Обработка материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Виды термической обработки

Легированные стали и их характеристики

Алюминиевые славы и их характеристика

Специальный чугун и его характеристика

Виды термической обработки

Среди основных видов термической обработки следует отметить: отжиг, дисперсионное твердение (старение), закалку и отпуск.

1) Отжиг -- вид термической обработки металлов и сплавов, главным образом сталей и чугунов, заключающийся в нагреве до определённой температуры, выдержке и последующем, обычно медленном, охлаждении. При отжиге осуществляются процессы возврата (отдыха металлов), рекристаллизации и гомогенизации. Цели отжига -- снижение твёрдости для повышения обрабатываемости, улучшение структуры и достижение большей однородности металла, снятие внутренних напряжений. По классификации А.А. Бочвара различают 2 вида отжига:

а) Отжиг 1-го вида -- без фазовой перекристаллизации -- применяется для приведения металла в более равновесное структурное состояние: снимается наклёп, понижается твёрдость, возрастают пластичность и ударная вязкость, снимаются внутренние напряжения (в связи с процессами отдыха и рекристаллизации).

б) Отжиг 2-го вида осуществляется с фазовой перекристаллизацией: сталь нагревается до температуры выше критических точек, затем следует выдержка различной продолжительности и последующее сравнительно медленное охлаждение.

Также отжиг делится на:

а) Полный отжиг - заключается в нагреве стали на 30--50 °С выше верхней критической точки для полного превращения структуры стали в аустенит и последующем медленном охлаждении до 500--600 °С для образования феррита и перлита.

б) Неполный отжиг - заключается в нагреве до температур между нижней и верхней критическими точками и последующем медленном охлаждении.

в) Для легированных сталей применяют изотермический отжиг - состоящий в нагреве выше верхней критической точки А3 область избыточного аустенита, выдержке, охлаждении до температуры ниже нижней критической точки А1, выдержке, достаточной для полного превращения аустенита в перлит, и охлаждении до комнатной температуры.

г) Диффузионный отжиг - состоит в нагреве до температур, значительно превосходящих критические точки, и продолжительной выдержке; используется для выравнивания неоднородностей распределения элементов по объёму изделия.

д) Рекристаллизационный отжиг - нагрев до температуры выше начала рекристаллизации. Далее осуществляется выдержка и последующее охлаждение. Вследствие процесса рекристаллизации происходит снятие наклепа, и свойства металла соответствуют равновесному состоянию.

е) Гомогенизационный отжиг - термообработка литого материала, обеспечивающая получение равновесной структуры. При гомогенизационном отжиге идут следующие процессы: выравнивание химического состава до равновесного; растворение избыточных фаз; выделение фаз из пересыщенного твердого раствора - особый случай - гетерогенизация во время гомогенизации, наблюдается в алюминиевых сплавах, содержащих хром, цирконий и скандий; рост зерна; образование и рост пор.

2) Закамлка -- вид термической обработки изделий из металлов и сплавов, заключающийся в их нагреве выше критической температуры (температуры изменения типа кристаллической решетки, т.е. полиморфного превращения), с последующим быстрым охлаждением, как правило, в жидкости (воде или масле). Различают закалку с полиморфным превращением, для сталей, и закалку без полиморфного превращения, для большинства цветных металлов. Материал, подвергшийся закалке приобретает бомльшую твердость, но становится хрупким, менее пластичным и вязким, если сделать большее количество повторов нагревание-охлаждение. Для снижения хрупкости и увеличения пластичности и вязкости, после закалки с полиморфным превращением применяют отпуск. После закалки без полиморфного превращения применяют старение. При отпуске имеет место некоторое снижение твердости и прочности материала. Закалка бывает:

а) Закалка в одном охладителе -- нагретую до определённых температур деталь погружают в закалочную жидкость, где она остаётся до полного охлаждения. Этот способ применяется при закалке несложных деталей из углеродистых и легированных сталей.

Б) Прерывистая закалка в двух средах -- этот способ применяют при закалке высокоуглеродистых сталей. деталь сначала быстро охлаждают в быстро охлаждающей среде (например воде), а затем в медленно охлаждающей (масло).

В) Струйчатая закалка заключается в обрызгивании детали интенсивной струёй воды и обычно её применяют тогда, когда нужно закалить часть детали. При этом способе не образуется паровая рубашка, что обеспечивает более глубокую прокаливаемость, чем простая закалка в воде. Такая закалка обычно производится в индукторах на установках ТВЧ.

Г) Ступенчатая закалка -- закалка, при которой деталь охлаждается в закалочной среде, имеющей температуру выше мартенситной точки для данной стали. При охлаждении и выдержке в этой среде закаливаемая деталь должна приобрести во всех точках сечения температуру закалочной ванны. Затем следует окончательное, обычно медленное, охлаждение, во время которого и происходит закалка, то есть превращение аустенита в мартенсит.

