Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебное пособие (Маневский-Ниткин)-2013 оконч..doc
Скачиваний:
222
Добавлен:
05.06.2015
Размер:
3.42 Mб
Скачать

2.7.3. Старение.

Старение используют при окончательной термической обработке сплавов, предварительно подвергнутых закалке без полиморфного превращения (без образования мартенсита). При старении происходит упрочнение сплавов, протекающее во времени без заметного изменения микроструктуры. Наиболее отчетливо этот процесс происходит при старении дюралюминия и низкоуглеродистых (≤0,1%С) сталей. Известны два вида старения сталей: термическое и деформационное.

Термическое старение происходит после закалки и связано с выделением из пересыщенного α-твердого раствора (феррита) дисперсных карбидных или нитридных частиц. Это может происходить как при комнатной температуре (естественное старение), так и при повышенной до 50…150°С температуре (искусственное старение).

Деформационное старение происходит после холодной пластической деформации низкоуглеродистых сталей. Различают естественное старение при комнатной температуре в течение 15…16 суток и искусственное (несколько минут при 200…350°С). Эффект упрочнения при старении связан с торможением дислокаций выделившимися из твердого раствора дисперсными частицами карбидов или нитридов, а также с образованием атмосфер Коттрелла из атомов углерода и азота вокруг дислокаций, что затрудняет их движение.

2.8. Прокаливаемость и закаливаемость стали.

Прокаливаемостью называют способность стали закаливаться на мартенсит на определенную глубину по сечению детали. Это важнейший фактор, влияющий на конструкционную прочность стали. Прокаливаемость одной и той же стали может меняться в зависимости от колебаний химсостава, температуры нагрева под закалку, размеров и конфигураций детали. Поэтому в справочниках прокаливаемость стали часто характеризуется полосой прокаливаемости.

Прокаливаемость стали определяют по стандартной методике, которая включает в себя торцевую закалку образца из исследуемой стали, построение диаграмм прокаливаемости и определение критического диаметра по специальной номограмме. Критическим диаметром (ДКР,мм) считается сечение, прокаливающееся либо насквозь, либо до полумартенситной структуры в сердцевине при закалке стали в данном охладителе. Чем больше значение ДКР, тем выше прокаливаемость стали.

Наибольшее влияние на прокаливаемость стали оказывает ее химический состав. При увеличении содержания углерода до 0,8% прокаливаемость углеродистых конструкционных сталей возрастает. Легирующие элементы, растворяющиеся в аустените при нагреве стали под закалку (Mn,Cr,Mo,Ni,Si,B),уменьшают критическую скорость закалки стали, за счет чего прокаливаемость возрастает. Легирующие элементы, образующие тугоплавкие карбиды (Ti,V,Nb,W) прокаливаемость стали уменьшают. Тугоплавкие карбиды TiC,VC,WC тормозят рост аустенитных зерен при нагреве стали, что обуславливает мелкий размер действительного аустенитного зерна.

Это размер зерна, соответствующий заданной температуре нагрева стали при закалке. Чем он меньше, тем меньше прокаливаемость стали, т.к. критическая скорость закалки мелкозернистых сталей выше, чем у крупнозернистых. Однако, несмотря на более высокуюпрокаливаемость крупнозернистых сталей, их не применяют для высоконагруженных деталей машин. Это объясняется низкой ударной вязкостью, повышенным порогом хладноломкости, недостаточной трещиностойкостью и склонностью к деформации и короблению крупнозернистых сталей.

Для высоконагруженных деталей рекомендуется применять мелкозернистые стали, для повышения прокаливаемости которых целесообразно комплексное легирование Mn,Cr,Mo,Ni,Si,B.

На прокаливаемость стали значительное влияние оказывает интенсивность ее охлаждения при закалке, которая зависит от степени циркуляции охлаждающей среды. Значение критического диаметра (ДКР) может увеличиваться в 1,5-2 раза при увеличении степени циркуляции от слабой до интенсивной. При закалке стали в условиях серийного производства применяют автоматизированные закалочные устройства (баки, ванны), где обеспечивается требуемая степень циркуляции охлаждающей среды.

Закаливаемостьюназывают способность стали повышать свою твердость при закалке на мартенсит. Закаливаемость прямо пропорционально зависит от содержания в стали углерода и влияет на контактную выносливость и износостойкость стальных деталей; чем больше закаливаемость, тем выше эти свойства. Легирующие элементы прямого влияния на закаливаемость не оказывают, а могут влиять лишь косвенно, уменьшая или увеличивая концентрацию углерода в мартенсите.