ВУЗ:
Составители:
При больших скоростях нагрева, которые применяются в технологической практике, процессы диффузии не успевают
за ростом температуры, поэтому критические точки сталей при нагревании находятся выше равновесных и обозначают A
с1
,
A
с3
и A
сm
, соответственно.
Обычно рекомендуют для получения требуемой однородности аустенита нагревать сталь на 30…50 °С выше соответст-
вующей критической точки. Нагрев аустенита выше критических точек на 100 °С и более приводит к укрупнению его зерна
и охрупчиванию стали.
II. Распад переохлажденного аустенита при охлаждении.
III. Мартенситное превращение аустенита при быстром охлаждении (закалке).
IV. Превращения мартенсита при нагревании (отпуске).
Различные сочетания этих процессов позволяют получить необходимый комплекс свойств стали (твердость, прочность,
упругость, вязкость и др.).
Стали в зависимости от назначения делят на конструкционные и инструментальные. Для изготовления деталей конст-
рукций необходим материал, который сочетает в себе прочность, упругость с высокой вязкостью при разрушении, которая
обеспечивает его надежность в процессе эксплуатации. В инструментальных сталях важнейшей характеристикой является
твердость, а также прочность, что сочетается часто с хрупкостью (т.е. с более низким значением вязкости).
С учетом этих требований и выбирают схемы термообработки различных сталей.
Основные виды термической обработки сталей следующие.
Отжиг – термообработка, при которой сталь нагревают до температуры выше критических точек на 30…50 °С, выдер-
живают при этой температуре для прогрева заготовки и затем медленно (вместе с печью) охлаждают. Если при нагреве по-
лучают полностью однофазную структуру аустенита – это полный отжиг, если кроме аустенита присутствует феррит (в до-
эвтектоидных сталях) или цементит (заэвтектоидные) – неполный отжиг. Он применяется для получения равновесной
структуры, измельчения зерна, снижения твердости и улучшения обрабатываемости стальных заготовок.
Дешевой разновидностью полного отжига является нормализация, которая отличается тем, что после нагрева и выдерж-
ки заготовки выгружают из горячей печи и они остывают на воздухе. При этом структура стали будет менее равновесная,
твердость повыше, но обрабатываемость на металлорежущих станках остается высокой.
Пластинчатые структуры второго превращения, получаемые после нормализации или отжига, не обеспечивают высокой
надежности стали (низкая ударная вязкость), поэтому, чтобы не допустить их появления, скорость охлаждения резко увели-
чивают для подавления диффузии.
Закалка стали – термообработка, при которой сталь нагревают до температуры выше критических точек на 30…50 °С,
выдерживают при этой температуре для прогрева заготовки и затем быстро охлаждают. При этом в стали из аустенита обра-
зуется мартенсит закалки.
Различают полную закалку с температуры A
C3
+ (30…50) °С для доэвтектоидных сталей или A
C1
+ (30…50) °С для эв-
тектоидной (из полностью аустенитного состояния) и неполную A
C1
+ (30…50) °С для заэвтектоидных сталей. Полную закал-
ку для заэвтектоидных сталей не применяют из-за большого количества остаточного аустенита (с низкой твердостью) и рис-
ка коробления или разрушения деталей.
Способность стали принимать закалку на определенную глубину называется прокаливаемость. Углеродистые стали
имеют низкую прокаливаемость, поэтому их закаливают в воду. Прокаливаемость легированных сталей намного больше,
поэтому их можно калить в масло.
Закаливаемость – это способность стали повышать твердость в результате закалки (чем больше углерода растворено в
аустените при нагревании, тем больше твердость мартенсита закалки).
Мартенсит закалки нестабилен, очень хрупок и имеет высокие остаточные напряжения из-за сильного искажения кри-
сталлической решетки. Поэтому в таком состоянии не применим для использования в деталях конструкций или инструмен-
тах.
Для получения требуемого комплекса механических свойств и надежности сталь после закалки подвергают нагреву.
Отпуск стали – нагрев закаленной стали, выдержка и охлаждение. Проводится с целью снятия остаточных термиче-
ских напряжений и получения требуемого комплекса механических свойств стали.
В зависимости от температуры различают:
– низкий отпуск при 150…200 °С с целью снижения остаточных напряжений при сохранении высокой твердости на
структуру мартенсита отпуска;
– средний отпуск при 450…500 °С на структуру зернистого тростита отпуска обеспечивает высокую упругость и по-
вышенную вязкость стали;
– высокий отпуск при 550…600 °С – обработка на зернистый сорбит отпуска, сочетающий высокую вязкость и доста-
точно высокую прочность стали.
Иногда после среднего или высокого отпуска рекомендуется быстрое охлаждение (в сталях, легированных хромом) для
предотвращения отпускной хрупкости.
В некоторых случаях при изготовлении деталей необходимо, чтобы на поверхности материал обладал высокой твердо-
стью, прочностью, износостойкостью, а в сердцевине сохранял высокую вязкость. Для получения такого распределения
свойств применяют методы химико-термической обработки (ХТО).
Цементация – вид ХТО, заключающийся в поверхностном насыщении стальной детали углеродом при температуре A
C3
+ (10…20) °С в течение 3…6 часов с последующей полной закалкой и низким отпуском. В результате на поверхности дета-
лей будет твердый высокоуглеродистый мартенсит отпуска, а в сердцевине – вязкий малоуглеродистый мартенсит отпуска
или исходная феррито-перлитная структура в случае низкой прокаливаемости стали.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 38
- 39
- 40
- 41
- 42
- …
- следующая ›
- последняя »
