Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ћеханизм мартенситного превращени€. —труктура и свойства закаленной стали. ќптимальные закалочные температуры до- и заэвтектоидных сталей.




ѕревращение аустенита в перлит при медленном охлаждении.

 

ѕревращение св€зано с диффузией углерода, сопровождаетс€ полиморфным превращением , выделением углерода из аустенита в виде цементита, разрастанием образовавшегос€ цементита.

¬ зависимости от степени переохлаждени€ различают три области превращени€. ¬начале, с увеличением переохлаждени€ скорость превращени€ возрастает, а затем убывает. ѕри температуре 727 o и ниже 200o скорость равна нулю. ѕри температуре 200o — равна нулю скорость диффузии углерода.

 

«акономерности превращени€.

 

ќбразцы нагревают до температуры, при которой структура состоит из однородного аустенита (7700 ). «атем перенос€т в термостаты с заданной температурой (интервал 25 Ц 500 ). ѕревращение аустенита можно легко обнаружить с помощью наблюдений за изменением магнитных характеристик, так как аустенит парамагнитен, а феррит и цементит обладают магнитными свойствами.

ѕолучают серию кинетических кривых (рис. 12.5 а), которые показывают количество образовавшегос€ перлита в зависимости от времени, прошедшего с начала превращени€.

–ис. 12.5.  инетические кривые превращени€ аустенита при охлаждении (а); диаграмма изотермического превращени€ аустенита (б)

 

¬ начале наблюдаетс€ инкубационный подготовительный период, врем€, в течение которого сохран€етс€ переохлажденный аустенит. ѕревращение протекает с различной скоростью и достигает максимума при образовании 50 % продуктов распада.

«атем скорость начинает уменьшатьс€ и постепенно затухает. — увеличением степени переохлаждени€ устойчивость аустенита уменьшаетс€, а затем увеличиваетс€.

√оризонтальна€ лини€ ћн показывает температуру начала бездиффузного мартенситного превращени€. “акие диаграммы называютс€ диаграммами изотермического превращени€ аустенита (рис. 12.5 б).

