Закалка твч (токами высокой частоты)

Закалка токами высокой частоты (закалка ТВЧ). Использование ТВЧ для нагрева металлов впервые предложил В. П. Вологдин в 1923 г. Закалку стали с нагревом ТВЧ начали применять с 1935 г. Теоретические основы термической обработки с нагревом ТВЧ были разработаны в последующие годы И. Н. Кидиным, Н. В. Гевелингом, М. Г. Лозинским.Чем больше частота тока, тем тоньше получается закаленный слой. Обычно в практике применяют машинные генераторы с частотой 500—15000 Гц и ламповые генераторы с частотой более 106 Гц (глубина закалки при таких частотах получается до 2 мм). Индукторы изготавливают из медных трубок, внутри которых непрерывно циркулирует вода, благодаря чему они сами не нагреваются. Форма индукторов соответствует внешней форме изделия, при этом необходимо соблюдать постоянное расстояние между индуктором и поверхностью изделия. Каждая установка имеет комплект индукторов.Нагрев детали ТВЧ происходит за 3—5 с. После нагрева в индукторе деталь быстро перемещается в специальное охлаждающее устройство — спрейер, через отверстия которого на нагретую поверхность разбрызгивается закалочная жидкость (иногда нагретые детали сбрасываются в закалочные баки).Высокая скорость нагрева смещает фазовые превращения в область более высоких температур. Кроме того, вследствие непродолжительных выдержек диффузия углерода не успевает произойти и в образовавшемся аустените наблюдается неоднородность его распределения. Чтобы ускорить диффузионные процессы, повышают температуру нагрева. Поэтому температура закалки при нагреве ТВЧ для одной и той же стали должна быть выше, чем при обычном нагреве.При правильном режиме получается мелкоигольчатый или бесструктурный мартенсит, имеющий меньшую хрупкость и повышенную прочность. Твердость повышается на 2—3 единицы по сравнению с обычной закалкой, а также возрастает износостой-кость и предел выносливости, который может увеличиваться в 1,5—2 раза. Поскольку при нагреве ТВЧ сердцевина изделия нагревается ниже Ас1 перед закалкой для улучшения свойств его подвергают нормализации. Наиболее целесообразно использовать этот метод для нагрева изделий из углеродистых сталей, содержащих более 0,40 % С. Для легированных сталей нагрев ТВЧ, как правило, редко применяют, так как одно из их преимуществ — глубокая прокаливаемость легированных сталей — при таком методе не используется.Преимущества метода ТВЧ — высокая производительность, отсутствие обезуглероживания и окисления поверхности детали, возможность регулирования и контроля режима термической обработки, а также полной автоматизации всего процесса. Закалочные агрегаты можно устанавливать непосредственно в поточной линии механического цеха. Поэтому закалку ТВЧ применяют для деталей массового производства (пальцы, валики, шестерни и др.). Чтобы избежать возможного хрупкого разрушения зубьев шестерен, их изготавливают из специальных углеродистых сталей пониженной прокаливаемости 55 ПП (0,55 %С), содержащих марганца < 0,2% и кремния 0,1—0,3%. Зубья шестерен прогревают насквозь, но закаливается только поверхностный слой толщиной 1—2 мм.Нагрев ТВЧ позволяет проводить закалку отдельных участков деталей — шейки коленчатых валов, кулачков распределительных валов, головки рельсов и др. Недостатком является высокая стоимость индукционных установок и индукторов (для каждой детали свой индуктор), поэтому этот метод экономически целесообразно использовать только при массовом производстве однотипных деталей простой формы. Пламенную поверхностную закалку применяют главным образом для закалки изделий с большой поверхностью, при индивидуальном производстве и ремонте, иногда для закалки стальных и чугунных прокатных валков. Нагрев изделий осуществляется пламенем газовых или кислородноацетиленовых горелок. При нагреве изделий с большой поверхностью горелки с охлаждающим устройством перемещаются вдоль изделия или изделие движется, а нагревательное устройство неподвижно.Толщина закаленного слоя при этом способе нагрева получается равной 2—4 мм. К недостаткам метода следует отнести сложность регулирования температуры нагрева, а отсюда возможность сильного перегрева.Нагрев изделий перед закалкой в расплавленных металлах или солях также является одним из способов поверхностной закалки. Этот способ применяют при закалке мелких деталей простой геометрической формы, изготовляемых в небольших количествах.

