Улучшение и нормализация. Режимы. Получаемые структуры и свойства.

Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до тем-ры на 40-50С выше Ас3, заэвтек-ной – на 40-50С выше Асm, выдержке и охлаждении на воздухе. Норм-ция вызывает полную перекрис-цию стали, устраняет крупнозернистую структуру. Быстрое охлаждение на воздухе приводит к распаду А при более низких тем-рах, что повышает дисперсность ф-ц смеси. После нормализации получаются структуры: С+Ф – в доэв-ных сталях; С- в эвтектоидных; С+Ц2 – в заэвт-ных.

Термическую обработку, состоящую из закалки и высокого отпуска, называют улучшением. Такая термообработка создает наилучшее сочетание прочности и вязкости стали и применяется для деталей машин из среднеуглеродистых сталей, испытывающих статистические и особенно динамические или цилиндрические нагрузки(валы, шатуны, оси, крепежные детали). получаем Сотп.

Алюминиевые сплавы.ихклассификация,маркировка,структура и применение.

Алюминиевые сплавы. Характерной особенностью алюминия являются малый удельный вес (2,72 г/см3), низкая температура плавления (658°С), высокая пластичность (относительное удлинение 8 =40—60%), низкая прочность и твердость (твердость НВ=30 кг/мм2; предел прочности =80—100 МПа), высокая электро- и теплопроводность, высокая коррозионнная стойкость. Алюминий имеет кубическую гранецентрированную решетку (К12).

Классификация ал-х сплавов:

1.деформируемые сплавы

Сплавы,неупрочняемые то. Структура этих сплавов состоит из однородного твердого раствора элементов на основе алюминия.

Упрочнение в этих сплавах можно получить путем нагартовки (холодной обработки давлением). К этим сплавам, кроме чистого алюминия, относятся следующие марки АМЦ (А1—Мп); АМГ (Al—Mg). Предназначаются данные сплавы для изготовления деталей методом глубокой штамповки в холодном состоянии.применение:эти сплавы для изготовления строительных конс-ий(витражи,дври..),емкостей для жидкостей.

Сплавы, упрочняемые термической обработкой. К ним относятся сплавы алюминия с медью, магнием, марганцем, цинком, никелем, железом и другими элементами.

Дуралюмины 1Д1. ДЗ, Д6, Д16 и т.п.) - это сплавы системы AI-Cu-Mg Основным легирующим элементом является медь
(3,8-4,8%Сu). количество магния от 0.5 до 1.5% Кроме того, сплавы содержат марганец (около 0,5% Мn) и в качестве примесей Fe и Si.

Дуралюмины после литья имеют структуру альфа+тета(II), причем частицы тета(II) залегают по границам зерен и охрупчивают сплав (рис 103а).

Термическая обработка дуралюминов заключается в закалке
и старении.

Применение:для изготовления деталей и элементов конструкций среднего и вовышеннойпрочности,требующих долговечности при переменных нагрузках.Дюралюмин Д16 исп-т для изготовления обшивок,шпангоутов,лонжеронов самолетов)

2.литейные алюминиевые сплавы.силумины-сплавы ал-я с кремнием(АК12,АК9,АК7)Распространенный силумин АК12 содержит 11-13% си.В равновесном(литом)состоянии сплав явл. заэв-м и состоит из эвтектики(альфа+си)крупноигольчатого строения и включений хрупких первичныхкристаловкремния.для повышения мех св-в проводят модифицирование.структура модифицированного сплава состоит из кристалов альфа-твердого ра-ра и мелкозернистой эвтектики.доэв-е сплавы АК9(8-10%СИ)Иак7(6-8%си)ДОПОЛНИТЕЛЬНО СОДЕРЖАТ МАГНИЙ(ДО0.3%..0,4%)и могут упрочняться закалкой с последующим старением за счет выделения частиц упрочняющей фазы Mg2SI.ПРИМЕНЯЮТ:ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕЛКИХ(ак12),А ТАКЖЕ СРЕДНИХ И КРУПНЫХ(ак9,ак7)литых деталей(корпусов компрессоров,картеровдвс)

3.порошковые-получаемые методами порошковойметалургии:

Спеченные ал. порошки –это сплавы ал-а-ал2о3.структура представляетсобой ал-ю матрицу с равномерно распределенными мелкодисперсными включениями ал2о3,кот обеспечивают дисперсионное упрочнение сплава.в зав-и от содержания оксида ал-ия(от 6 до 22%)различают 4 марки сплавов от сап-1 до сап-4.применяют:для деталей,работающих при температурах 300-500 град,от кот требуется высокая прочность и корозионная стойкость(штоки,лопатки компрессоров..)

Спеченные алюмин-е сплавы-это порошковые сплавы систем ал-си-ни(сас-1)и ал-си-фе(сас-2).сас-1 содержит 25-30%си,5-7%ни,остальное ал.сплав имеет структуру,содержащую дисперсные включения кремния и интерметалидов.применение-заменяют стали при изготовлении отд-х деталей приборов,работающих в паре со сталью.

Выбрать материал для пружины диаметром 3 и 20 мм. Подобрать режим термической обработки. Полученные структура и свойства.

для пружины диаметром 3 мм - 70

20 мм – 60С2А

ТО – закалка + СО

структура - Тотп

свойства- высокий предел упругости, достаточная пластичность и вязкость.