Ѕилет 1 2  онструкционные стали нормальной прочности: углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества и качественные стали. —остав, маркировка, упрочн€юща€ обработка и применение.   1) —тали обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора. —таль обыкновенного качества подраздел€етс€ еще и по поставкам на 3 группы: 1. сталь группы ј поставл€етс€ потребител€м по механическим свойствам (така€ сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора); 2. сталь группы Ѕ - по химическому составу; 3. сталь группы ¬ - с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. стали обыкновенного качества —таль0 Е —таль3 Е —таль6, —т.0 Е —т.3 (0,15-0,22% C)Е —т.6, самые дешЄвые, плавка идЄт всего 30 мин, слитки крупныеї 10 т, поставл€ют эти стали по механическим свойствам, не подвергаютс€ термической обработке. 2) стали качественные: конструкционные, C меньше 0,7% —таль 08, 10, Е45 Е60, содержание C в стали в сотых дол€х % и инструментальные, C больше 0,7% ”7Е”13, содержание C в дес€тых дол€х, разливаютс€ в меньшие слитки, более дорогие, выше качество, подвергаютс€ упрочн€ющей термической обработке, поэтому в них важно знать содержание C.     Ѕилет 3 2.  онструкционна€ прочность, ее характеристики. —пособы повышени€ конструкционной прочности; повышение металлургического качества, легирование, термическа€, термомеханическа€ и поверхностна€ обработка.    онструкционна€ прочность Ц комплексна€ хар-ка, включающа€ сочетание критериев прочности, жесткости, надежности и долговечности. ’арактеристики прочности и жесткости: 1) ѕрочностные хар-ки: временное сопротивление , предел текучести , предел выносливости -1) 2) ”пругие хар-ки: модули упругости E и G Ќадежность Ц свойство изделий, выполн€ть заданные функции, сохран€€ эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого времени или сопротивление материала хрупкому разрушению. ƒ олговечность Ц способность детали сохран€ть работоспособность до определенного состо€ни€. ’арактеристики надежности и долговечности: 1) ѕластичность δ, ψ, ударна€ в€зкость KCU, KCV, в€зкость разрушени€, порог хладноломкости, 2) ÷иклическа€ долговечность, скорость изнашивани€, ползучести, коррозии. —пособы повышени€ прочности: 1) ћеталлургические, 2) технологические, 3) —труктурные ћеталлургические Ц повышение чистоты ће, удаление вредных примесей (S, P, газообр эл-тов Ц O, H, N, оксидов, сульфидов) Ц переплав, рафинирование и др. Ћегирование Ц карбидообр эл-ты (Ni, V, Mo, Cr) образуют карбиды при выплавке, задерживают рост зерна при нагреве под закалку в аустените, вли€ют на мартенсит при высоком отпуске: 1) «адерживают выделение цементита, 2) затрудн€ют распад мартенсита. Ќекарбидообр эл-ты (Si, Ni, Mn, Al, Cu) замедл€ют диффузию. ¬се лег эл-ты в феррите обазуют твердорастворное упрочнение по типу замещени€, атомы внедрени€ (C, O, H, N) скапливаютс€ на дислокаци€х и блокируют их. «акалка+старениеЦ дисп частицы вторичной фазы создают сильное торможение дислокаций. ƒислокации, перемеща€сь в пл-ти скольжени€, должны перерезать либо огибать частицы. ѕоверхностное упрочнение Ц осн метод повышени€ тв-ти сло€ и преп€тствующий зарождению пов трещин. (ѕѕƒ, цементаци€, нитроцемент, азотир, закалка “¬„). ¬“ћќЦ стр-ра с выс пл-тью дислокаций и достаточно равномерным их распределением вследствии сильного дроблени€ на отдельные субзерна.     Ѕилет 4 продолжение1. сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состо€нии (а) и кривые охлаждени€ типичных сплавов (б) —плав с концентрацией компонентов, соответствующей точке с, €вл€етс€ эвтектическим сплавом. —плав состоит из мелкодисперсных кристаллов твердых растворов и , эвт. (кр. тв. р-ра + кр. тв. р-ра )  ристаллы компонентов в чистом виде ни в одном из сплавов не присутствуют.   Ѕилет 5 2. “ребовани€, предъ€вл€емые к материалам дл€ зубчатых колес, способы повышени€ их конструкционной прочности. ¬ыбор сталей дл€ зубчатых колес и их упрочн€ющей обработки в зависимости от уровн€ требуемых характеристик. ’ромоникелевые стали 20’Ќ, 12’Ќ3ј примен€ют дл€ изготовлени€ деталей средних и больших размеров, работающих на износ при больших нагрузках (зубчатые колеса, шлицевые валы). ќдновременное легирование хромом и никелем, который раствор€етс€ в феррите, увеличивает прочность, пластичность и в€зкость сердцевины и цементованного сло€. —тали мало чувствительны к перегреву. Ѕольша€ устойчивость переохлажденного аустенита в области перлитного и промежуточного превращений обеспечивает высокую прокаливаемость хромоникелевых сталей и позвол€ет проводить закалку крупных деталей с охлаждением в масле и на воздухе.   Ѕилет 6 2. ’имико-термическа€ обработка сталей. ÷ементаци€, азотирование, нитроцементаци€; режимы и цели проведени€. ÷ементуемые стали, азотируемые стали. ’имико-термическа€ обработка (’“ќ) Ц процесс изменени€ химического состава, микроструктуры и свойств поверхностного сло€ детали. »зменение химического состава поверхностных слоев достигаетс€ в результате их взаимодействи€ с окружающей средой (твердой, жидкой, газообразной, плазменной), в которой осуществл€етс€ нагрев. ¬ результате изменени€ химического состава поверхностного сло€ измен€ютс€ его фазовый состав и микроструктура, ќсновными параметрами химико-термической обработки €вл€ютс€ температура нагрева и продолжительность выдержки. ¬ основе любой разновидности химико-термической обработки лежат процессы диссоциации, адсорбции, диффузии. ƒиссоциаци€ Ц получение насыщающего элемента в активированном атомарном состо€нии в результате химических реакций, а также испарени€. Ќапример, јдсорбци€ Ц захват поверхностью детали атомов насыщающего элемента. јдсорбци€ Ц всегда экзотермический процесс, привод€щий к уменьшению свободной энергии. ƒиффузи€ Ц перемещение адсорбированных атомов вглубь издели€. ƒл€ осуществлени€ процессов адсорбции и диффузии необходимо, чтобы насыщающий элемент взаимодействовал с основным металлом, образу€ твердые растворы или химические соединени€. ’имико-термическа€ обработка €вл€етс€ основным способом поверхностного упрочнени€ деталей. ќсновными разновидност€ми химико-термической обработки €вл€ютс€: Ј цементаци€ (насыщение поверхностного сло€ углеродом); Ј азотирование (насыщение поверхностного сло€ азотом); Ј нитроцементаци€ или цианирование (насыщение поверхностного сло€ одновременно углеродом и азотом); Ј диффузионна€ металлизаци€ (насыщение поверхностного сло€ различными металлами). ÷ементаци€ Ц химико-термическа€ обработка, заключающа€с€ в диффузионном насыщении поверхностного сло€ атомами углерода при нагреве до температуры 900Е950 o—. ÷ементации подвергают стали с низким содержанием углерода (до 0,25 %). √лубина цементации (h) Ц рассто€ние от поверхности издели€ до середины зоны, где в структуре имеютс€ одинаковые объемы феррита и перлита (h. = 1Е2 мм). —тепень цементации Ц среднее содержание углерода в поверхностном слое (обычно, не более 1,2 %). Ѕолее высокое содержание углерода приводит к образованию значительных количеств цементита вторичного, сообщающего слою повышенную хрупкость. Ѕилет 17 1. ¬озврат и рекристаллизаци€ холоднодеформированных металлов и сплавов. »зменение структуры и свойств. –екристаллизационный отжиг: выбор режима, назначение. –екристаллизаци€ Ц процесс фовмир-€ и роста новых недеф. зерен с пониженной плотностью дислокаций, разделенных большеугловыми границами при нагреве наклепанного металла до определенной температуры. 