 

Вопрос27

Медь и ее сплавы

В начале, отметим такие технические характеристики меди и ее сплавов, как высокая стойкость по отношению к воздействию различных химических веществ, сохранение высоких механических свойств в условиях глубокого холода, высокие показатели теплопроводности и электропроводности.Техническая медь в зависимости от марки может иметь различное количество примесей: Bi, Sb, As, Fe, Ni, Рb, Sn, S, Zn, P, О. В наиболее чистой меди марки M00 примесей может быть до 0,01%, марки М4 - до 1%. Сплавы на медной основе в зависимости от состава легирующих элементов относятся к латуням, бронзам, медно-никелевым сплавам.Латунь. Латунями называют сплавы меди с цинком (простые латуни); содержание цинка может достигать 42 %. Если, помимо цинка, сплав содержит и другие легирующие элементы (Al, Fe, Ni, Si), сплав относят к сложным латуням. Латуни имеют повышенную прочность по сравнению с чистой медью (sigmaв до 50 кгс/мм2)(или предел выносливости до 470 МПа). Однако при содержании свыше 20% Zn появляется склонность сплава к коррозионному растрескиванию и образованию трещин при местном нагреве. Латуни широко применяют в качестве конструкционного материала, обладающего высокой коррозионной стой-костью и более прочного, чем медь.Сплавы на медной основе, в которых цинк не является основным легирующим элементом, называют бронзами. Название бронзы уточняется по главному легирующему элементу, благодаря которому бронза приобретает те или иные свойства. Широкое применение находят бронзы оловянные (2-10% Sn), алюминиевые (4-11,5% А1), кремнистые (0,5-3,5% Si), марганцевые (4,5- 5,5% Мп), бериллиевые (1,9-2,2% Be), хромистые (0,4-1% Сг).Оловянная бронза имеет хорошую коррозионную стойкость и антифрикционные свойства. Поэтому они широко применяются при изготовлении коррозионно-стойкой арматуры, для различных трубопроводов, вкладышей подшипников и т. д. Бронзы алюминиевые и кремнистые имеют высокие механические свойства и хорошую коррозионную стойкость. Они более дешевы. Если позволяют условия работы, их широко используют взамен оловянных. Марганцовистые бронзы помимо хорошей коррозионной стойкости обладают повышенной жаропрочностью. Бериллиевые бронзы имеют высокую коррозионную стойкость и после термообработки становятся немагнитными с очень высокой прочностью, соответствующей прочности стали. Из этих бронз изготовляют различные гибкие, прочные элементы в приборах и различных устройствах,Медно-никелевые сплавы могут содержать до 30% Ni, а также железо, марганец. Сплав МНЖ 5-1, прочный и коррозионно-стойкий, широко используют как конструкционный для изготовления трубопроводов и сосудов, работающих в агрессивных средах (морской воде, растворах солей, органических кислотах). Сложная композиция сплавов на медной основе, наличие разнообразных компонентов в виде примесей в технической меди обусловливают определенные трудности при сварке этих металлов.Особенности меди1. В связи с высокой температурой и теплопроводностью, затрудняющими локальный разогрев, требуются более концентрированные источники нагрева и повышенные режимы сварки. Однако в связи со склонностью меди к росту зерна при сварке многослойных швов металл каждого прохода для измельчения зерна проковывают при температурах 550-800 град. С.2. Легкая окисляемость меди при высоких температурах приводит к засорению металла шва тугоплавкими окислами. Закись меди растворима в жидком металле и ограниченно - в твердом. С медью закись образует легкоплавкую эвтектику Си-Си2О (температура плавления 1064 град. С), которая сосредоточивается по границам зерен и снижает пластичность меди, что может привести к образованию горячих трещин.3.Наличие некоторых примесей может способствовать склонности сварных соединений к образованию трещин. Так, например, висмут, образующий ряд окислов BiO, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5, дает легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 270 град. С, а свинец, образующий окислы РЬО, РЬО2, РЬ2О3, дает легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 326 град. С. По указанной причине должно быть резко ограничено содержание этих примесей (Bi < 0,002%; Pb < 0,005%), либо они должны быть связаны в тугоплавкие соединения введением в сварочную ванну таких элементов, как церий, цирконий, играющих одновременно роль модификаторов.4. При сварке латуней возможно испарение цинка (температура кипения 907 град. С, т. е. ниже температуры плавления меди). Образующийся окисел цинка ядовит, поэтому при сварке требуется хорошая вентиляция. Испарение цинка может привести к пористости металла шва. Это осложнение удается преодолеть предварительным подогревом металла до температуры 200 -300 град. С и повышением скорости сварки, уменьшающим растекание жидкого металла и испарение цинка.5. Медь в расплавленном состоянии поглощает значительные количества водорода. При кристаллизации металла сварочной ванны с большой скоростью ввиду высокой теплопроводности меди и резким уменьшением растворимости водорода в металле атомарный водород не успевает покинуть металл за счет десорбции. Закись меди восстанавливается водородом с образованием паров воды, что приводит к образованию в шве пор и трещин.6. Повышенная жидкотекучесть расплавленной меди и ее сплавов (особенно бронзы) затрудняет сварку в вертикальном и потолочном положениях, поэтому чаще всего сварку ведут в нижнем положении. Для формирования корня шва без дефектов необходимы подкладки.

