Термическая обработка стали

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова»

(ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н.Ульянова»)

Реферат на тему:

«Термообработка стали и сплавов»

Выполнили:

Студенты гр. ЭТ-21-18

Прокопьева Ксения

Малова Карина

Научный руководитель:

Кравченко Галина Алексеевна

Чебоксары, 2020 г.

Содержание

Введение

Термическую обработку применяют на различных стадиях производства деталей машин и металлоизделий. В одних случаях она может быть промежуточной операцией, служащей для улучшения обрабатываемости сплавов давлением, резанием, в других – является окончательной операцией, обеспечивающей необходимый комплекс показателей механических, физических и эксплуатационных свойств изделий или полуфабрикатов.

Под термической обработкой понимают изменение структуры, а следовательно и свойств сплава, достигаемое нагревом до определенной температуры, выдержкой при этой температуре и последующем охлаждением с заданной скоростью.

Существует несколько видов термической обработки (отжиг, нормализация, закалка, отпуск), различно изменяющих структуру и свойства стали и сплавов. Термическая обработка является важной операцией в технологическом цикле изготовления многих изделий. Только при помощи такой обработки можно получить высокие механические свойства стали, обеспечивающие нормальную работу современных деталей машин и инструментов.

Термическая обработка стали

Термическая обработка стали заключается в использовании внутренних превращений в стали путем нагрева и охлаждения, обрабатываемого материала. Регулируя степень и скорость нагрева и охлаждения, а также время выдержки при определенных температурах, можно при одном и том же химическом составе получить сталь с различной структурой и, следовательно, с различными механическими качествами.

К основным видам термической обработки стали относятся отжиг, закалка и отпуск.

1. Отжигом называется операция, заключающаяся в нагреве стали до температур, лежащих выше критической, и в последующем медленном охлаждении, при котором в стали получаются устойчивые (стабильные) структуры. Целью отжига является изменение механических, технологических, а иногда и физических свойств стали путем изменения ее структуры.

При помощи отжига можно достигнуть: 1) устранения внутренних напряжений и рекристаллизации; 2) уничтожения метастабильных структур (смягчающий отжиг); 3) выравнивания химического состава (устранение ликвации) во всей массе металла; 4) увеличения магнитной проницаемости путем укрупнения зерен (трансформаторное железо).

При очень высоком нагреве образуется так называемая видманштеттова структура, характеризующаяся крупными игольчатыми выделениями феррита (фиг. 112). Материал с крупнозернистой структурой имеет пониженные механические качества. В случае нагрева до температур, близких к линии солидуса, начинается сильное окисление металла, и перегрев приобретает характер пережога — окисление и выгорание углерода по границам зерен металла. Это может иметь место и при сравнительно низких температурах, но при наличии сильно окислительной среды.

Случай такого обезуглероживания поверхностного слоя отожженной полосы стали представлен на фиг. 11З

2. Закалкой стали называют такую операцию термической обработки, при которой стальные детали нагревают до температуры, несколько выше критической, выдерживают при этой температуре и затем быстро охлаждают в воде или масле. При перегреве стали перед закалкой величина зерен возрастает, и сталь делается более хрупкой.

Выбор скорости охлаждения определяется требуемой степенью закалки; в зависимости от скорости охлаждения может быть получена та или иная структура. Скорость охлаждения обусловливается средой, в которой производится закалка. Выбор закаливающей среды зависит от размера, формы и назначения закаливаемого предмета и марки стали.

В качестве закаливающих жидкостей можно применять воду; воду с примесью мыла, глицерина, солей; масла; расплавленные металлы и соли.

В табл. 12 приведены цифры, характеризующие скорость охлаждения при закалке в различной среде.

3. Отпуск -это последний этап термической обработки, на котором сплав нагревают до температуры, не превышающей теплоту превращения, затем выдерживают нужное время и постепенно охлаждают с заданной скоростью. Потребность в этом возникает потому, что после термического воздействия, например, той же закалки, в материале очень часто появляются внутренние напряжения, которые негативно влияют на его свойства. Чтобы их устранить, следует осуществить вышеупомянутую операцию. Так сталь вновь возобновляет требуемые механические свойства.

Кроме термообработки стали также используют химико-термическую обработку стали.

Химико-термической обработкой называется термическая обработка, заключающаяся в сочетании термического и химического воздействия с целью изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя стали.

При химико-термической обработке происходит поверхностное насыщение стали соответствующим элементом (С, N, Al, Cr, Si и др.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды (твердой, газовой, паровой, жидкой) при высокой температуре.

Химико-термическая обработка включает три последовательные стадии:

1. Образование активных атомов в насыщенной среде вблизи поверхности или непосредственно на поверхности металла.

2. Адсорбцию образовавшихся активных атомов поверхностью насыщения.

3. Диффузию – перемещение адсорбированных атомов в решетке обрабатываемого металла.