Д) Изотермическая закалка. В отличие от ступенчатой при изотермической закалке необходимо выдерживать сталь в закалочной среде столько времени, чтобы успело закончиться изотермическое превращение аустенита.

3) Омтпуск -- технологический процесс, заключающийся в термической обработке закалённого на мартенсит сплава или металла, при которой основными процессами являются распад мартенсита, а также полигонизация и рекристаллизация. Отпуск проводят с целью получения более высокой пластичности и снижения хрупкости материала при сохранении приемлемого уровня его прочности. Отпуск бывает:

а)Низкотемпературный отпуск - Проводят при температурах до 250 °С. Закалённая сталь сохраняет высокую износостойкость, однако такое изделие (если оно не имеет вязкой сердцевины) не выдержит высоких динамических нагрузок. Такому отпуску подвергают режущие и измерительные инструменты из углеродистых и низколегированных сталей.

б) Среднетемпературный отпуск - Проводят при температурах 350-500 °С и применяют главным образом для пружин и рессор, а также для штампов. Такой отпуск обеспечивает высокие пределы упругости и выносливости, а также релаксационную стойкость. Охлаждение после отпуска проводят при температурах 400-500 °С в воде, после чего возникают сжимающие остаточные напряжения, которые увеличивают предел выносливости пружин.

в) Высокотемпературный отпуск - Проводят при температурах 500--680 °С. При этом остается высокая прочность и пластичность, а также максимальная вязкость. Высокому отпуску подвергают детали, воспринимающие ударные нагрузки (зубчатые колеса, валы).

4) Старение материалов -- медленное самопроизвольное необратимое изменение свойств материалов. Старение происходит под действием теплового движения молекул и атомов, светового и иного излучения, механических воздействий, гравитационных и магнитных полей и других факторов. В результате материал переходит в более равновесное состояние. В экономике считается вредным процессом, так как свойства материала с течением времени отклоняются от спроектированных, обычно в худшую сторону. Старение бывает:

а) Механическое старение металлов в основном связано с диффузией атомов металла. Особое значение имеет старение стали.

б) Магнитное старение приводит к постепенному изменению магнитных свойств под действием переменных магнитных полей, температурных перепадов, вибрации и иных факторов.

в) Старение коллоидных систем имеет много проявлений, среди которых известны коагуляция, коалесценция, седиментация, синерезис и рекристаллизация.

г) Старение полимеров -- это деструкция макромолекул (либо, наоборот, их сшивание) под действием тепла, излучений, воды, воздуха и других факторов.

д) Чтобы изготавливаемый материал имел стабильные свойства, нередко применяют искусственное старение.

термический обработка сплав сталь

Легированные стали и их характеристики

Легированными называются стали, в составе которых есть легирующие компоненты. Данные компоненты оказывают влияние на структуру и свойства стали. Существует несколько классификаций легированных сталей :

1) Легированная сталь прежде всего определяется легирующими элементами. Поэтому легированную сталь делят на кремнистую, кремнемарганцевую, хромомарганцевую. Это отражается и в маркировке сталей. Сталь, легированная Бором обозначается буквой «Р», сталь, легированная хромом - «Х», марганцем - «Г», кремнием - «С».

2)В зависимости от сферы назначения, легированные стали могут быть конструкционными, инструментальными и сталями с особыми свойствами. К сталям с особыми свойствами относят нержавеющие, жаростойкие и износостойкие стали.

Легирующими компонентами являются никель, медь, кобальт, марганец, углерод, азот, молибден, вольфрам, ванадий, хром, титан, алюминий и т.д. Концентрация легирующих компонентов в стали может варьироваться. В случае, если она составляет менее 0,1%, такая сталь называется низколегированной. Выделяют, так же, высоколегированные и среднелегированные стали.

Алюминиевые славы и их характеристика

Алюминиевые сплавы - это сплавы на основе алюминия. Основные достоинства алюминиевых сплавов малая плотность, высокая электро- и теплопроводность, коррозионная стойкость, высокая удельная прочность.

По способу производства изделий алюминиевые сплавы можно разделить на 2 основные группы: деформируемые (в т. ч. спечённые алюминиевые сплавы) для изготовления полуфабрикатов (листов, плит, профилей, труб, поковок, проволоки) путём деформации (прокатки, ковки и т. д.) и литейные -- для фасонных отливок.

Сплав АД1 - это алюминий технической чистоты, содержащий до 0,7% примесей, главные из которых - Fe и Si .