1 стади€ Ц первична€ рекристаллизаци€ (обработки) заключаетс€ в образовании центров кристаллизации и росте новых равновесных зерен с неискаженной кристаллической решеткой. Ќовые зерна возникают у границ старых зерен и блоков, где решетка была наиболее искажена.  оличество новых зерен постепенно увеличиваетс€ и в структуре не остаетс€ старых деформированных зерен. 2 стади€ Ц собирательна€ рекристаллизаци€ заключаетс€ в самопроизвольном росте одних рекристалл. зерен за счет соседних путем перемещени€ большеугловых границ. ¬торична€ рекристаллизаци€ Ц аномальный рост отдельных зерен. “емпература начала рекристаллизации св€зана с температурой плавлени€ , ¬ольфрам, молибден Ц самые тугоплавкие Me. ≈сли чистый Me - aї 0,2, механические смеси - aї 0,4, твЄрдые растворы - aї 0,6, химические соединени€ - aї 0,8 ќсновными факторами, определ€ющими величину зерен металла при рекристаллизации, €вл€ютс€ температура, продолжительность выдержки при нагреве и степень предварительной деформации — повышением температуры происходит укрупнение зерен, с увеличением времени выдержки зерна также укрупн€ютс€. ѕри холодном деформировании (не выше 0,3“пл) увеличиваютс€ прочностные характеристики и понижаетс€ пластичность и ударна€ в€зкость. ћеталлы интенсивно наклепываютс€ в начальной стадии деформировани€, затем при возрастании деформации механические свойства измен€ютс€ незначительно. Ќаклеп снижает пластичность металла.   Ѕилет 9 продолжение 1 „ем меньше критическа€ скорость закалки, тем выше прокаливаемость. ”крупнение зерен повышает прокаливаемость. ≈сли скорость охлаждени€ в сердцевине издели€ превышает критическую то сталь имеет сквозную прокаливаемость. Ќерастворимые частицы и неоднородность аустенита уменьшают прокаливаемость. ’арактеристикой прокаливаемости €вл€етс€ критический диаметр.  ритический диаметр Ц максимальное сечение, прокаливающеес€ в данном охладителе на глубину, равную радиусу издели€. — введением в сталь легирующих элементов закаливаемость и прокаливаемость увеличиваютс€ (особенно молибден и бор, кобальт Ц наоборот).   2.јнтифрикционные материалы, используемые в узлах скольжени€. ‘акторы, вли€ющие на коэффициент трени€ и пути его уменьшени€. јнтифрикционные материалы (пористость 15Е30 %), широко примен€ющиес€ дл€ изготовлени€ подшипников скольжени€, представл€ют собой пористую основу, пропитанную маслом. ћасло поступает из пор на поверхность, и подшипник становитс€ самосмазывающимс€, не требуетс€ подводить смазку извне. Ёто существенно дл€ чистых производств (пищева€, фармацевтическа€ отрасли). “акие подшипники почти не изнашивают поверхность вала, шум в 3Е4 раза меньше, чем от шариковых подшипников. ѕодшипники работают при скорост€х трени€ до 6 м/с при нагрузках до 600 ћѕа. ѕри меньших нагрузках скорости скольжени€ могут достигать 20Е30 м/с.  оэффициент трени€ подшипников Ц 0,04Е0,06. ƒл€ изготовлени€ используютс€ бронзовые или железные порошки с добавлением графита (1Е3 %). –азработаны подшипниковые спеченные материалы на основе тугоплавких соединений (боридов, карбидов и др.), содержащие в качестве твердой смазки сульфиды, селениды и гексагональный нитрид бора. ѕодшипники могут работать в услови€х вакуума и при температурах до 500o—. ѕримен€ют металлопластмассовые антифрикционные материалы: спеченные бронзографиты, титан, нержавеющие стали пропитывют фторопластом. ѕолучаютс€ коррозионностойкие и износостойкие издели€. —рок службы металлопластмассовых материалов вдвое больше, чем материалов других типов. ‘рикционные материалы (пористость 10Е13 %) предназначены дл€ работы в муфтах сцеплени€ и тормозах. ”слови€ работы могут быть очень т€желыми: трущиес€ поверхности мгновенно нагреваютс€ до 1200o—, а материал в объеме Ц до 500Е600o—. ѕримен€ют спеченные многокомпонентные материалы, которые могут работать при скорост€х трени€ до 50 м/с на нагрузках 350Е400 ћѕа.  оэффициент трени€ при работе в масле Ц 0,08Е0,15, при сухом трении Ц до 0,7. ѕо назначению компоненты фрикционных материалов раздел€ют на группы: а) основа Ц медь и ее сплавы Ц дл€ рабочих температур 500Е600o—, железо, никель и сплавы на их основе Ц дл€ работы при сухом трении и температурах 1000Е1200o—; б) твердые смазки Ц предотвращают микросхватывание при торможении и предохран€ют фрикционный материал от износа; используют свинец, олово, висмут, графит, сульфиты бари€ и железа, нитрид бора; в) материалы, обеспечивающие высокий коэффициент трени€ Ц асбест, кварцевый песок, карбиды бора, кремни€, хрома, титана, оксиды алюмини€ и хрома и др. ѕримерный состав сплава: медь Ц 60Е70 %, олово Ц 7 %, свинец Ц 5 %, цинк Ц 5Е10%, железо Ц 5Е10 %, кремнезем или карбид кремни€ Ц 2Е3 %, графит Ц 1Е2 %. »з фрикционных материалов изготавливают тормозные накладки и диски. “ак как прочность этих материалов мала, то их прикрепл€ют к стальной основе в процессе изготовлени€ (припекают к основе) или после (приклепывают, приклеивают и т.д.).     Ѕилет 28 продолжение2 —плавы на основе титана можно подвергать всем видам термической обработки, химико-термической и термомеханической обработке. ”прочнение титановых сплавов достигаетс€ легированием, наклепом, термической обработкой. „асто титановые сплавы легируют алюминием, он увеличивает прочность и жаропрочность, уменьшает вредное вли€ние водорода, увеличивает термическую стабильность. ƒл€ повышени€ износостойкости титановых сплавов их подвергают цементации или азотированию. ќсновным недостатком титановых сплавов €вл€етс€ плоха€ обрабатываемость режущим инструментом. ѕо способу производства деталей различаютс€ деформируемые (¬“ 9, ¬“ 18) и литейные (¬“ 21Ћ, ¬“ 31Ћ) сплавы. ќбласти применени€ титановых сплавов: Ј авиаци€ и ракетостроение (корпуса двигателей, баллоны дл€ газов, сопла, диски, детали крепежа); Ј химическа€ промышленность (компрессоры, клапаны, вентили дл€ агрессивных жидкостей); Ј оборудование дл€ обработки €дерного топлива; Ј морское и речное судостроение (гребные винты, обшивка морских судов, подводных лодок); Ј криогенна€ техника (высока€ ударна€ в€зкость сохран€етс€ до Ц253o—).   Ѕилет 20 продолжение2 √лубина и поверхностна€ твердость азотированного сло€ завис€т от р€да факторов, из которых основные: температура азотировани€, продолжительность азотировани€ и состав азотируемой стали. ¬ зависимости от условий работы деталей различают азотирование: Ј дл€ повышени€ поверхностной твердости и износостойкости; Ј дл€ улучшени€ коррозионной стойкости (антикоррозионное азотирование). ¬ первом случае процесс провод€т при температуре 500Е560o в течение 24Е90 часов, так как скорость азотировани€ составл€ет 0,01 мм/ч. —одержание азота в поверхностном слое составл€ет 10Е12 %, толщина сло€ (h) Ц 0,3Е0,6 мм. Ќа поверхности получают твердость около 1000 HV. ќхлаждение провод€т вместе с печью в потоке аммиака. «начительное сокращение времени азотировани€ достигаетс€ при ионном азотировании, когда между катодом (деталью) и анодом (контейнерной установкой) возбуждаетс€ тлеющий разр€д. ѕроисходит ионизаци€ азотосодержащего газа, и ионы бомбардиру€ поверхность катода, нагревают его до температуры насыщени€.  