Дефекты при отжиге и нормализации. Дефекты при закалке.

Перегрев – при слишком высоких t° отжига и чрезмерно длительных выдержках происходит образование крупнозернистой структуры. Устраняется отжигом с фазовой перекристаллизацией, нормализацией или улучшением.

Пережог – очень большой перегрев, кроме сильного роста зерен, может вызвать повреждения границ зерен. Явл. неисправимым браком.

Большее значение имеет атмосфера печи. Избыток окислительных газов в атмосфере (кислорода, водяного пара, углекислого газа и др.) вызывает окалинообразование и обезуглероживание.

Обезуглероживание связано с тем, что кислород окисляет углерод раньше, чем железо. Чтобы этого не призошло газовая атмосфера должна оказывать не очень сильное окислительное действие.

С целью защиты изделия от обезуглероживания и окалинообразования при отсутствии печей с защитной атмосферой отжиг осущ. в ящиках или трубах, замазанных глиной, а также в ящиках с засыпкой древесным углем или чугунной стружкой.

Дефекты при закалке:

Деформация (изменение размеров детали); коробление (изменение формы детали) – для уменьшения коробления детали охлаждают в штампах и приспособлениях; появление трещин – для предупреждения трещин при конструировании изделий избегать резких переходов от сечения к сечению. Причины – внут. закалочные напряжения.

Внут. закалочные напряжения делят на: тепловые (вызваны перепадом t° по сечению изделия) и структурные (возникают в результате превращения аустенита в мартенсит).

Окисление и обезуглероживание – при нагреве в пламенных или элекрич. печах без контролируемых атмосфер. Поэтому увеличивают припуск на шлифование, что удорожает и усложняет технологию изготовления деталей.

Передержка и перегрев – укрупнение зерна аустенита, после закалки в укрупнении игл мартенсита и получении крупнозернистого излома. Устраняются повторной закалкой.

Недостаточная твердость – вызвана недогревом или недостаточно интенсивным охлаждением, т.е. охлаждение со скоростью меньше критической. Для устранения необходимо повысить t° печи или увеличить время выдержки.

Образование мягких пятен – неравномерное охлаждение из-за образования в отдельных местах пузырьков пара, сохранения приставшей окалины, захвата закалочными клещами. Для предотвращения – закалочную жидкость подводить к деталям под давлением или энергично перемещать деталь в закалочной жидкости; следует удалять окалину перед охлаждением; закалочные клещи должны иметь острые губки, чтобы не препятствовать охлаждению в месте захвата изделия.

 

Термомеханич. обработка. Новые способы термообработки (лазерная, электроннолучевая).

Термомеханич. обработка (ТМО) – наклеп аустенита и последующая его закалка.

Различают: 1. высокотемпературную (ВТМО) – нагревают до t° выше Ас3, пластически деформируют, проводят закалку и низкотемпературный отпуск.

2. низкотемпературную (НТМО) ТМО – нагревают до t° вышеАс3, охлаждают до t° выше точки Мн (400…600°С), но ниже t° рекристаллизации, затем закалка и низкотемпературный отпуск.

Лазерная – высокоскоростной разогрев поверхностного слоя металла под действием лазерного луча.

 

Химико-термическая обработка. Азотирование.

Химико-термическая обработка – технологич. процесс, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя деталей различными элементами с целью изменения его состава, структуры и св-в.

Различают: цементацию – насыщение углеродом; азотирование – азотом; нитроцементацию – углеродом и азотом; хромирование – хромом; силицирование – кремнием.

Азотирование – диффузионное насыщение азотом поверхностных слоев металлических изделий в целях повышения их износостойкости, предела выносливости и коррозионной стойкости. t° азотирования 500…600°С.

Азотирование – длительная операция для получ. слоя толщиной 0,5 мм требуется порядка 60 ч при t° азотирования 500…520°С. С целью ускорения процесса азотирование проводят по двухступенчатому режиму: при 500…520°С в течение 12…15 ч и при 540…600°С в течение 20…25 ч. Вторая стадия ускоряет процессы и сокращается в 1,5…2 раза.

 

Поверхностное упрочнение стали.