 

Вопрос28

Мартенситное превращение

Если аустенит переохладить до таких температур, когда γ-решётка несмотря на наличие растворённого в ней углерода, неустойчива, но скорость диффузии в ней углерода вследствие низких температур так мала, что с ней можно не считаться, то происходит перестройка решётки без выделения углерода: Feγ(C)→Feα(C). При аустенитно-мартенситном превращении происходит только перестройка решётки без изменения концентрации реагирующих фаз. Превращение является бездиффузионным. Мартенсит в стали есть пересыщенный твёрдый раствор углерода в α-железе с такой же концентрацией, как и у исходного аустенита. Так как растворимость углерода в α-фазе равна лишь 0,01%, то мартенсит является пересыщенным твёрдым раствором. Две характерные особенности отличают мартенситное превращение от других фазовых превращений: бездиффузионность [состав фаз - исходной (аустенита) и конечной (мартенсита), одинаков; при превращении происходит лишь перестройка решётки]; ориентированность (новая фаза - мартенсит - закономерно ориентирована относительно старой - аустенита); сдвиговый характер превращения приводит к образованию на поверхности рельефа. Превращение, удовлетворяющее обоим этим условиям, относится к классу превращений, именуемому мартенситным. Мартенситное превращение обнаружено у многих металлов и сплавов, рассмотрим лишь мартенситное превращение в стали. Мартенситное превращение в стали, обладая двумя указанными характерными особенностями, в свою очередь имеет специфические черты, которых нет в мартенситном превращении других сплавов. Мартенситное превращение в сталях необратимо, т.е. протекая в направлении Feγ(C)→Feα(C), оно не происходит в обратном направлении по той же бездиффузионной кинетике. Кроме того, кристалл мартенсита в стали, независимо от температуры, образуется за чрезвычайно короткий отрезок времени, практически мгновенно... Согласно мартенситной кривой при охлаждении превращение начинается в точке Мн - эта температура определяет температуру начала превращения аустенита в мартенсит в данной стали. Углерод интенсивно снижает температуру начала и конца мартенситного превращения. При содержании углерода свыше 0,5% часть мартенситного превращения распространяется на область отрицательных температур, т.е. при непрерывном охлаждении мартенситное превращение в сталях с C>0,5% не заканчивается по достижении комнатной температуры. Некоторые легирующие элементы снижают точку мартенситного превращения, поэтому в некоторых легированных сталях, содержащих достаточное количество углерода и легирующих элементов, точка Мн расположена ниже 0°C и закалкой можно получить чистую аустенитную структуру. Из этого следует, что темпераутра образования мартенсита зависит в основном от состава стали. Температура превращения аустенита в мартенсит не зависит от скорости охлаждения. Однако если скорость охлаждения не влияет на положение мартенситной точки, то она влияет на протекание мартенситного превращения. Различают атермический мартенсит, образовавшийся при охлаждении, и изотермический мартенсит, образующийся при постоянной температуре.

