Билет № 24. Отжиг и нормализация.

Отжигом называется вид терм.обр, заключающийся в нагреве стали до определенной температуре, выдержкой и медленным охлаждением в печи.

Цель отжига – снижение твердости и улучшение обрабатываемости стали, изменение формы и величины зерна, выравнивание хим.состава, снятие внутренних сопряжений.

Виды отжига:

1.полный. Применяется для доэвтект. Сталей. Нагрев производится на 30-50С выше линии ЖС диаграммы Fe-Fe3C. При этом происходит уменьшение величины зерна, сниж.твердости и прочности стали, пластичность повышается.

2.неполный. Нагрев производится на 30-50С выше линии ПСК.

3.диффузионный. Заключается в нагреве стали до 1000-1100С. Длительной выдержку 10-15ч и медленном охлаждении. В р-те происходит выравнивание неоднородности стали по хим.составу. Получается крупнозернистая структура, которая устраняется последующим полным отжигом.

4.рекристализационный. Предназначен для снятия наклепа и внутренних напряжений. Нагрев производится до t=650-700С. В р-те образуется мелкозернистая структура с небольшой твердостью и значительной вязкостью.

5.низкий. Применяется в тех случаях, когда необходимо снять внутренние напряжения. Возникающее при кристаллизации или после мех.обработки. В этом случае сталь нагревают до t=200-600С.

6.нормализация. Проводится с целью снятия внутренних напряжений и получение мелкозернистой структуры сталь нагревают на 30-50С выше линии ЖСЕ диаграммы Fe-Fe3C. Охлаждение на воздухе.

 

Билет № 25. Закалка. Прокаливаемость стали. Закаливаемость.

Закалка - это вид термической обработка, состоящий в нагреве стали до определенной температуры выдержки и последующем быстром охлаждении. В результате повышается твердость и прочность, но снижается вязкость и пластичность. Нагрев стали производится на 30-50С выше линии ЖСК диаграммы Fe-Fe3C. В результате закалки образуется мартенситная структура. В кач-ве охлаждающих сред используют жидкости: воду, водные р-ры солей и щелочей, масла.

Способы закалки сталей:

1.закалка в одном охладителе, при которой нагретая деталь погружается в охлаждающую жидкость и остается там до полного охлаждения. Это наиболее простой способ. Недостаток: возникновение значительных внутренних напряжений.

2.закалка в двух средах, при которой деталь до 300-400С охлаждается в воде, а затем в масле. Подвергают инструментальные и высокоуглеродистые стали.

3.ступенчатая закалка, при которой деталь быстро охлаждается погружением в соляную ванну, а затем охлаждается на воздухе. Медленное охлаждение на воздухе снижает внутренние напряжения и возможность коробления.

4.изтермическая закалка, при которой деталь выдерживается в соляной ванне до окончания изотермического превращения аустенита. Применяют для конструкционных легированных сталей. При такой закалке обеспечивается достаточно высокая твердость при сохранении повышенной пластичности и вязкости.

5.обработка холодом состоит в продолжении охлаждения закаленной стали ниже 0С. В результате повышается твердость и стабилизируются размеры деталей. Проводят с целью более полного превращения остаточного аустенита в мартенсит. Наиболее распространенной является охлаждающая среда смеси ацетона с углекислотой.

 

Прокаливаемость - глубина проникновения закаленной зоны, т.е способность стали прокаливаться на определенную глубину. Прокаливаемость зависит от химического состава стали, размеров детали. Все легирующие элементы, за исключением кобальта, увеличивают прокаливамость.

 

Закаливаемость - способность стали приобретать максимально высокую твердость после закалки. Закаливаемость зависит от содержания углерода. Чем больше углерода, тем больше твердость.

 

Билет № 26. Отпуск стали.

Отпуск – вид термической обработки следующий за закалкой. Заключается в нагреве стали до определенной температуры ниже линии ПСК, выдержке и охлаждении. Цель отпуска – снятие внутренних напряжений и получение необходимой структуры.