Методы:

- ионно-диффузионное модифицирование (ионное азотирование): реализуется в тлеющем разряде постоянного напряжения в среде азота или аммиака. Ионы азота, ударяясь об обрабатываемую стальную деталь, являющуюся катодом, осаждаются на ней, а затем диффундируют вглубь, т.к. поверхность катода разогревается до 500…600°С. При соударении ионов с поверхностью детали происходит ее очистка от адсорбированных и оксидных пленок, препятствующих проведению обычного азотирования некоторых сталей. Длительность ионного азотирования сокращается по сравнению с обычным, t° процесса снижается, а мех. св-ва повышаются.

- ионная имплантация (ионное легирование): при повышении энергии бомбардирующих ионов последние проникают внутрь кристаллической решетки металла, легируя поверхностный слой и упрочняя его за счет искажения решетки.

- комбинации ионно-плазменных методов с лазерной (интенсивное кратковременное тепловое воздействие на поверхностный слой изделия, к-рое зависит от плотности энергии лазерного излучения, подводимой к поверхности, и длительности облучения) или электронно-лучевой обработкой (осущ. в вакууме при облучении изделия потоком электронов).

 

58. Особенности термической обработки легированных сталей.

Легирующие элементы (особенно вольфрам) понижают теплопроводность стали, поэтому нагрев нужно вести медленно, иначе могут появиться трещины.

Хром, ванадий, вольфрам, кремний, молибден, титан, медь повышают критич. точки Ас3 Ас1. Нагрев должен вестись до более высоких t° при отжиге, нормализации, закалке сталей. Марганец, никель – понижают критич. точки – нагревают до более низких t°.

Т. к. легированные стали имеют меньшую теплопроводимость, то для полного прогрева детали и более полного растворения карбидов в аустените нужна более продолжительная выдержка при достигнутой t°, чем для углеродистых сталей.

Все легирующие элементы, кроме кобальта, уменьшают критич. скорость закалки, => легированные стали при закалке можно охлаждать с меньшей скоростью.

Прокаливаемость у лег. сталей более высокая, чем у углер. стали с высоким содер. легирующих элементов закаливаются на полную глубину даже при больших сечениях изделий.

 

Цветные металлы и сплавы.

К цветным металлам относят все металлы, кроме железа и его сплавов.

Цветные дороже черных. Медь и алюминий обладают высокой электро- и теплопроводностью и прим. В электропромышленности. Сплавы магния, алюминия и титана благодаря малому удельному весу широко прим в самолетостроении.

Наибольшее распространение получили сплавы меди, алюминия и магния, а также подшипниковые сплавы.

Цветные металлы подразделяются на:

а) легкие (литий, магний, бериллий, алюминий, титан) – малая плотность.

б) легкоплавкие (ртуть, цезий, олово, свинец, цинк) – низкая температура плавления.

в) тугоплавкие (вольфрам, тантал, ниобий, молибден, ванадий) - t° плавления более высокая, чем железо.

г) благородные (золото, серебро, металлы платиновой группы) – высокая устойчивость против коррозии.

д) урановые металлы – актиноиды – используются в атомной технике.

е) редкоземельные (РЗМ) (скандий, иттрий, лантан, лантаноиды) – прим. в качестве присадок к сплавам др. элементов.

ж) щелочноземельные (натрий, калий, литий) – не находящие прим. В свободном состоянии.

60. Деформируемые алюминиевые сплавы –

легированы медью, магнием, марганцем и в отдельных случаях титаном, цинком и кремнием.

Различают сплавы: упрочняемые и неупрочняемые термич. обработкой.

Упрочняемые:

- сплавы нормальной точности – явл. дюралюмины, относящиеся к системе Аl-Cu-Mg, маркируют буквой Д. для упрочнения сплавов прим. закалку с t° 415…505°С (Д1, Д18) или 490…500°С (Д16) с охлаждением в холодной воде.

- высокопрочные – сплавы В95, В96 системы Аl-Zn-Mg-Cu. Сплавы закаливают при460…480°С с последующим искусств. Старением при 120…140°С.

- жаропрочные АК-4, АК-4-1. t°до 300°С.

- сплавы для ковки и штамповки АК6, АК8 системы Al-Cu-Mg с добавками кремния. t° 450…475°С.

Неупрочняемые – Al-Mn, Al-Mg. Отличаются высокой пластичностью, коррозионной стойкостью, хорошо свариваются.