 

Вопрос29

Алюминий и его сплавы Широкое применение алюминия в промышленности, прежде всего, связано с его большими природными запасами, а также совокупностью химических, физических и механических характеристик. Алюминий по содержанию в земной коре (~ 8,8 %) является одним из самых распространенных металлов (для сравнения, например, железа в земной коре 4,65% - в два раза меньше). К достоинствам алюминия и его сплавов следует отнести его малую плотность (2,7 г/см3), сравнительно высокие прочностные характеристики, хорошую тепло- и электропроводность, технологичность, высокую коррозионную стойкость. Совокупность этих свойств позволяет отнести алюминий к числу важнейших технических материалов. Физические свойства алюминия Температура плавления алюминия технической чистоты (99,5 % А1) 658°С.С повышением степени чистоты температура плавления алюминия возрастает и для металла высокой чистоты (99,996 % А1) составляет 660,24°С. Удельная теплота плавления алюминия-около 390 Дж/г, удельная теплоемкость при 0°С-0,88 Дж/(г.°С). При переходе алюминия из жидкого состояния в твердое объем его уменьшается на 6,6 % (99,75% А1). Кипит алюминий при 2500 °С.Плотность алюминия меньше плотности железа в 2,9 раза, меди-в 3,3 раза.В твердом виде алюминий легко подвергается ковке, прокатке, волочению, резанию. Из него можно вытягивать тончайшую проволоку и катать фольгу. Пластичность алюминия возрастает по мере повышения, его чистоты. Временное сопротивление литого алюминия технической чистоты составляет 88-118 Па, прокатанного 176-275 Па. Относительное удлинение соответственно равно 18-25 и 3-5 %, а твердость по Бринеллю НВ 235-314 и 440-590. Алюминий имеет высокую теплопроводность и электропроводность. В зависимости от чистоты теплопроводность алюминия составляет 238 Вт/(м-°С) (99,7% А1) и 247 Вт/(м.°С) (99,99% А1). Электропроводность алюминия также зависит от его чистоты. Для алюминия технической чистоты (99,5 % А1) она составляет 62,5 % от электропроводности меди, а для алюминия высокой чистоты (99,997% А1) 65,45 %. Различные примеси влияют на электропроводность алюминия в неодинаковой степени. Наиболее сильно электропроводность снижают примеси хрома, ванадия и марганца. В меньшей степени, чем примеси, на электропроводность алюминия влияет степень его деформации и режим термической обработки. Отрицательное влияние деформации на электропроводность устраняется отжигом. Удельное электросопротивление отожженной проволоки из алюминия технической чистоты (99,7% А1) составляет (0,0279-0,0282) Ю-6 Ом.м.Следует также отметить, что алюминий обладает высокой способностью отражать световые и тепловые лучи, которая близка к отражающей способности серебра и увеличивается с повышением чистоты металла.Алюминий и сплавы на его основе делятся по способу получения на деформируемые, подвергаемые обработке давлением и литейные, используемые в виде фасонного литья; по применению термической обработки - на термически не упрочняемые и термически упрочняемые, а также по системам легирования.

 

Вопрос30

Бейнитное превращение

Бейнитное превращение переохлажденного аустенита происходит в температурном интервале, расположенном ниже перлитного, но выше мартенситного интервала, поэтому его часто называют промежуточным. Превращение имеет черты перлитного и мартенситного превращения (поэтому бейнитное превращение не следует относить к основным видам). Выделение карбидов, которые наблюдаются в структуре стали, претерпевшей бейнитное превращение, происходит уже после 7-^а-превращения, а это показывает, что расслоение по углероду не приводит к полному обеднению отдельных участков аустенита. Дальнейший нагрев выше 200°С приведет к иному превращению, вызывающему расширение стали. Это так называемое второе превращение при отпуске захватывает интервал температур 200—300°С. В этом интервале остаточный аустенит превращается в гетерогенную смесь, состоящую из пересыщенного а-раствора и карбида. Другими словами, при этом превращении остаточный аустенит превращается в отпущенный мартенсит. Это превращение диффузионное и по своей природе похоже на бейнитное превращение первичного аустенита. Бейнитное превращение не сопровождается перераспределением легирующих элементов, происходит перераспределение только углерода, поэтому влияние легирующих элементов на скорость бейнитного превращения невелико (а если и проявляется, то в сторону ускорения превращения, хотя и не всегда).