атодное распыление осуществл€етс€ в течение 5Е60 мин при напр€жении 1100Е1400 ¬ и давлении 0,1Е0,2 мм рт. ст., рабочее напр€жение 400Е1100 ¬, продолжительность процесса до 24 часов. јнтикоррозионное азотирование провод€т и дл€ легированных, и дл€ углеродистых сталей. “емпература проведени€ азотировани€ Ц 650Е700o, продолжительность процесса Ц 10 часов. Ќа поверхности образуетс€ слой Ч фазы толщиной 0,01Е0,03 мм, который обладает высокой стойкостью против коррозии. ( Цфаза Ц твердый раствор на основе нитрида железа Fe3N, имеющий гексагональную решетку). јзотирование провод€т на готовых издели€х, прошедших окончательную механическую и термическую обработку (закалка с высоким отпуском). ѕосле азотировани€ в сердцевине издели€ сохран€етс€ структура сорбита, котора€ обеспечивает повышенную прочность и в€зкость.     Ѕилет 27 1. “очечные, линейные, поверхностные и объемные дефекты кристаллического строени€ и их вли€ние на физико-механические характеристики твердых тел. ћеханические свойства бездефектных кристаллов; нитевидные кристаллы. Ќеоднородный химический состав и внешние услови€ вызывают дефекты кристаллической решетки. ¬ыдел€ют дефекты трех типов: 1) точечные (вакансии, внедренные атомы); 2) линейные (краевые и винтовые дислокации); 3) объемные (микропоры, трещины, газовые пузырьки). “очечные дефекты: ¬аканси€ Ц отсутствие атома в узле кристаллической решетки. ¬недренные атомы: а) чужеродный атом в узле кристаллической решетки; б) атом вне узла, в межузельном пространстве. Ћинейные дефекты: ƒислокации: краевые Ц оборванный край атомной плоскости внутри кристаллической решетки; винтовые Ц условна€ ось внутри кристалл, относительно которой закручиваютс€ атомные плоскости в процессе кристаллизации. ќбъемные дефекты: ¬озникают из-за вли€ни€ внешних условий кристаллизации или под действием внешних нагрузок. ¬ результате несколько вакансий дают пору; несколько линейных дислокаций Ц трещину. ¬ли€ние дислокаций на процесс деформировани€ кристалла. Ќаличие дислокаций значительно облегчают движение атомных плоскостей друг относительно друга и способствует уменьшению предела прочности. ¬ результате деформировани€ дислокации могут выходить за грани кристалла. ѕод действием значительных усилий в кристалле могут возникать новые дислокации, облегчающие деформирование кристалла (площадка текучести). ƒислокации переплетаютс€.     Ѕилет27 ѕродолжение1 ≈сли дислокаций нет, то требуетс€ значительное усилие, чтобы деформировать материал. „ем больше дислокаций, тем меньше усилие необходимое дл€ деформации образца. Ќачина€ с некоторой концентрации дислокаций деформаци€ затрудн€етс€, дислокации мешают движению друг друга. ¬озникает эффект упрочнени€. —труктура, возникающа€ при большом количестве мешающих друг другу дислокаций. –еальные кристаллы имеют много дефектов, от которых завис€т свойства материала.   Ѕилет26 2.  онструкционна€ прочность, ее характеристики. —пособы повышени€ конструкционной прочности; повышение металлургического качества, легирование, термическа€, термомеханическа€ и поверхностна€ обработка.    онструкционна€ прочность Ц комплексна€ хар-ка, включающа€ сочетание критериев прочности, жесткости, надежности и долговечности. ’арактеристики прочности и жесткости: 1) ѕрочностные хар-ки: временное сопротивление , предел текучести , предел выносливости -1) 2) ”пругие хар-ки: модули упругости E и G Ќадежность Ц свойство изделий, выполн€ть заданные функции, сохран€€ эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого времени или сопротивление материала хрупкому разрушению. ƒ олговечность Ц способность детали сохран€ть работоспособность до определенного состо€ни€. ’арактеристики надежности и долговечности: 3) ѕластичность δ, ψ, ударна€ в€зкость KCU, KCV, в€зкость разрушени€, порог хладноломкости, 4) ÷иклическа€ долговечность, скорость изнашивани€, ползучести, коррозии. —пособы повышени€ прочности: 2) ћеталлургические, 2) технологические, 3) —труктурные ћеталлургические Ц повышение чистоты ће, удаление вредных примесей (S, P, газообр эл-тов Ц O, H, N, оксидов, сульфидов) Ц переплав, рафинирование и др. Ћегирование Ц карбидообр эл-ты (Ni, V, Mo, Cr) образуют карбиды при выплавке, задерживают рост зерна при нагреве под закалку в аустените, вли€ют на мартенсит при высоком отпуске: 1) «адерживают выделение цементита, 2) затрудн€ют распад мартенсита. Ќекарбидообр эл-ты (Si, Ni, Mn, Al, Cu) замедл€ют диффузию. ¬се лег эл-ты в феррите обазуют твердорастворное упрочнение по типу замещени€, атомы внедрени€ (C, O, H, N) скапливаютс€ на дислокаци€х и блокируют их. «акалка+старениеЦ дисп частицы вторичной фазы создают сильное торможение дислокаций. ƒислокации, перемеща€сь в пл-ти скольжени€, должны перерезать либо огибать частицы. ѕоверхностное упрочнение Ц осн метод повышени€ тв-ти сло€ и преп€тствующий зарождению пов трещин. (ѕѕƒ, цементаци€, нитроцемент, азотир, закалка “¬„). ¬“ћќЦ стр-ра с выс пл-тью дислокаций и достаточно равномерным их распределением вследствии сильного дроблени€ на отдельные субзерна.     Ѕилет22 1 ќтпуск Ц термическа€ обработка стали, заключающа€с€ в нагреве закаленной на мартенсит стали до температуры ниже критической, выдержки при этой температуре и охлаждении на воздухе. ÷ель отпуска: ”лучшение механических свойств закаленной стали, снижение хрупкости, повышение пластичности, некоторое снижение твердости и прочности. «акалка + ќтпуск = ”лучшение свойств стали. »сходна€ структура Ц мартенсит закалки: высокое содержание углерода, сильно искаженна€ кристаллическа€ решетка, значительное напр€жение в структуре, высока€ степень неравновесности. ¬иды отпуска: 1) Ќизкотемпературный отпуск (низкий отпуск): »сходна€ структура Ц мартенсит закалки, температура отпуска tотп = 150Ц250∞ C. ¬ результате отпуска Ц мартенсит отпуска и -карбиды. ѕри повышении температуры активизируетс€ диффузи€. „асть атомов углерода покидает кристаллы мартенсита, концентрируетс€ в локальных област€х, где образуетс€ карбид железа (-карбид). –азмеры этих карбидов очень небольшие. –езультат низкого отпуска: уменьшение степени пересыщенности мартенсита и, как следствие, снижение внутреннего напр€жени€, немного снижаетс€ твердость и прочность. ћартенситна€ структура в целом сохран€етс€, снижаетс€ склонность стали к хрупкому разрушению. 2) —реднетемпературный отпуск (средний отпуск): »сходна€ структура Ц мартенсит закалки, температура отпуска tотп = 250Ц450∞ C. ¬ результате отпуска Ц тростит отпуска. ѕри повышении температуры активизируетс€ диффузи€. ƒиффузи€ углерода при такой температуре достаточна дл€ превращени€ мартенсита в перлитную структуру, но не достаточна дл€ перемещени€ углерода на большие рассто€ни€. ¬ итоге образуетс€ смесь феррита и цементита. ќсобенности среднего отпуска: маленький размер кристаллов, кристаллы равноостные, мелкодисперсные. “ака€ структура называетс€ тростит отпуска. “ака€ структура обладает высокой прочностью и твердостью и достаточным запасом пластичности. »спользуетс€ дл€ ответственных, сильно нагреваемых деталей (пружины, рессоры). 3) ¬ысокотемпературный отпуск (высокий отпуск): »сходна€ структура Ц мартенсит закалки, температура отпуска tотп = 450Ц650∞ C. ¬ результате отпуска Ц сорбит отпуска. ѕроцессы аналогичны среднему отпуску, но увеличиваетс€ рассто€ние, на которое смещаютс€ атомы углерода. ƒиффузи€ происходит интенсивнее, чем в случае среднетемпературного отпуска, увеличиваютс€ размеры кристаллов феррита и цементита. “ака€ структура называетс€ сорбит отпуска. ¬ результате высокого отпуска повышаетс€ пластичность, снижаетс€ хрупкость, одновременно уменьшаетс€ твердость и прочность. »спользуетс€ дл€ ответственных, сильно нагреваемых деталей под ударными нагрузками.     