Кремний повышает прокаливаемость, увеличивает предел текучести и упругости

 

Билет №3

Влияние пластической деформации на свойства сталей. Наклеп. Механизм пластической деформации: скольжение и двойникование.

Пластическая деформация – это деформация, которая сопровождается изменением формы и размеров образца. При этом изменяется структура и свойства.

Механизмы пл. деф.:

-скольжение(сдвиг)-сдвиг атомных плоскостей друг относительно друга под действием касательных напряжений, протекает по плоскостям с наиболее плотной упаковкой атомов в направлениях с минимальными межатомными расстояниями, где сопротивление сдвигу наименьшее

-двойникование – осуществляется путем переориентации одной части кристалла зеркально симметрично относительно другой.

Величину пластической деформации определяют степенью пластической деформации ε = (Н0 – Н)/ Н0;

где Н0 и Н размер образца до и после деформации.

С увеличением степени пл. деф. прочность, твердость повышаются, а пластичность, ударная вязкость понижаются

Наклеп (нагартовка) – упрочнение металла при пластической деформации.оно вызвано:

-увеличением плотности дислокаций

-искажением кристаллической решетки

-дроблением зерен

перемещение дислокаций в плоскости скольжения через весь кристалл приводит к смещению соответствующей части кристалла на одно межатомное расстояние.(при скольжении)

На диаграмме изотермического превращения переохлажденного аустенита нанести кривые охлаждения при закалке, нормализации и отжиге. Опишите характерные особенности каждой термообработки, получаемые структуры и свойства.

Отжиг закл-сяв нагреве стали до определенной тем-ры,выдержке и послед-ем медленном охлаждении.Охлаждение происходит вместе с печью. Цель- получение равновесной структуры.

-Ф+П- в доэвтектоидных сталях(Ф+П)

-П- в эвтектоидных сталях(П)

-П+Ц2 – в заэвтектоидных сталях

Виды отжига 1-го рода:

Рекристаллизационный отжиг применяется для снятия наклепа и зак-ся в нагреве холоднодеформированной стали выше тем-ры рекристаллизации на 150-250С, выдержке и послед охлаждении. Снижение твердости и повышение пластичности. Отжиг для снятия напряжений примен-ся для отливок, деталей, сварных изделий после обработки резанием.

Диф-ный отжиг прим-ся для легир сталей с целью выравнивания хим.состава и уменьшения внутрикристаллической ликвации, кот повышает слонность стали к хрупкому разрушению, понижает пластичность и вязкость. Т нагрева до 1100-1200С. В рез-те получется структура Ф+П с крупным зерном.

Виды отжига 2-го рода:

Поный отжиг- нагрев доэв-ных сталей на 30-50 С выше тем-ры Ас3,выдержка и охлаждение вместе с печью.Цели- измельчение зерна, повышение ударной вязкости; улучшение обрабатываемости резанием за счет снижения твердости и повышения пластичности; снятие внутренних напряжений. Полный отжиг для заэвтектоидных сталей не применяется.

Неполный отжиг – нагрев до – и заэвтек-ных сталей выше тем-ры Ас1, выдержка, охлаждение в печи. Неполный отжиг доэв-ных сталей применяют вместо полного, если не требуется измельчение зерна. Заэв-ные стали подвергают только неполному отжигу, нагрев вызывает практически полную перекристаллизацию, проводится для получения структуры зернистого перлита. Сталь с зернистым перлитом имеет более низкие значения твердости и прочности, более высокую пластичность.

Изотермический отжиг – проводится для легир сталей и состоит в нагреве выше линии Ас3,быстром охлажд-и, изотремической выдержке в теч-е 3-6ч, послед охл-е на воздухе. Сокращает длительность процесса, получается более однородная ф-п структура.

Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до тем-ры на 40-50С выше Ас3, заэвтек-ной – на 40-50С выше Асm, выдержке и охлаждении на воздухе. Нормализация вызывает полную перекристаллизацию стали, устраняет крупнозернистую структуру. Быстрое охлаждение на воздухе приводит к распаду А при более низких тем-рах, что повышает дисперсность ф-ц смеси.После нормализации получаются структуры: С+Ф – в доэв-ных сталях; С- в эвтектоидных; С+Ц2 – в заэвт-ных.. Назначение нормализации различно в зависимости от состава стали: для низкоуглеродистых(до 0,3%)- нормализ-ю применяют вмсто отжига, она явл-ся более экономичной,т.к. меньше времени затрачивается на охлаждение стали. Для среднеуглеродистых(0,3-0,5%)- нормализ-ю применяют вместо закалки и высокго отпуска(улучшения), снижается ударная вязкость. Для высокоуглеродистых(заэв-ных) – нормализ-ю применяют перед последующей термообработкой для устранения цементитной сетки. Для высоколегированных – нормализ-я может применяться вместо закалки, т.к. охл-е таких сталей на воздухе обеспечивает получение структуры М.

Закалка заключается в нагреве доэвт-ных сталей на 30-50С выше Ас3, заэв-ных на 20-30С выше Ас1,выдерже и послед охл-и со скоростью выше критической. Цель: получение структуры мартенстита. Закалка не явл-ся окончательной операцией, чтобы уменьшить хрупкость и напряжение, получить требуемые мех-киесво-ва, сталь после закалки подвергают отпуску