- •1 Конструкційна міцність і шляхи її підвищення
- •1.1 Загальні положення
- •1.2 Конструкційна міцність матеріалів
- •1.2.1 Загальні положення
- •1.2.2 Механічні властивості та способи їх
- •1.3 Методи підвищення конструкційної
- •1.4 Залізовуглецеві сплави основні конструкційні
- •1.4.1 Загальні положення
- •1.4.2 Вуглецеві сталі
- •1.4.3 Чавуни
- •2 Термічна обробка
- •2.1 Загальні положення термічної обробки
- •2.2 Перетворення при нагріванні і охолоджуванні сталі
- •2.2.1 Утворення аустеніту при нагріванні
- •2.2.2 Перетворення аустеніту при охолоджуванні
- •2.2.3 Перетворення мартенситу при нагріванні
- •2.3 Види термічної обробки
- •2.3.1 Відпал
- •2.3.2 Гартування
- •Vкрит.- критична швидкість гартування
- •2.3.3 Відпуск
- •2.3.4 Дефекти термічної обробки
- •2.4 Поверхневе зміцнення
- •2.4.1 Загальні положення
- •2.4.2 Поверхневе гартування
- •2.4.2.1 Гартування з індукційним нагрівом
- •2.4.2.3 Поверхневе гартування в електролітах
- •2.4.2.4 Гартування з нагрівом лазерним променем
- •2.4.3 Хіміко-термічна обробка (хто)
- •3 Леговані сталі
- •3.1 Загальні положення
- •3.2 Конструкційні сталі
- •3.2.1 Сталі підвищеної оброблюваності
- •3.2.2 Низьковуглецеві сталі для цементації
- •3.2.3 Середньовуглецеві сталі для поліпшення
- •3.2.4 Ресорно-пружинні сталі
- •3.2.5 Підшипникові сталі
- •3.2.6 Високоміцні сталі
- •3.2.7 Зносостійкі сталі та сплави
- •3.3 Інструментальні сталі
- •3.3.1 Загальні положення
- •3.3.2 Сталі для різального інструменту
- •3.3.2.1 Вуглецеві і леговані інструментальні сталі
- •3.3.2.2 Швидкорізальні сталі
- •3.3.3 Штампові сталі
- •3.3.4 Сталі для вимірювальних інструментів
- •3.3.5 Тверді сплави
- •3.4 Спеціальні сталі
- •3.4.1 Корозійностійкі (нержавіючі) сталі
- •3.4.2 Жаростійкі сталі і сплави
- •3.4.3 Жароміцні сталі і сплави
- •3.4.4 Магнітні сталі і сплави
- •4 Кольорові метали і сплави
- •4.1 Алюміній і сплави на його основі
- •4.1.1 Загальна характеристика алюмінію
- •4.1.2 Алюмінієві сплави
- •4.2 Магній і сплави на його основі
- •4.2.1 Загальна характеристика магнію і його сплавів
- •4.2.2 Магнієві сплави, що деформуються
- •4.2.3 Ливарні магнієві сплави
- •4.3 Титан і сплави на його основі
- •4.3.1 Загальна характеристика титану і його сплавів
- •4.3.2 Промислові титанові сплави
- •4.4 Берилій і сплави на його основі
- •4.4.1 Властивості берилію
- •4.4.2 Берилієві сплави
- •4.5 Мідь і її сплави
- •4.5.1 Загальна характеристика міді і її сплавів
- •4.5.2 Латунь
- •4.5.3 Бронзи
- •Література
- •Курс лекцій з дисципліни
- •108/2007. Підп. До друку Формат 60х84/16.
- •84313, М. Краматорськ, вул. Шкадінова, 72
2.3.4 Дефекти термічної обробки
Дефекти при відпалі можуть виникати унаслідок недотримання режимів нагріву і охолоджування, застосування дуже високих або дуже низьких температур, надмірної тривалості нагріву.