Ѕилет 11 1. ”прочн€юща€ термическа€ обработка сплавов с переменной растворимостью компонентов в твердом состо€нии. —труктура и свойства закаленных сплавов. ¬иды выделений при старении, их вли€ние на свойства сплавов. “ермическа€ обработка сплавов с переменной растворимостью компонентов в твердом состо€нии ѕеременна€ растворимость компонен≠тов в твердом состо€нии дает возмож≠ность значительно упрочн€ть сплавы путем термической обработки. Ёто при≠вело к широкому использованию спла≠вов этого типа Ч стареющих сплавов в качестве конструкционных материалов повышенной и высокой прочности; при≠мен€ют стареющие сплавы на алюми≠ниевой, медной, железной, никелевой, кобальтовой, титановой и других осно≠вах. –ассмотрим принцип упрочн€ющей термической обработки стареющих сплавов на примере системы с промежу≠точным соединением (рис.а).   термически упрочн€емым относ€тс€ сплавы составов от точки а до промежуточного соединени€ , в которых при охлаждении из твердого раствора выдел€ютс€ вторичные кристаллы . ѕри этом степень упрочнени€ тем выше, чем больше масса вторичных кристаллов в равновесном сплаве (рис.б). –ассмотрим дл€ примера сплав I состава точки — который в равновесном состо€нии имеет двухфазную структуру, состо€щую из кристаллов твердого раствора концентрации точки а и относительно крупных вторичных кристаллов .—опротивление движению дисло≠каций подрастает по мере уменьшени€ рассто€ний между частицами упрочн€ю≠щей фазы, т. е. сплав I станет прочнее, когда и место немногочисленных крупных включений образуетс€ большое количество мелких. Ќаибольшее преп€тствие дл€ движени€ дислокаций создают включени€, отсто€щие друг от друга на 25-50 межатомных рассто€ний. ¬ большинстве стареющих сплавов же≠лательна€ дисперсна€ структура обра≠зуетс€ в результате термической обра≠ботки, состо€щей из двух операций закалки и старени€. ѕри закалке сплавы нагревают до температур, обеспечивающих распад вторичных кристаллов. ƒл€ рассматри≠ваемого сплава I такой будет температу≠ра, несколько превышающа€ (см. рис. а). Ѕыстрым охлаждением с тем≠пературы закалки полностью подавл€ю процесс выделени€ вторичных кристал≠лов и в результате получают одно≠фазный сплав - перенасыщенный компо≠нентом ¬ твердый раствор. ѕеренасыще≠ние твердого раствора относительно мало сказываетс€ на повышении твер≠дости и прочности, незначительно изме≠н€етс€ и пластичность сплавов. ѕересыщенный твердый раствор представл€ет собой неравновесную структуру с повышенным уровнем сво≠бодной энергии. ѕоэтому, как только подвижность атомов окажетс€ доста≠точно большой, твердый раствор будет Ѕилет 12 2. »зносостойкие материалы, примен€емые в услови€х абразивного изнашивани€, высоких удельных давлений, кавитации. —остав, марки, свойства. ѕрименение Ѕилет 14 2. ”глеродистые стали обыкновенного качества и качественные стали. ƒостоинства и недостатки углеродистых сталей. ¬ли€ние посто€нных примесей в стал€х на их свойства. ћаркировка, термическа€ обработка, свойства, применение. 1) —тали обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора. ƒопускаетс€ повышенное содержание примесей, а также газонасыщенность и загр€зненностьнеметаллическими включени€ми, так как их выплавл€ют по нормам массовой технологии. —таль обыкновенного качества подраздел€етс€ еще и по поставкам на 3 группы: 2. сталь группы ј поставл€етс€ потребител€м по механическим свойствам (така€ сталь может иметь повышенное содержание серы или фосфора); 3. сталь группы Ѕ Ц по химическому составу; 4. сталь группы ¬ Ц с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. —тали обыкновенного качества —таль0 Е —таль3 Е —таль6, —т.0 Е —т.3 (0,15-0,22% C)Е —т.6. —тепень раскислени€ обозначают добавлени€ в спокойных стал€х букв Ђспї, в полуспокойных Ц Ђпсї, в кип€щих Ц Ђкпї. Ќапример —т3сп... —покойными и полуспокойными производ€т стали —т1 Ц —т6, кип€щими Ц —т1 Ц —т4. —амые дешЄвые, плавка идЄт всего 30 мин, слитки крупныеї 10 т, поставл€ют эти стали по механическим свойствам, не подвергаютс€ термической обработке. 2) стали качественные: конструкционные, C меньше 0,7% —таль 08, 10, Е45 Е60, содержание C в стали в сотых дол€х % и инструментальные, C больше 0,7% ”7Е”13, содержание C в дес€тых дол€х, разливаютс€ в меньшие слитки, более дорогие, выше качество, подвергаютс€ упрочн€ющей термической обработке, поэтому в них важно знать содержание C. ћногостороннее применение в технике. Ѕилет 15 2.—равнительна€ характеристика антифрикционных материалов: баббитов, бронз, алюминиевых сплавов, многослойных подшипников. јнтифрикционные материалы (пористость 15Е30 %), широко примен€ющиес€ дл€ изготовлени€ подшипников скольжени€, представл€ют собой пористую основу, пропитанную маслом. ћасло поступает из пор на поверхность, и подшипник становитс€ самосмазывающимс€, не требуетс€ подводить смазку извне. Ёто существенно дл€ чистых производств (пищева€, фармацевтическа€ отрасли). “акие подшипники почти не изнашивают поверхность вала, шум в 3Е4 раза меньше, чем от шариковых подшипников. ѕодшипники работают при скорост€х трени€ до 6 м/с при нагрузках до 600 ћѕа. ѕри меньших нагрузках скорости скольжени€ могут достигать 20Е30 м/с.  оэффициент трени€ подшипников Ц 0,04Е0,06. ƒл€ изготовлени€ используютс€ бронзовые или железные порошки с добавлением графита (1Е3 %). –азработаны подшипниковые спеченные материалы на основе тугоплавких соединений (боридов, карбидов и др.), содержащие в качестве твердой смазки сульфиды, селениды и гексагональный нитрид бора. ѕодшипники могут работать в услови€х вакуума и при температурах до 500o—. ѕримен€ют металлопластмассовые антифрикционные материалы: спеченные бронзографиты, титан, нержавеющие стали пропитывают фторопластом. ѕолучаютс€ коррозионностойкие и износостойкие издели€. —рок службы металлопластмассовых материалов вдвое больше, чем материалов других типов. ‘рикционные материалы (пористость 10Е13 %) предназначены дл€ работы в муфтах сцеплени€ и тормозах. ”слови€ работы могут быть очень т€желыми: трущиес€ поверхности мгновенно нагреваютс€ до 1200o—, а материал в объеме Ц до 500Е600o—. ѕримен€ют спеченные многокомпонентные материалы, которые могут работать при скорост€х трени€ до 50 м/с на нагрузках 350Е400 ћѕа.  оэффициент трени€ при работе в масле Ц 0,08Е0,15, при сухом трении Ц до 0,7. ѕо назначению компоненты фрикционных материалов раздел€ют на группы: а) основа Ц медь и ее сплавы Ц дл€ рабочих температур 500Е600o—, железо, никель и сплавы на их основе Ц дл€ работы при сухом трении и температурах 1000Е1200o—; б) твердые смазки Ц предотвращают микросхватывание при торможении и предохран€ют фрикционный материал от износа; используют свинец, олово, висмут, графит, сульфиты бари€ и железа, нитрид бора; в) материалы, обеспечивающие высокий коэффициент трени€ Ц асбест, кварцевый песок, карбиды бора, кремни€, хрома, титана, оксиды алюмини€ и хрома и др. ѕримерный состав сплава: медь Ц 60Е70 %, олово Ц 7 %, свинец Ц 5 %, цинк Ц 5Е10%, железо Ц 5Е10 %, кремнезем или карбид кремни€ Ц 2Е3 %, графит Ц 1Е2 %. »з фрикционных материалов изготавливают тормозные накладки и диски. “ак как прочность этих материалов мала, то их прикрепл€ют к стальной основе в процессе изготовлени€ (припекают к основе) или после (приклепывают, приклеивают и т.