Эти дефекты устраняют последующим отпуском.

Отпуск – заключительная операция ТО стали – это процесс, состоящей в нагреве закаленной стали до температуры 150°…650°С, выдержке и охлаждении на воздухе. Применяется для снижения твердости и хрупкости, повышения пластичности и вязкости, снятия внутренних напряжений. Различают:

Ø - низкий отпуск (150°-250°С) – для инструментальных сталей (режущие, мерительные инструменты, штампы);

Ø - средний отпуск (300°-500°С) – для пружин, рессор и инструмента, который должен иметь значительную прочность и упругость при достаточной вязкости;

Ø - высокий отпуск (500°-650°) – для получения наилучшего сочетания прочности и пластичности.