Вопрос31

Вопрос32

Отжиг второго рода

Отжиг второго рода заключается в нагреве детали до температуры выше температуры фазовых перевоплощений, длительной выдержке и следующем медленном охлаждении с данной скоростью Он применяется для снятия остаточных напряжений, улучшения обрабатываемости резанием и пластичности, устранения структурной неоднородности и для подготовки к следующей термической обработке остальных видов.При всех видах отжига не допускаются перегрев и пережог стали. Перегрев стали —брак исправимый образовавшуюся крупнозернистую структуру можно поменять повторным отжигом. Пережог стали—брак неисправимый, так как сильно окисленные границы кристаллических зернышек теряют связь и сплав начинает разрушаться.Процесс нормализации (разновидность отжигов) заключается в нагреве стали выше температуры начала фазовых перевоплощений (на 30—50 °С), выдержке при данной,данной нам,данной для нас температуре и охлаждении на умеренном воздухе Нормализация применяется для получения мелкозернистой структуры, увеличения прочности и вязкости, а также однородности структуры и улучшения обрабатываемости стали (в частности, при токарной и фрезерной обработке).Закалка осуществляется методом нагрева детали выше температуры фазовых перевоплощений, выдержки при данной,данной нам,данной для нас температуре и скорого (в этом принципиальное отличие от режимов отжига) остывания. Основная цель закалки стали (в частности, инструментальной)—получение высочайшей прочности, твердости, износостойкости и остальных свойств.Способность стали закаливаться на определенную глубину именуется прокаливаемостью.При охлаждении в процессе закалки появляются остаточные напряжения — структурные и термические Их уровень понижается при правильном погружении деталей в закалочную среду.Отпуск является завершающей операцией термической обработки, формирующей структуру, а следовательно, и характеристики стали. Отпуск заключается в нагреве стали до разных температур (высочайший, средний, маленький), выдержке при данной,данной нам,данной для нас температуре и охлаждении с различными скоростями. Цель отпуска — снятие остаточных напряжений, возникающих при стремительном охлаждении в закалочных ваннах, и получение нужной структуры.В индустрии при разных видах термической обработки используют различные методы нагрева в печах, в индукционных нагревателях токами высочайшей частоты.