д.). Ѕилет 2 1. ѕластическа€ деформаци€ и рекристаллизаци€ металлов. —двигово-дислокационный механизм пластической деформации. »зменение структуры и свойств при холодной и гор€чей деформаци€х. ѕластической деформацией называетс€ изменение формы и размеров тела под действием напр€жений. ѕл деф исп также как способ упрочнени€ ће и способ получени€ опред структурного состо€ни€. –азличают объемную и поверхностную деф. ѕластичность Ц способность мат к пласт деф. ћех-м пластич деф: 1) ƒиффузионный (при выс tº и выс напр€ж); 2)—двиговой (t=0,3 - 0,4 tпл и выс напр€ж) —двиг может быть: 1) скольжение; 2) двойникование; 3) межзеренное скольжение. ќсновной способ реализации сдвига-скольжени€, кот происходит путем перемещени€ дислокаций Ц сдвигово-дислокационный мех-м: при каждом перемещении дислокации на один шаг необходимо разорвать св€зь только между двум€ р€дами атомов, при дальнейшем движении дислокаци€ пройдет всю плоскость скольжени€ и выйдет на поверхность зерна. ѕластич деф может быть: холодной (t меньше 0,3 tпл), теплой (t=0,3 - 0,5 tпл), гор€чей (t больше 0,5 tпл). »зменение ст-ры и св-в при холодной пластич деф: 1) јнизотропи€ ф-мы зерна; изм ориентаци€ зерен Ц они выт€гиваютс€ в напр нагрузки 2) увелич плотности дислокаций; увелич конц вакансий; внутри зерен обр-с€ субзерно с различной кристаллографич ориентировкой. 3) ”прочнение (наклеп), снижение пластичности, анизотропи€ св-в. »зменение ст-ры и св-в при гор€чей обработке давлением: 1)ѕри t больше t пр в сплаве также протекают процессы разупрочнени€, что св€зано с динамической полигонизацией и рекристаллизацией. ƒин полиг сопровождаетс€ увелич плотн дислокаций в субзернах, дин рекрист отличаетс€ тем, по€вившиес€ рекрист-е зерна из-за продолжающ-с€ деформации наклепываютс€. –екристаллизаци€ Ц процесс фовмир-€ и роста новых недеф. зерен с пониженной плотностью дислокаций, разделенных большеугловыми границами при нагреве наклепанного металла до определенной температуры. 1 стади€ Ц первична€ рекристаллизаци€ (обработки) заключаетс€ в образовании центров кристаллизации и росте новых равновесных зерен с неискаженной кристаллической решеткой. Ќовые зерна возникают у границ старых зерен и блоков, где решетка была наиболее искажена.  оличество новых зерен постепенно увеличиваетс€ и в структуре не остаетс€ старых деформированных зерен. 2 стади€ Ц собирательна€ рекристаллизаци€ заключаетс€ в самопроизв росте одних рекрист зерен за счет соседних путем перемещ большеугловых границ. ¬торична€ рекристаллизаци€ Ц аномальный рост отдельных зерен. “емпература начала рекристаллизации св€зана с температурой плавлени€ , ¬ольфрам, молибден Ц самые тугоплавкие Me. ≈сли чистый Me - aї 0,2, механические смеси - aї 0,4, твЄрдые растворы - aї 0,6, химические соединени€ - aї 0,8 ќсновными факторами, определ€ющими величину зерен металла при рекристаллизации, €вл€ютс€ температура, продолжительность выдержки при нагреве и степень предварительной деформации — повышением температуры происходит укрупнение зерен, с увеличением времени выдержки зерна также укрупн€ютс€. Ѕилет 4 ѕродолжение 2. нормализованном состо€нии. ƒетали, требующие высокой поверхностной твердости при в€зкой сердцевине (зубчатые колеса, валы, оси, втулки), подвергаютс€ поверхностной закалке токами высокой частоты. ƒл€ сн€ти€ напр€жений провод€т низкий отпуск. ”лучшаемые легированные стали примен€ют дл€ более крупных и более нагруженных ответственных деталей. —тали обладают лучшим комплексом механических свойств: выше прочность при сохранении достаточной в€зкости и пластичности, ниже порог хладоломкости. ’ромистые стали 30’, 40’, 50’ используютс€ дл€ изготовлени€ небольших средненагруженных деталей. Ёти стали склонны к отпускной хрупкости, поэтому после высокого отпуска охлаждение должно быть быстрым.ѕовышение прокаливаемости достигаетс€ микролегированием бором (35’–). ¬ведение в сталь ванади€ значительно увеличивает в€зкость (40’‘ј). ’ромокремнистые (33’—) и хромокремниймарганцевые (хромансил) (25’√—ј) стали обладают высокой прочностью и умеренной в€зкостью. —тали хромансилы обладают высокой свариваемостью, из них изготавливают стыковочные сварные узлы, кронштейны, крепежные и другие детали. Ўироко примен€ютс€ в автомобилестроении и авиации. ’ромоникелевые стали 45’Ќ, 30’Ќ3ј отличаютс€ хорошей прокаливаемостью, прочностью и в€зкостью, но чувствительны к обратимой отпускной хрупкости. ƒл€ уменьшени€ чувствительности ввод€т молибден или вольфрам. ¬анадий способствует измельчению зерна. —тали 36’2Ќ2ћ‘ј, 38’Ќ3¬ј др. обладают лучшими свойствами, относ€тс€ к мартенситному классу, слабо разупрочн€ютс€ при нагреве до 300Е400 o—. из них изготавливаютс€ валы и роторы турбин, т€желонагруженные детали редукторов и компрессоров. Ѕилет 4 1. ƒиаграмма состо€ни€ двойных сплавов с ограниченной переменной растворимостью компонентов в твердом состо€нии. “ермическа€ об работка сплавов этой диаграммы. ƒиаграмма состо€ни€ и кривые охлаждени€ типичных сплавов системы представлены на рис.5.5. 1.  оличество компонентов:   = 2 (компоненты ј и ¬); 2. „исло фаз: f = 3 (жидка€ фаза и кристаллы твердых растворов (раствор компонента ¬ в компоненте ј) и (раствор компонента ј в компоненте ¬)); 3. ќсновные линии диаграммы:  лини€ ликвидус acb, состоит из двух ветвей, сход€щихс€ в одной точке;  лини€ солидус аdcfb, состоит из трех участков;  dm Ц лини€ предельной концентрации компонента ¬ в компоненте ј;  fn Ц лини€ предельной концентрации компонента ј в компоненте ¬. 4. “иповые сплавы системы. ѕри концентрации компонентов, не превышающей предельных значений (на участках јm и n¬), сплавы кристаллизуютс€ аналогично сплавам твердым растворам с неограниченной растворимостью, см кривую охлаждени€ сплава I на рис. 5.5 б. ѕри концентрации компонентов, превышающей предельные значени€ (на участке dcf), сплавы кристаллизуютс€ аналогично сплавам механическим смес€м, см. кривую охлаждени€ сплава II на рис. 5.5 б. –ис. 5.5 ƒиаграмма состо€ни€ Ѕилет 6 1. ‘ормирование структуры литых сплавов. ¬ли€ние скорости охлаждени€ на степень переохлаждени€ и размер кристаллов. ћодифицирование. ѕолучение монокристаллов, аморфных сплавов. —троение металлического слитка. «она I: ¬ысока€ скорость охлаждени€. —труктура Ц мелкие, равноосные кристаллы. «она II: Ѕыстрое охлаждение, больша€ разность температур, мелкие кристаллы, растущие навстречу оттоку тепла. »гольчатые (столбчатые) дендриты. «она III: ÷ентральна€ часть слитка. ћедленное охлаждение. ‘орма кристаллов: крупные равноосные. „ем ближе к центру, тем больше содержание вредных примесей. ѕримеси можно удалить механически, «она IV: ¬ верхней части слитка, концентрируетс€ наибольша€ часть легких примесей (шлаки), газовых пузырей, трещин, раковин, и т. д. ѕосле изготовлени€ эту часть удал€ют. Ќаиболее качественными €вл€ютс€ слитки с одинаковой структурой кристаллов по всему объему, поэтому зону I часто механически удал€ют.  ристаллизаци€ Ц переход из жидкого в твердое состо€ние с образование кристаллической решетки. T0 Ц теоретическа€ температура кристаллизации Ц температура, при которой уровни свободной энергии жидкости и твердого состо€ни€ одинаковы. ѕри температуре кристаллизации вещество находитс€ в безразличном состо€нии. 00— Ц теоретическа€ температура кристаллизации воды. ƒл€ начала кристаллизации необходимо, чтобы Tд<T0, где Tд Ц действительна€ температура начала кристаллизации. ¬ажнейша€ характеристика процесса кристаллизации Ц степень переохлаждени€:  T = T0 Ц Tд. Ќачало кристаллизации при T<T0 сопровождаетс€ образованием внутри жидкости мельчайших зародышей кристаллов, то есть небольших групп атомов, располагающихс€ фиксировано друг относительно друга и образующих кристаллическую решетку. ѕри образовании кристаллической решетки происход€т следующие процессы: 1) ”меньшение свободной энергиипри T<T0 за счет образовани€ кристаллической решетки, так как кристаллообразное состо€ние более выгодно. 