Основы термической обработки
Термической обработкой называют технологические процессы теплового воздействия, состоящие из нагрева, выдержки и охлаждения металлических изделий по определенным режимам с целью изменения структуры и свойств сплава.
Любой процесс термической обработки может быть описан графиком в координатах температура — время (рис. 30). Параметрами процесса термической обработки являются максимальная температура нагрева (t max) сплава; время выдержки (τ k) сплава при температуре нагрева; скорость нагрева (Vн) и охлаждения (Vo). На практике обычно подсчитывают среднюю скорость нагрева или охлаждения. Она равна максимальной температуре нагрева, поделенной на время нагрева или охлаждения, т. е. Vн.ср = t max / τ н и
Vо.cp = t max / τ o.
Рис 30 График термической обработки
По классификации Бочвара А.А. различают четыре основных вида термической обработки:1) отжиг 1 рода; 2) отжиг 2 рода; 3) закалка; 4) отпуск
А- общая сжема; б – отжиг 2 рода; 3- закалка; г отпуск
Отжиг 1 рода – не обусловлен фазовыми преобразованиями в твердом состояни;
А0 повышается подвижность атомов;
Б) частично иполностью устраняет химическую неоднородность;
В0 уменьшает внутреннее напряжение, т.о. способствуе получению более равномерного состояния
Основное значение - температуры нагрева и время выдержки.
Виды отжига.
Диффузионный (гомогенизирующий) для устранения химической неоднородности благодаря диффузии, скорость котоорого завмсит от температцры Е= 0,8- 0.9 Т пл
Время –определяется опытным путем
10 диффузионный;
2) полный;
3) изотермический;
4) неполный;
5) сфероиздизирующий;
J рекристаллизационный
Рекристаллизационный отжиг
|
|
Применяют после холодной пластической деформации (холодной обработки давлением) для снятия наклепа и получения равновесного состояния сплава.
В результатае рекристаллизации в деформируемом металле образуются новые зерна, снимается напряжения и восстанавливается пластичность металла.
Отжиг для снятия напряжений, возникают при ковке, сварке, литье и т.п., котрые могут вызвать коробление, т.е. изменение формы, размеров и даже разрушение изделий.
Отжиг 2 рода- фазовые превращения при нагреве и охлаждении
α →β β →α
нагрев охлаждение
α → β → α
Для сплавов – 1) полиморфные;
20 эвтектоидные;
3) перетектоидные превращения
Термическая обработка изменяет в нужном направлении прочностные, пластические и другие свойства материала изделий.
В основе теории термической обработки лежат фазовые и структурные превращения, протекающие при нагреве и охлаждении металлов и сплавов. Эти превращения характеризуются определенными критическими точками. При медленном нагреве от комнатной температуры до 727°С в сплаве I фазовых изменений не происходит (рис. 31).
Рис. 31. «Стальной» участок диаграммы состояния железо—цементит:
1 - доэвтектоидная сталь, II - эвтектоиднаясталь, III — заэвтектоидная сталь
При температуре 727°С перлит превращается в аустенит (точка а). Точку а) на диаграмме называют нижней критической точкой и обозначают Ac 1 (при охлаждении — Ar 1). Буквы с и г указывают на то, что превращение происходит соответственно при нагреве или охлаждении стали, а индекс единица внизу этих букв — на точки, образующие линию PSK. При дальнейшем нагреве сплава 1 зерна феррита растворяются_в аустените.
|
|
Растворение аустенита заканчивается в точке a1 (линия GS), которую называют верхней критической точкой и обозначают при нагреве Ас3, охлаждении Аг 3.
Если нагревать эвтектоидный сплав II, то перлит в точке S (линия PSK) при 727°С превращается в аустенит. Критические точки Ac1 и Ac3 при этом совпадают.
Перлит сплава III при 727°С превращается в аустенит (точка b). Дальнейший нагрев сплава III вызывает растворение цементита (вторичного) в аустените. В точке b1 лежащей на линии SE, процесс растворения заканчивается. Эту точку обозначают А cm.
Таким образом, на диаграмме железо - цементит критические точки, образующие линию PSK, обозначают A с1 (при нагреве) и Ar 1 (при охлаждении), точки по линии GS – Ас 3 и Аг 3, по линии SE - А cm. Знание критических точек облегчает изучение процессов термической обработки сталей.