Вопрос33

Жаропрочные стали аустенитного класса. Ползучесть. Стадии ползучести. Методы оценки Стали аустенитногокласса – в основном хромоникелевые стали с содержанием Cr и Ni в пределах от 7 до 25 % каждого, наряду с которыми присутствуют W, Mo, Ti, Nb и др.Это самая многочисленная группа жаропрочных (и жаростойких) сталей В марках этих сталей приняты следующие обозначения для легирующих элементов: А — N, Б — Nb, В — W, Г — Mn, К — Co, М — Mo, Н — Ni, P — B, C — Si, T — Ti, Ф — V, X — Cr, Ю — Al. Цифра после буквы указывает на округленное (среднемарочное) содержание этого элемента в процентах (при содержании менее 1 % цифру не пишут). Исключение — углерод, содержание которого первые две цифры марки выражают в десятых процента. Например, марка 45Х14Н14В2М следующего состава: 0,45 % С, 14 % Cr, 14 % Ni, 2 % W, и ≤ 1 % Мо. В соответствии с особенностями легированного аустенита характеристики жаропрочных свойств аустенитных сталей более высокие (табл. 12.5), чем у жаропрочных сталей перлитного или мартенситного классов.Сталь 08Х18Н10Т применяют как жаропрочную и жаростойкую. При температуре до 600 °С у стали стабильные механические свойства, она устойчива против межкристаллитной коррозии и хорошо сваривается. Сталь этой марки изготовляют в виде сортового проката, поковок, листа, труб для энергетического и химического оборудования. Аналогичные свойства у стали 12Х18Н12Т, которую применяют в тех же областях техники.У хромоникельвольфрамовых аустенитных сталей (45Х14Н14В2М) повышенные жаропрочность и сопротивление усталости при высоких температурах. Сталь 45Х14Н14В2М находит применение для выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания. Для длительных сроков службы при температурах 600–650 °С рекомендуется сталь того же типа с пониженным содержанием С (до 0,15 %).Аустенитные стали применяют, как правило, для изготовления деталей, работающих при температурах 650–700 °С весьма длительное время. Механические свойства этих сталей при температуре 20 °С похожи, но пределы длительной прочности и ползучести отличаются весьма существенно (табл. 12.4, 12.5). Наиболее жаропрочные из них стали 09Х14Н19В2БР1 и 09Х14Н19В2БР, которые применяют для изготовления пароперегревательных и паропроводных труб установок сверхвысокого давления.Хромомарганцевые стали марок 30Х13Г18Ф и 37Х12Н8Г8МФБ — заменители жаропрочных сталей с более высоким содержанием никеля. Эти стали имееют достаточно высокую длительную прочность при температурах 500–650 °С. Ползучесть Явление непрерывной деформации под действием постоянного напряжения называется ползучестью. Характеристикой ползучести является предел ползучести, характеризующий условное растягивающее напряжение, при котором скорость и деформация ползучести за определённое время достигают заданной величины. Если допуск даётся по скорости ползучести, то предел ползучести обозначается σ(сигма) с двумя индексами: нижний соответствует заданной скорости ползучести в %/ч (проценты в час), а верхний - температуре испытания. Если задаётся относительное удлинение, то в обозначение предела ползучести вводят три индекса: один верхний соответствует температуре испытания, два нижних — деформации и времени. Для деталей, работающих длительный срок (годы), предел ползучести должен характеризоваться малой деформацией, возникающей при значительной длительности приложения нагрузки. Для паровых турбин, лопаток паровых турбин, работающих под давлением, допускается суммарная деформация не более 1 % за 100000 часов, в отдельных случаях допускается 5 %. У лопаток газовых турбин деформация может быть 1-2 % на 100—500 часов. Стадии ползучести Как общее время до разрушения, так и протяжённость каждой из стадий зависят от температуры и приложенной нагрузки. При температурах, составляющих 40 %-80 % температуры плавления металла (именно эти температуры представляют наибольший технический интерес), затухание ползучести на первой её стадии является результатом деформационного упрочнения (наклёпа). Так как ползучесть происходит при высокой температуре, то возможно также снятие наклёпа — так называемый возврат свойств материала. Когда скорости наклёпа и возврата становятся одинаковыми, наступает II стадия ползучести. Переход в III стадию связан с накоплением повреждения материала (поры, микротрещины), образование которых начинается уже на I и II стадиях.

 

Вопрос34

Деформация поликристаллов. Влияние степени деформации на свойства Все технические металлы представляют собой поликристаллические тела. Кристаллы, составляющие стальной литой образец, своими атомными решетками ориентированы в пространстве беспорядочно. Величины отдельных кристаллов весьма разнообразны. В силу того, что элементы, входящие в состав стали, находятся в ней либо в состоянии твердого раствора, либо образуют химические соединения, — кристаллографическая решетка основной массы железа оказывается искаженной. Между атомами железа в пространственной решетке кристалла встречаются атомы растворенного в нем элемента. Такое состояние приводит к напряжениям в атомной решетке. Наконец, встречаются кристаллы химических соединений, например кристаллы различных карбидов. Границы отдельных групп кристаллов, в силу образования их в условиях действия избирательного затвердевания и протекания ликвационных процессов окажутся покрытыми более или менее значительными по толщине пленками ликватов, иногда неметаллических. Такое вещество, выделенное в специальных условиях растворения металлической массы стального образца, наблюдали отдельные исследователи в виде прозрачной ячеистой сетки. Вещество, отлагающееся по границам отдельных кристаллов при образовании их из жидкой фазы, принято, называть межклеточным или междузеренным веществом. Свойства, состав и структура межклеточного вещества в стали не изучены. Мы не располагаем сведениями о том, как относится это вещество к изменению температуры: растворяют ли его контактирующие кристаллы с повышением температуры;- идет ли выпадение этого вещества из раствора в кристаллах с изменением температуры. Поэтому категорическое утверждение отдельных авторов, что прочность межклеточного вещества в случае превышения ее над прочностью кристаллов обеспечивает протекание пластической деформации поликристалла без разрушения, неосновательно. Влияние пластической деформации на структуру и свойства металла: наклеп Текстура деформации создает кристаллическую анизотропию, при которой наибольшая разница свойств проявляется для направлений, расположенных под углом 45o друг к другу. С увеличением степени деформации характеристики пластичности (относительное удлинение, относительное сужение) и вязкости (ударная вязкость) уменьшаются, а прочностные характеристики (предел упругости, предел текучести, предел прочности) и твердость увеличиваются (рис. 8.2). Также повышается электросопротивление, снижаются сопротивление коррозии, теплопроводность, магнитная проницаемость.