2) ”величение свободной энергии за счет образовани€ поверхности раздела между жидкостью и кристаллом. ¬озникновение поверхности нат€жени€. ”стойчивым будет тот кристалл, дл€ которого уменьшение свободной энергии больше чем ее увеличение. rкр Ц критический радиус кристалла. rкр1 < rкр2 означает, что при некоторой температуре T2 начальный объем зародыша должен быть больше, следовательно веро€тность его самопроизвольного развити€ меньше. „ем меньше степень переохлаждени€, тем меньше зародышей кристаллов образуетс€ в единице объема жидкости за единицу времени. «ависимость числа зародышей кристаллов и скорости их роста от степени переохлаждени€. Ѕилет 8 1. ¬иды термической обработки: отжиг, закалка, отпуск, старение;их назначение. —в€зь диаграмм состо€ни€ двойных сплавов и возможных видов их термической обработки. ¬иды термической обработки. 1) ќтжиг Ц термическа€ обработка, заключающа€с€ в нагреве стали выше критической температуры (структура аустенит), выдержки и медленном охлаждении. «адача отжига Ц получение более или менее равновесной структуры металла. —уществует отжиг первого и второго рода. ќтжиг первого рода направлен на возвращение в равновесное состо€ние металла, подвергнутого предварительной пластической деформации. ќтжиг первого рода проходит в две стадии: 1) возврат 2) рекристаллизаци€. ¬ результате пластической деформации в металле возникает особа€ структура, при которой большинство кристаллов оказываетс€ деформированными в одном направлении. ћеталл, свойства которого были одинаковы во всех направлени€х из-за произвольной хаотической ориентации кристаллов приобретает преимущественные направлени€ распределени€ свойств. ”странить вли€ние пластической деформации на структуру металла можно двум€ способами. 1) ¬озврат Ц нагрев металла до относительно низких температур. –езультат Ц искаженна€ форма кристаллов сохран€етс€, снимаютс€ внутренние напр€жени€ в структуре. ¬ результате твердость и прочность незначительно уменьшаютс€, уменьшаетс€ склонность к хрупкому разрушению. 2) –екристаллизаци€ Ц нагрев до высоких температур: чистые металлы Ц до tр = 0,2-0,3tпл; чистые сплавы Ц до tp = 0,5-0,6tпл; технические сплавы Ц до tр = 0,8-0,9tпл. ѕод действием высоких температур происходит полна€ перестройка кристаллической структуры металла. ¬место деформированных кристаллов в твердом состо€нии происходит зарождение и рост новых равновесных кристаллов. —войства металла возвращаютс€ к исходным Ц бывшим до деформации. ќтжиг второго рода заключаетс€ в нагревании стали выше критической температуры аустенита, выдержки и охлаждении. Ќаправлен на перевод стали, наход€щейс€ в неравновесном состо€нии после предварительной термической обработки в равновесное состо€ние. Ћевый нижний угол диаграммы железо-цементит. I. ѕолный отжиг. Ќагрев до температуры 900Ц1000∞ C.  ак результат: происходит выравнивание химического состо€ни€ (исчезновение ликваций); образуетс€ полностью равновесна€ структура. —леды предварительной термообработки полностью исчезают. ѕроисходит рост зерна аустенита (гомогенизаци€). II. ѕолный отжиг. —труктура металла переходит в более равновесное состо€ние. Ћиквации сохран€ютс€, роста зерна не происходит. III, IV. Ќеполный отжиг. ѕроисходит уменьшение степени неравновесности, частично сохран€ютс€ следы предварительной термообработки. Ѕилет 10 1. –аспад переохлажденного аустенита. ‘ормирование структуры при перлитном, мартенситном и промежуточном превращени€х. —троение и свойства продуктов распада. ѕревращение аустенита в перлит при медленном охлаждении. ѕревращение св€зано с диффузией углерода, сопровождаетс€ полиморфным превращением , выделением углерода из аустенита в виде цементита, разрастанием образовавшегос€ цементита. ¬ зависимости от степени переохлаждени€ различают три области превращени€. ¬начале, с увеличением переохлаждени€ скорость превращени€ возрастает, а затем убывает. ѕри температуре 727 o и ниже 200o скорость равна нулю. ѕри температуре 200o — равна нулю скорость диффузии углерода. «акономерности превращени€. ќбразцы нагревают до температуры, при которой структура состоит из однородного аустенита (7700 ). «атем перенос€т в термостаты с заданной температурой (интервал 25 Ц 500 ). ѕревращение аустенита можно легко обнаружить с помощью наблюдений за изменением магнитных характеристик, так как аустенит парамагнитен, а феррит и цементит обладают магнитными свойствами. ѕолучают серию кинетических кривых (рис. 12.5 а), которые показывают количество образовавшегос€ перлита в зависимости от времени, прошедшего с начала превращени€. –ис. 12.5.  инетические кривые превращени€ аустенита при охлаждении (а); диаграмма изотермического превращени€ аустенита (б) ¬ начале наблюдаетс€ инкубационный подготовительный период, врем€, в течение которого сохран€етс€ переохлажденный аустенит. ѕревращение протекает с различной скоростью и достигает максимума при образовании 50 % продуктов распада. «атем скорость начинает уменьшатьс€ и постепенно затухает. — увеличением степени переохлаждени€ устойчивость аустенита уменьшаетс€, а затем увеличиваетс€. √оризонтальна€ лини€ ћн показывает температуру начала бездиффузного мартенситного превращени€. “акие диаграммы называютс€ диаграммами изотермического превращени€ аустенита (рис. 12.5 б). ѕри малых степен€х переохлаждени€, в области температур 727Е550o —, сущность превращени€ заключаетс€ в том, что в результате превращени€ аустенита образуетс€ механическа€ смесь феррита и цементита, состав которой отличаетс€ от состава исходного аустенита. јустенит содержит 0,8 % углерода, а образующиес€ фазы: феррит Ц0,02 %, цементит Ц 6,67 % углерола. ¬рем€ устойчивости аустенита и скорость его превращени€ завис€т от степени переохлаждени€. ћаксимальна€ скорость превращени€ соответствует переохлаждению ниже температуры на 150Е200o, то есть соответствует минимальной устойчивости аустенита. ћеханизм превращени€ представлен на рис. 12.6. Ѕилет19 2. јлюминий - легкий металл, обладающий высокими тепло- и электропроводностью, стойкий к коррозии. ¬ зависимости от степени частоты первичный алюминий согласно √ќ—“ 11069-74 бывает особой (ј999), высокой (ј995, ј95) и технической чистоты (ј85, ј7≈, јќ и др.). јлюминий маркируют буквой ј и цифрами, обозначающими доли процента свыше 99,0% Al; буква "≈" обозначает повышенное содержание железа и пониженное кремни€. ј999 - алюминий особой чистоты, в котором содержитс€ не менее 99,999% Al; ј5 - алюминий технической чистоты в котором 99,5% алюмини€. јлюминиевые сплавы раздел€ют на деформируемые и литейные. “е и другие могут быть не упрочн€емые и упрочн€емые термической обработкой. ƒеформируемые алюминиевые сплавы хорошо обрабатываютс€ прокаткой, ковкой, штамповкой. »х марки приведены в √ќ—“4784-74.   деформируемым алюминиевым сплавам не упрочн€емым термообработкой, относ€тс€ сплавы системы Al-Mn и AL-Mg:Aмц; јмц—; јмг1; јћг4,5; јмг6. јббревиатура включает в себ€ начальные буквы, вход€щие в состав сплава компонентов и цифры, указывающие содержание легирующего элемента в процентах.   