- •Конспект лекций по общему курсу материаловедения
- •Для студентов заочной формы обучения
- •Учебное пособие
- •Москва 2013
- •Введение.
- •Глава 1. Теория сплавов.
- •1.1. Механические свойства сплавов и методы их определения.
- •1.2. Атомно-кристаллическая структура металлов.
- •1.3. Дефекты кристаллического строения металлов.
- •1.4. Закономерности кристаллизации металлов и сплавов.
- •1.5. Микроструктура сплавов.
- •1.6. Характеристика фаз и структурных составляющих.
- •1.7. Диаграммы состояния.
- •1.8. Фазы и структурные составляющие в сплавах Fe-c.
- •1.9. Влияние химического состава и структуры на свойства сталей и чугунов.
- •1.10. Классификация, маркировка и применение углеродистых сталей.
- •1.11. Применение чугунов.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература.
- •Глава 2. Теория термической обработки.
- •2.1. Критические температуры при термообработке стали.
- •2.2. Превращения при нагреве стали.
- •Перегрев и пережог.
- •2.3. Превращения в стали при непрерывном охлаждении.
- •2.4. Образование структур перлитного типа.
- •2.5. Промежуточное превращение.
- •2.6. Мартенситное превращение.
- •2.6.1.Особенности мартенситного превращения.
- •2.6.2. Свойства мартенсита.
- •2.7. Превращения при отпуске.
- •2.7.1. Свойства стали после отпуска.
- •2.7.2. Отпускная хрупкость.
- •2.7.3. Старение.
- •2.8. Прокаливаемость и закаливаемость стали.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература.
- •Глава 3. Технология термической обработки.
- •3.1. Технология объемной термообработки стали.
- •3.1.1. Отжиг 1-го рода.
- •3.1.2. Отжиг 2-го рода.
- •3.1.3. Нормализация.
- •3.1.4. Дефекты отжига и нормализации.
- •3.1.5. Закалка.
- •3.1.6. Дефекты закалки.
- •3.2. Поверхностная закалка.
- •3.3. Химико-термическая обработка (хто).
- •3.3.1. Цементация.
- •3.3.2. Азотирование.
- •3.3.3. Нитроцементация.
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 4. Машиностроительные материалы.
- •4.1. Легированные конструкционные стали.
- •4.2. Специальные стали и сплавы.
- •4.3. Литейные сплавы.
- •4.4. Неметаллические материалы.
- •4.4.1. Пластмассы.
- •4.4.2. Резины.
- •4.4.3. Клеи и герметики.
- •4.5. Композиционные материалы.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература
- •Глава 5. Порошковые материалы.
- •5.1. Технология производства металлических порошков.
- •Основными элементами технологии порошковой металлургии являются:
- •5.2. Свойства металлических порошков.
- •5.3. Классификация порошковых сталей.
- •5.4. Порошковые углеродистые конструкционные стали.
- •5.5. Порошковые легированные конструкционные стали.
- •Медистые порошковые стали.
- •Порошковые стали, легированные никелем.
- •Порошковые железомедноникелевые стали.
- •Порошковые молибденовые стали.
- •Хромистая порошковая сталь.
- •Марганцовистые порошковые стали.
- •Сложнолегированные порошковые конструкционные стали.
- •5.6. Порошковые стали инструментального назначения.
- •5.7. Порошковые стали специального назначения.
- •5.8. Антифрикционные материалы на основе железа.
- •5.9 Термическая обработка порошковых сталей.
- •5.10. Свойства и применение порошковых сплавов.
- •Применение порошковых материалов
- •Методами порошковой металлургии получают:
- •Применение и состав порошковых сплавов
- •5.11. Производство деталей из порошковых материалов.
- •5.12. Эффективность технологии порошковой металлургии.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература.
Литература.
И.И. Новиков. «Теория термической обработки металлов». Учебник для ВУЗов. М. «Металлургия». 1985г.
Г.М. Волков, В.М. Зуев. «Материаловедение». Учебник для ВТУзов. М. «Академия». 2008 г.
Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин, Н.М. Рыжов, В.И. Силаева. «Материаловедение». Учебник для ВУЗов. М., изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2002г.
Термическая обработка в машиностроении. Справочник. М. «Машиностроение». 2000г.
Глава 3. Технология термической обработки.
При выборе технологии термической обработки необходимо определиться с ее целью и основными параметрами:
1) температурой нагрева, скоростью и временем нагрева;
2) средой, где должен осуществляться нагрев, и ее химического воздействия на нагреваемый металл;
3) условиями охлаждения;
4) производительностью и экономичностью выбранного технологического процесса.
В зависимости от цели различают разупрочняющую и упрочняющую термообработку. Разупрочняющей термообработке подвергают заготовки и полуфабрикаты, упрочняющей – готовые детали.
В зависимости от технологии различают собственно термическую, химико-термическую и термомеханическую обработку. Собственно термическая обработка заключается только в тепловом воздействии на сплав. При химико-термической обработке сочетается тепловое и химическое воздействие, заключающееся в насыщении поверхности деталей атомами металлов или неметаллов. При термомеханической обработке на сплав оказывается тепловое и механическое воздействие. Кроме того, различают термическую обработку с объемным и поверхностным нагревом.
При серийном и массовом производстве на основе выбранной технологии определяют тип оборудования, обеспечивающего требуемые качество и производительность термической обработки. Таким оборудованием являются автоматизированные камерные печи и агрегаты, созданные по принципу концентрации операций технологического процесса. К преимуществам такого оборудования относятся проведение термической обработки без контакта с внешней средой, максимальная производительность, сокращение производственных площадей, снижение трудоемкости, темп обработки, соответствующий темпу автоматических линий механических цехов. При этом осуществляется автоматический контроль и регулирование температуры, как при нагреве, так и при охлаждении. Обеспечивается циркуляция газовой атмосферы в печи и охлаждающей жидкости в закалочном баке, что исключает температурный перепад по их высоте.
При единичном и мелкосерийном производстве технологию термообработки следует определять, исходя из имеющегося печного оборудования, например, шахтных печей.
На машиностроительных заводах в камерных печах проводят объемную термическую обработку, как разупрочняющую (отжиг, нормализация), так и упрочняющую (закалку в сочетании с различными видами отпуска). Объемной обработке подвергают около 30% от общего количества упрочняемых деталей. Химико-термическую обработку проводят как в камерных печах, так и в автоматизированных агрегатах с регулируемым потенциалом насыщающей атмосферы (30-35% деталей).
Агрегаты для химико-термической обработки комплектуются из печей и установок непрерывного действия. В комплектацию такого агрегата входят: печь для проведения цементации (насыщения углеродом) или нитроцементации (насыщение углеродом и азотом), закалочный бак, печь для проведения отпуска, цепной толкатель, загрузочный и разгрузочный тамбур, моечно-сушильная установка. Детали загружают в корзины, а затем устанавливают на поддоны, которые через загрузочный тамбур поступают в зону нагрева цементационной печи. В этой зоне детали нагреваются до оптимальной температуры: при проведении цементации до 920…950°С, при проведении нитроцементации до 850…860°С. Затем детали перемещаются в зону подстуживания, а затем- в закалочный бак. Детали после закалки поступают в печь для отпуска, а затем в моечно-сушильную установку. Циркуляция газовой атмосферы в печи обеспечивается с помощью перемешивающих вентиляторов, установленных в своде печи.
Широко применяется поверхностная закалка с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ). Этому виду обработки подвергают 40-45% упрочняемых деталей, как стальных, так и чугунных. Для закалки ТВЧ (равноценное название – закалка с индукционным нагревом) используют специальные установки с ламповыми или машинными генераторами высокой частоты и водоохлаждаемыми индукторами заданной конфигурации. Этот вид упрочнения отличается высокой производительностью, легко автоматизируется и встраивается в общие технологические линии механообрабатывающих цехов.