Виды отпуска:

- низкий(150-200С). Твердость не снижается HRC60, структура мартенсит. Этому отпуску подвергают режущий и мерительный инструмент, а так же детали, которые должны обладать высокой твердостью и износостойкостью.

-средний(350-450С). При этом происходит снижение твердости HRC40, увеличивается упругость и сопротивляемость действию ударных нагрузок, структура трости.Применяется: пружины, ударный инструмент.

-высокий(550-650С). В результате твердость и прочность снижаются значительно HRCHRC0, возрастает вязкость и пластичность. Структура сорбит. Применяется для деталей, подвергающихся действию высоких нагрузок. Термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска наз-ся улучшением.

 

Билет № 27. Дефекты термической обработки.

При отжиге и нормализации могут появиться следующие дефекты:

1.коррозия – окисление металла при взаимодействии поверхности стальных деталей с печными газами. При этом образуется окалина, повреждается поверхность деталей, что затрудняет обработку металла режущими инструментами. Окалину удаляют травлением, в р-ре серной к-ты или очисткой дробеструйной установкой.

2.обезуглероживание – выгорание углерода с поверхности детали, происходит при окислении стали. Приводит к резкому снижению прочности, может вызвать образование трещин. Для предохранения деталей от обезуглероживания в рабочее пространство печи вводят защитные газы.

3.перегрев – образуется в р-те нагрева деталей выше tопред. или длительной выдержке. Перегрев ведет к понижению пластичности и образованию трещин. Исправляется повторным отжигом и нормализацией.

4.пережег может возникнуть в р-те нагрева до t близкой к tплав. Пережег сопровождается окислением и частичным оплавлением границ зерен. Металл становится хрупким. Пережег является неисправимым браком.

В процессе закалки могут возникнуть следующие дефекты:

1.закалочные трещины образуются в следствии высоких внутренних напряжений и большой скорости охлаждения деталей. Является неисправимым браком.

2.коробление – изменение формы и размеров изделия. Происходит в р-те внутренних напряжений, вызванных неравномерным охлаждением при неправильном положении детали, при погружении ее в закалочную среду. Является неисправимым браком.

3.пятнистая закалка. На детали имеются участки с разным значением твердости. Образуются в р-те наличия на поверхности окалины и маслянистых загрязнений. Исправимый брак.

4.низкая твердость является следствием недогрева, недостаточной выдержке. Исправимый брак. Можно провести высокий отпуск и повторную закалку.

Билет № 28. Химико-термическая обработка стали.

Химико-термическая обработка это процесс изменения хим.состава, структуры и св-в поверхности стальных деталей за счет насыщения ее различными хим. элементами. При этом достигается значительное повышение твердости и износостойкости поверхности деталей при сохранении вязкой сердцевины.

Виды:

-цементация

-азотирование

-цианирование и др.

 

Билет № 29. Поверхностное упрочнение стали. ТВЧ.

Поверхностное упрочнение стали состоит в нагреве поверхностного слоя стальных деталей до аустенитного состояния и быстрого охлаждения с целью получения высокой твердости и прочности в поверхностном слое в сочетании с вязкой сердцевиной. Существуют различные способы нагрева поверхности под закалку- в расплавленных металлах или солях, пламенем газовой горелки, лазерным излучением, током высокой частоты (наиболее распространен в промышленности). При нагреве токами высокой частоты закаливаемую деталь помещают внутри индуктора, представляющего собой медные трубки с циркулирующей внутри для охлаждения водой. Форма индуктора соответствует внешней форме детали. Через индуктор пропускают эл.ток (частотой 50Гц-100МГц). При этом возникает эм.поле, которое индуцирует вихревые точки, нагревающими поверхность детали. Глубина нагретого слоя уменьшается с увеличением частоты тока и увеличивается с возрастанием продолжительности нагрева.