деформируемым алюминиевым сплавам, упрочн€емым термической обработкой, относ€тс€ сплавы системы Al-Cu-Mg с добавками некоторых элементов (дуралюны, ковочные сплавы), а также высокопрочные и жаропрочные сплавы сложного хим.состава. ƒуралюмины маркируютс€ буквой "ƒ" и пор€дковым номером, например: ƒ1, ƒ12, ƒ18, ј 4, ј 8. ѕринцип маркировки алюминиевых сплавов. ¬ начале указываетс€ тип сплава: ƒ Ц сплавы типа дюралюминов; ј Ц технический алюминий; ј  Ц ковкие алюминиевые сплавы; ¬ Ц высокопрочные сплавы; јЋ Ц литейные сплавы. ƒалее указываетс€ условный номер сплава. «а условным номером следует обозначение, характеризующее состо€ние сплава: ћ Ц м€гкий (отожженный); “ Ц термически обработанный (закалка плюс старение); Ќ Ц нагартованный; ѕ Ц полунагартованный 1. Ћитейные алюминиевые сплавы. —плавы состава Al-Si, Al-Cu. √ранулированные сплавы. Ћитейные сплавы: (Al + Si, Si < 13% Ц силумин). Ц ”зкий температурный диапазон кристаллизации; Ц ∆идкотекучесть; Ц ћала€ усадка; ∆елательно брать сплав до линии эвтектики, но не желательно переходить вправо через нее. ¬ этой области: Ц  рупные кристаллы эвтектики; Ц Ќаличие в эвтектике хрупких и непрочных кристаллов кремни€; ѕоэтому у силумина: практически отсутствует пластичность, в = 150Ц170 ћпа. «а счет модифицировани€ свойства сплава могут быть улучшены. ћодификаторы (0,5% Na или Li) способствуют по€влению мелкой эвтектики. ћаркировка: јЋ2 (алюминий литейный, 2 Ц номер сплава). Ѕилет 10 2. ѕреимущества и недостатки конструкционных сплавов на основе меди. Ћатуни, бронзы, их состав, марки, свойства, применение. ћедь и ее сплавы ћедь имеет гранецентрированную кубическую решетку. ѕлотность меди 8,94 г/см3, температура плавлени€ 1083o—. ’арактерным свойством меди €вл€етс€ ее высока€ электропроводность, поэтому она находит широкое применение в электротехнике. “ехнически чиста€ медь маркируетс€: ћ00 (99,99 % Cu), ћ0 (99,95 % Cu), ћ2, ћ3 и ћ4 (99 % Cu). ћеханические свойства меди относительно низкие: предел прочности составл€ет 150Е200 ћѕа, относительное удлинение Ц 15Е25 %. ѕоэтому в качестве конструкционного материала медь примен€етс€ редко. ѕовышение механических свойств достигаетс€ созданием различных сплавов на основе меди. –азличают две группы медных сплавов: латуни Ц сплавы меди с цинком, бронзы Ц сплавы меди с другими (кроме цинка) элементами. Ћатуни. Ћатуни могут иметь в своем составе до 45 % цинка. ѕовышение содержани€ цинка до 45 % приводит к увеличению предела прочности до 450 ћѕа. ћаксимальна€ пластичность имеет место при содержании цинка около 37 %. ѕо способу изготовлени€ изделий различают латуни деформируемые и литейные. ƒеформируемые латуни маркируютс€ буквой Ћ, за которой следует число, показывающее содержание меди в процентах, например в латуни Ћ62 содержитс€ 62 % меди и 38 % цинка. ≈сли кроме меди и цинка, имеютс€ другие элементы, то став€тс€ их начальные буквы (ќ Ц олово, — Ц свинец, ∆ Ц железо, ‘ Ц фосфор, ћц Ц марганец, ј Ц алюминий, ÷ Ц цинк Ћатуни имеют хорошую коррозионную стойкость, которую можно повысить дополнительно присадкой олова. Ћатунь Ћќ70-1 стойка против коррозии в морской воде и называетс€ Уморской латуньюУ. ƒобавка никел€ и железа повышает механическую прочность до 550 ћѕа. Ћитейные латуни также маркируютс€ буквой Ћ, ѕосле буквенного обозначени€ основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего ставитс€ цифра, указывающа€ его усредненное содержание в сплаве. Ќапример, латунь Ћ÷23ј6∆3ћц2 содержит 23 % цинка, 6 % алюмини€, 3 % железа, 2 % марганца.. Ќаилучшей жидкотекучестью обладает латунь марки Ћ÷16 4.   литейным латун€м относ€тс€ латуни типа Ћ—, Ћ , Ћј, Ћј∆, Ћј∆ћц. Ћитейные латуни не склонны к ликвации, имеют сосредоточенную усадку, отливки получаютс€ с высокой плотностью. Ћатуни €вл€ютс€ хорошим материалом дл€ конструкций, работающих при отрицательных температурах. Ѕронзы —плавы меди с другими элементами кроме цинка назаваютс€ бронзами. Ѕронзы подраздел€ютс€ на деформируемые и литейные. ѕри маркировке деформируемых бронз на первом месте став€тс€ буквы Ѕр, затем буквы, указывающие, какие элементы, кроме меди, вход€т в состав сплава. ѕосле букв идут цифры, показавающие содержание компонентов в сплаве. Ќапример, марка Ѕрќ‘10-1 означает, что в бронзу входит 10 % олова, 1 % фосфора, остальное Ц медь. ћаркировка литейных бронз также начинаетс€ с букв Ѕр, затем указываютс€ буквенные обозначени€ легирующих элементов и ставитс€ цифра, указывающа€ его усредненное содержание в сплаве. Ќапример, бронза Ѕрќ3÷12—5 содержит 3 % олова, 12 % цинка, 5 % свинца, остальное Ц медь. ќлов€нные бронзы ѕри сплавлении меди с оловом образуютс€ твердые растворы. Ёти сплавы очень склонны к ликвации из-за большого температурного интервала кристаллизации. Ѕлагодар€ ликвации сплавы с содержанием олова выше 5 % имеют в структуре эвтектоидную составл€ющую Ё(), состо€щую из м€гкой и твердой фаз. “акое строение €вл€етс€ благопри€тным дл€ деталей типа подшипников скольжени€: м€гка€ фаза обеспечивает хорошую прирабатываемость, твердые частицы создают износостойкость. ѕоэтому олов€нные бронзы €вл€ютс€ хорошими антифрикционными материалами. Ѕилет27 2. ћагний и его сплавы ћагний Ц очень легкий металл, его плотность Ц 1,74 г/см3. “емпература плавлени€ Ц 650o—. ћагний имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку. ќчень активен химически, вплоть до самовозгорани€ на воздухе. ћеханические свойства технически чистого магни€ (ћг1): предел прочности Ц 190 ћѕа, относительное удлинение Ц 18 %, модуль упругости Ц 4500 ћѕа. ќсновными магниевыми сплавами €вл€ютс€ сплавы магни€ с алюминием, цинком, марганцем, цирконием. —плавы дел€тс€ на деформируемые и литейные. —плавы упрочн€ютс€ после закалки и искусственного старени€. «акалку провод€т от температуры 380Е420o—, старение при температуре 260Е300o— в течение 10Е24 часов. ќсобенностью €вл€етс€ длительна€ выдержка под закалку Ц 4Е24 часа. Ѕилет20 1. Ћинейные дефекты: ƒислокации: краевые Ц оборванный край атомной плоскости внутри кристаллической решетки; винтовые Ц условна€ ось внутри кристалл, относительно которой закручиваютс€ атомные плоскости в процессе кристаллизации. ¬ли€ние дислокаций на процесс деформировани€ кристалла. Ќаличие дислокаций значительно облегчают движение атомных плоскостей друг относительно друга и способствует уменьшению предела прочности. ¬ результате деформировани€ дислокации могут выходить за грани кристалла. ѕод действием значительных усилий в кристалле могут возникать новые дислокации, облегчающие деформирование кристалла (площадка текучести). ƒислокации переплетаютс€.
n Ц плотность дислокаций;  

≈сли дислокаций нет, то требуетс€ значительное усилие, чтобы деформировать материал. „ем больше дислокаций, тем меньше усилие необходимое дл€ деформации образца. Ќачина€ с некоторой концентрации дислокаций деформаци€ затрудн€етс€, дислокации мешают движению друг друга. ¬озникает эффект упрочнени€. —труктура, возникающа€ при большом количестве мешающих друг другу дислокаций.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-24; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 534 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

≈сть только один способ избежать критики: ничего не делайте, ничего не говорите и будьте никем. © јристотель
==> читать все изречени€...

1387 - | 1334 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.011 с.