Рис.8.2. Влияние холодной пластической деформации на механические свойства металла

Совокупность явлений, связанных с изменением механических, физических и других свойств металлов в процессе пластической деформации называют деформационным упрочнением или наклепом.Упрочнение при наклепе объясняется возрастанием на несколько порядков плотности дислокаций:Их свободное перемещение затрудняется взаимным влиянием, также торможением дислокаций в связи с измельчением блоков и зерен, искажениями решетки металлов, возникновением напряжений.

Вопрос35

Высокотемпературная и низкотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО, НТМО) Сущность высокотемпературной термомеханической обработки содержится в нагреве стали до температуры аустенитного состояния.Однако, при данной температуре исполняют деструкцию стали, что и окончательно приводит к наклепу аустенита. Во всяком случае сталь с этим состоянием аустенита подвергают закалке (набросок, позиция а).Поверхностная закалка стали. Быть может закалка ТВЧ. Наконец, закалка стали ТВЧ. Кажется, установка для закалки ТВЧ. Надеюсь закалка токами высочайшей частоты.Закалка стали. Таким образом, закалка сплава. Так вот, виды закалки. Кстати, температура закалки. Пожалуй, закаливаемость. Вероятно, прокаливаемость. Говорят, налицо критический поперечник.Высокотемпературная термомеханическая обработка почти что ликвидирует становление отпускной хрупкости в опасном промежутке температур, ослабляет необратимую отпускную хрупкость и быстро увеличивает совсем ударную вязкость при к-тной тмп-ре. В конце концов, глубоко понижается температурный порог хладоломкости. В общем высокотемпературная термомеханическая обработка увеличивает противодействие непрочному разрушению, сокращает чувствительность к трещинообразованию при термической обработке.

 

а – высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО); б – низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО)

Высокотемпературную термомеханическую обработку отлично принимать на вооружение для углеродистых, легированных, конструкционных, пружинных и в целом инструментальных сталей. Наверно, поистине последующий отпуск при температуре сто…200 o С ведется для сбережения больших значений стабильности.Низкотемпературная термомеханическая обработка (аусформинг). К счастью, сталь нагревают до аустенитного состояния. В самом деле затем сильно выдерживают при высочайшей температуре, создают остывание до температуры, повыше температуры начала мартенситного перевоплощения (четыресто…600 o С), хотя ниже температуры рекристаллизации, и при данной температуре воплотят в жизнь обработку давлением и закалку (набросок, позиция б)Низкотемпературная термомеханическая обработка, хоть и выдает наиболее высочайшее упрочнение, хотя не сокращает предрасположенности стали к отпускной хрупкости. Видимо кроме того, потребовала больших ступеней деструкции (75…95 %), потому потребуется сильное оборудование.Низкотемпературную термомеханическую обработку могут использовать к среднеуглеродистым легированным сталям, закаливаемым на мартенсит, которые имеют вторичную устойчивость аустенита.Повышение стабильности при термомеханической обработке поясняют тем, что в следствии деструкции аустенита случается деление его зернышек (блоков). Действительно размеры блоков сокращаются в 2 – 4 раза сравнивая с обыкновенной закалкой. По-видимому также повышается плотность дислокаций. Более того при следующей закалке такового аустенита стремительно возникнут наиболее очень-то небольшие пластинки мартенсита, глубоко снижаются напряжения.