При дуже швидкому нагріві, особливо виробів крупних розмірів, в результаті теплового розширення зовнішніх шарів у середині виробу можуть виникнути великі розтягуючи напруги, що викликають утворення тріщин. На небезпеку виникнення тріщин необхідно звертати особливу увагу при нагріві сталей з поганою теплопровідністю і високим коефіцієнтом теплового розширення, наприклад аустенітних.
До досягнення температури відпалу необхідно забезпечити вирівнювання температури, особливо для крупних виробів. Нерівномірний нагрів приводить до нерівномірної структури і тим самим до отримання різних механічних властивостей в різних перетинах виробу.
При дуже високих температурах відпалу і надмірно тривалих витримках відбувається утворення грубозернистої структури, званої структурою перегріву. Перегрів сталі можливий при нагріві злитків і заготівок для гарячої деформації.
Перегрів характеризується крупнокристалічним блискучим зламом. Він може бути усунений подальшим відпалом з фазовою перекристалізацією, нормалізацією або гартуванням з високотемпературним відпуском.
Дуже великий перегрів, окрім сильного зростання зерна, може викликати окислення і оплавлення меж зерен. Такий дефект називається перепалом і є непоправним браком.
Неправильно проведене гартування може призвести до недостатньої і нерівномірної твердості, викривлення виробів та утворення тріщин.
Недостатня твердість загартованої сталі пояснюється низькою температурою нагріву під гартування, недостатньою тривалістю витримки при правильній температурі або недостатньо інтенсивним охолоджуванням. У першому випадку мартенсит не набуває достатньої твердості через початковий негомогенний аустеніт. При недостатньо інтенсивному охолоджуванні в структурі сталі можуть бути присутнім продукти дифузійного розпаду аустеніту.
Утворення м'яких плям також є слідством недостатнього прогрівання або не досить інтенсивного охолоджування.
Підвищена крихкість сталі з'являється в результаті гартування від дуже високих температур, при яких відбулося значне зростання зерен аустеніту. Усувають цей дефект повторним гартуванням від оптимальних температур для цієї сталі.
При проведенні термічної обробки наявність газів в атмосфері печі (кисню, водяної пари, вуглекислого газу, окисли вуглецю та ін.) викликає зневуглецювання і окалиноутворення.
Зневуглецювання сталі пов'язано з вигорянням вуглецю в поверхневих шарах. Товщина зневуглецьованого шару може досягати 1,5 – 2 мм
Зневуглецювання поверхні металу обумовлює нерівномірну і неповну загартовуваність, наприклад, інструментальних сталей. Крім того, зневуглецювання сприяє зниженню втомної міцності, погіршенню хімічних властивостей поверхні.
Окислення сталі в процесі нагрівання веде до утворення на поверхні окалини, що складається із з'єднань заліза з киснем FеО, Fе2О3, Fе3О4. Маса цього шару може складати 1…2% від маси заготівки.
Для захисту від окислення і зневуглецювання виконується світлий нагрів, який здійснюється в печах із захисною атмосферою або вакуумних печах.
Використовуються також інертні гази – атмосфери, які не вступають у взаємодію ні з одним з металів або сплавів і з вуглецем. Найширше застосування в промисловості знаходять аргон і гелій. Необхідно відзначити, що застосування інертних атмосфер вимагає їх ретельного очищення від кисню, двоокису вуглецю та інших газів, а також глибокого осушення.
Останнім часом набуває поширення нагрів в «киплячому» шарі. Якщо продувати гаряче повітря крізь шар, що складається з дрібних частинок (звичайно, корундових діаметром 200…500 мкм), то такий шар «кипить», перетворюючись на рідину. У нього можна занурювати виріб і здійснювати нагрів при продуванні гарячого повітря. Замість повітря можна використовувати інші середовища, у тому числі й нейтральні. «Киплячий» шар може служити і гартівним середовищем при продуванні через нього холодного повітря.
З метою захисту виробу від зневуглецювання і окалиноутворення за відсутності печей із захисною атмосферою нагрів можна здійснювати в ящиках або трубах, що замазують глиною, а також в ящиках із засипкою деревним вугіллям або чавунною стружкою.