ТЕОРИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

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 (V_н) и охлаждения (V_o). 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.