 

Вопрос36

Быстрорежущие стали

Марка стали Температура отпуска, ºC Время выдержки, час Твердость, HRCэ

У7, У8, У10, У12 150 ÷ 160 1 63

Р9 580 4

У7, У8, У10, У12 200 ÷ 220 1 59

Р6М5К5, Р9, Р9М4К8, Р18 620 ÷ 630 4

С увеличением скорости резания возрастают требования к теплостойкости стали. Этим требованиям в большей мере удовлетворяют быстрорежущие стали.Быстрорежущие стали маркируют буквой Р (гарМ быстрый, скорый), цифры показывают среднее содержание вольфрама, являющегося основным легирующим элементом. Среднее содержание углерода и хрома во всех быстрорежущих сталях обычно составляет соответственно 1 и 4 %, поэтому эти элементы не указываются. Содержание остальных легирующих в целых процентах указывается как обычно в цифрах, следующих за их буквенным обозначением.Быстрорежущая сталь после закалки и отпуска имеет структуру высоколегированного отпущенного мартенсита с карбидами. Она сохраняет первоначальную структуру практически неизменной при нагреве до 600—620 °С. Резцы из быстрорежущей стали позволяют увеличить скорость резания в 8—10 раз по сравнению с инструментом из углеродистых сталей УЮ—У10А.Химический состав некоторых быстрорежущих сталей приведен в табл. 15 (ГОСТ 19265—73).Известно, что потери твердости при нагреве обусловлена в первую очередь, коагуляцией выделившихся карбидов. Коагуляция карбидов в углеродистой и легированной сталях при температурах более 300 °С ведет к быстрой потере твердости. Теплостойкость быстрорежущих сталей обусловлена легированием их карбидо-образующими элементами вольфрамом, ванадием и молибденом в количествах, достаточных для связывания почти всего углерода в специальные карбиды. Они коагулируют при температурах более 600 °С.Микроструктура быстрорежущей стали приведена на рис. 126. При затвердевании литой быстрорежущей стали образуется эвтектика, напоминающая ледебурит и располагающаяся по границам зерен. После ковки или прокатки сетка эвтектики подвергается дроблению с измельчением входящих в нее карбидов и более равномерным их распределением в основной матрице.После прокатки или ковки быстрорежущую сталь подвергают изотермическому отжигу для уменьшения твердости и облегчения механической обработки. Сталь выдерживают при 740 °С до полного превращения аустенита в перлито-сорбитную структуру.Высокую теплостойкость инструмент из быстрорежущих сталей приобретает после закалки и многократного отпуска. При нагреве под закалку необходимо обеспечить максимальное растворение карбидов и получение высоколегированного аустенита. Такая структура увеличивает прокаливаемость и позволяет получить стали для изготовления режущего инструмента и быстроизнашивающихся деталей технологического оборудования.Особо твердые инструментальные материалы созданы на основе нитрида бора и нитрида кремния. В них нет пластичной металлической связки. Изделия из этих материалов изготавливают либо с помощью взрыва, либо в условиях сверхвысоких статических давлений и высоких температур. Изделия из нитридов бора и кремния используют в качестве материала иденторов (наконечников) для измерения твердости тугоплавких материалов в интервале температур 700—1800 °С, как абразивный материал и в качестве сырья для изготовления сверхтвердых материалов, при­меняемых для оснащения режущей части инструментов для обработки закаленных сталей, твердых сплавов, стеклопластиков, цветных металлов. Они обладают высокой твердостью (НК.А 94—96), прочностью, износостойкостью, теплопроводностью, высокой стабильностью физических свойств и структуры при повышении температуры до 1000 °С. Их преимуществом является доступность и дешевизна исходного продукта, благодаря чему они используются для замены вольфрамсодержащих твердых сплавов.Для изготовления доводочных паст, шлифовальных кругов применяют абразивные материалы. Они представляют собой порошки, либо скрепленные связкой, либо нанесенные на гибкую основу — ткань или бумагу. Различают природные и искусствен­ные абразивные материалы. К природным относятся алмазы, гранаты, корунд; к искусственным — искусственные алмазы, гексагональный нитрид бора (эльбор), карборунд.

Вопрос37