Билет 15

1. Диаграмма состояния (д.с.) сплавов, образующих в тв. состоянии мех. смеси из чистых компонентов. На любой диаграмме имеются характерные точки и характерные линии. Линия PSK – линия ликвидус, выше этой линии система находится в виде жидкого раствора (L), MSN – линия солидус, ниже этой линии все фазы системы находятся в твёрдом состоянии, между линиями ликвидус и солидус находится двухфазная область, где существует жидкий раствор и твёрдая фаза. Выше линии ликвидус все компоненты системы неограниченно растворяются друг в друге, а ниже линии солидус образуются мех. смеси компонентов А и В в виде собственных фаз. Точка S – называется эвтектическая, а линия MSN соответственно линией эвтектических реакций. Эвтектическая реакция заключается в том что жидкая фаза т. S превращается в твердые фазы компонента А плюс твердая фаза компонента В: L = AM+BN. Эвтектическая реакция в превращении превращении одной жидкой фазы в 2 твердые. При соответствующей температуре точки Р соответствует температура плавления компонента А, точка К – температура плавления компонента В. Рассматриваем сплав №1. В точке 1 сплав находится в жидком состоянии (жидкий раствор L) и оба компонента неограниченно растворяются друг в друге. При достижении точки 2, соответствующей температуре плавления этого сплава создаются условия для начала кристаллизации, однако уровни свободной энергии G_т=G_ж, ∆G=0. В этих условиях система может находится неограниченно долго и для того, чтобы процесс кристаллизации пошел не обратимо необходимо достичь определенной стадии переохлаждения ∆Т,то есть сплав 1 начнет кристаллизоваться необратимо чуть ниже точки 2 в 2-х фазной области. В этом случае из жидкой фазы начнет выделяться компонент А в виде собственной твердой фазы. При охлаждении от точки 2 до точки 3, от линии ликвидус до линии солидус количество твердой фазы возрастает, а количество жидкой фазы убывает по линии PS и при достижении точки 3 в системе происходит эвтектическая реакция с образованием эвтектики, состоящей из компонента А и компонента В. Эвтектика представляет собой отдельную фазу, внутри которой располагаются кристаллические компоненты А и В пластинчатой формы. От точки 3 до т.4 никаких превращений в системе не происходит, а идет простое охлаждение сплава 1. В структуре этого сплава при металлографическом исследовании выделяются зерна эвтектики, имеющие свое собственное кристаллографическое направление. Избыток компонента располагающийся вдоль межфазных границ эвтектики. Для 2-го сплава все тоже самое только будет компонент В.

2. При проведении операции закалки различают 2 понятия: 1. закаливаемость – это склонность стали принимать закалку на мартенсит. Стали с низким содержанием С, менее 0,2% на М не закаляются и для них это операция называется термоупрочнение, в структуре остается Ф-П смесь после закалки со значительными внутренними напряжениями. 2. прокаливаемость или глубина проникновения закаленной зоны. В процессе закалки скорость охлаждения в различных зонах деталей по сечению различны V₁-это скорость в центре детали, V₂-это скорость охлаждения на ½ радиуса, V₃-скорость охлаждения на поверхности. В результате разные скорости охлаждения по сечению – получается, различная структура стали.

Если бы Vкрит была по всему сечению одинаковая мы получили бы по всему сечению чисто мартенситную структуру. В связи с тем что скорость может быть различна и Vкрит закалки существует только на ½ радиуса, структура данной стали будет состоять из М зон и незакаленной зоны в которых будут продукты распада Ф-П смесь. Разная структура по сечению обуславливают разную твердость и разные прочностные свойства. В большинстве случаев формирование разной структуры после закалки не допустимо т.к. это способствует образованию разных зон в детали с различными мех свойствами. Прокаливаемость стали тем выше чем более легированна сталь, такими элементами как Cr, Mn, Si, Ni, Mo. Чем выше устойчивость переохлаждения А, тем больше глубина прокаливаемости стали. Прокаливаемость в стали характеризуется критическим диаметром( ). Dкрит характеризуют как dmax сечения для данной стали, которая в заданном охладителе, прокаливается на сквозь. D определяют методом Дроздовского, когда цилиндрический образец подвешивается на специальной стойке после нагрева до t закалки и снизу спреером подводится вода, производится охлаждение. Прокаливаемость является важнейшей характеристикой стали, т.к. показывает возможность получения равномерно распределенных свойств по сечению детали. На прокаливание главным образом влияют 2а параметра: состав стали и охлаждающая способность среды. Для различных условий с целью получения определенно заданных свойств существуют различные способы закалки. V₁- закалка в первой среде,V₂- закалка во 2ой среде, V₃- ступенчатая закалка V₄- изотермическа закалка. В ряде случаев для высоколигированных инструментальных сталях применяют закалку с последующим образующим холодом.