Сплав АМц - сплав АМц является единственным деформируемым сплавом так называемой бинарной системы Al - Mn . Он обладает высокой коррозионной стойкостью, практически не отличается от коррозионной стойкости сплава АД1

Сплав АМг3, Амг2 - относятся к системе А l - Mg - Mn - Si . Он обладает высокой коррозийной стойкостью, хорошо сваривается точечной, роликовой, газовой сваркой. Сплав хорошо деформируется в холодном и горячем состояниях.

Сплав АД31 - является представителем системы Al - Mg - Si . Он характеризуется высокими пластическими свойствами в температурно-скоростных условиях обработки давлением и повышенной коррозионной стойкостью. Коррозионная стойкость сплава практически не снижается при сварке. Сплав АД31 интенсивно упрочняется при термической обработке.

Сплав АВ - относится к системе Al - Mg - Si - Cu Он имеет высокие пластические характеристики. Несмотря на относительно небольшое содержание М n при получении прессованных полуфабрикатов из сплава АВ и после термической обработки позволяет получить изделие с достаточно высокими прочностными характеристиками. Как и АД31 сплав АВ интенсивно упрочняется при термической обработке.

Сплав АМг6-АМг5 - относятся к системе Al - Mg - Mn . Он имеет высокие пластические характеристики, как при комнатной , так и при повышенных температурах, и обладает высокой коррозионной стойкостью в различных средах, в том числе и в морской воде.

Сплав Д1 - относится к системе Al - Cu - Mg - Mn . Он упрочняется термической обработкой.

Сплав АК4-1 - сплав АК4-1 относится к системе Al - Cu - Mg - Ni - Fe . Он является одним из жаропрочных сплавов

Сплавы 1915 и 1925 - является среднелегированным термически упрочняемым, свариваемым сплавам системы Al - Zn - Mg

Сплав Д16 - наиболее распространенный сплав. Относится к системе А l - Cu - Mg - Mn . Он интенсивно упрочняется термической обработкой. Сплав хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии.

Сплав В95 - один из наиболее прочных сплавов и поэтому весьма широко применяется при изготовлении профилей, удельная прочность которых является решающим фактором. Сплав относится к четырехкомпонентной системе Al - Zn - Mg - Cu и весьма интенсивно упрочняется термической обработкой.

Специальный чугун и его характеристика

К группе Чугуны специального назначения относятся жаростойкие жаропрочные и коррозионностойкие чугуны. Сюда же можно отнести немагнитные, износостойкие и антифрикционные чугуны.

1) Жаростойкими являются серые и высокопрочные чугуны, легированные кремнием (ЧС5) и хромом (4Х28, 4Х32). Эти чугуны обладают жаростойкостью до 700...800°С на воздухе, в топочных и генераторных газах. Высокой термо- и жаростойкостью обладают аустенитные чугуны: высоколегированный никелевый серый ЧН15Д7 и с шаровидным графитом ЧН15ДЗШ.

2) В качестве коррозионностойких применяют чугуны, легированные кремнием (ферросилиды) -- ЧС13, ЧС15, ЧС17 и хромом -- 4Х22, 4Х28, 4Х32. Они обладают высокой коррозионной стойкостью в серной, азотной и ряде органических кислот. Для повышения коррозионной стойкости кремнистых чугунов их легируют молибденом (4С15М4, 4С17МЗ -- антихлоры). Введение в чугун 0,2...0,5 % Мо уменьшает склонность к росту зерна, повышает вязкость, сопротивление износу и улучшает свойства при повышенных температурах. Высокой коррозионной стойкостью в щелочах обладают никелевые чугуны, например аустенитный чугун 4Н15Д7.

3) В качестве немагнитных чугунов также применяются аустенитные чугуны. Их используют в тех случаях, когда требуется минимальная потеря мощности (крышки масляных выключателей, концевые коробки трансформаторов и др.) или когда нужно избегать искажений магнитного поля (стойки для магнитов).

4) К износостойким чугунам относятся половинчатые и отбеленные чугуны. К износостойким половинчатым чугунам относится, например, серый чугун марки И4НХ2, легированный никелем и хромом, а также чугуны И4ХНТ, И4Н1МШ (с шаровидным графитом). Из этих чугунов отливают детали двигателей внутреннего сгорания (крышки и днища цилиндров, головки поршней и др.).

5) Антифрикционными чугунами являются серые и высокопрочные чугуны специальных марок. Некоторое применение нашли также ковкие антифрикционные ферритно-перлитные чугуны -А4К-1 и А4К-2. Антифрикционные серые чугуны -- перлитные чугуны АЧС-1 и АЧС-2 и перлитно-ферритный чугун АЧС-3. Эти чугуны обладают низким коэффициентом трения, зависящим от соотношения феррита и перлита в основе, а также от количества и формы графита.

Размещено на Allbest.ru