4

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия

имени П. А. Соловьева

Кафедра «Материаловедение, литье и сварка» Методические указания к лабораторной работе

«Разработка технологического процесса термической обработки сплавов»

Для дисциплины

«Материаловедение»

специальности 151001 «Технология машиностроения»

направления 150900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»

Рассмотрены и утверждены на заседании кафедры МЛС

Протокол № 8 от 25.05.2010 г.

Разработал:

к. т. н., доц. Воздвиженская  М. В.

Рыбинск, 2010

Разработка технологического процесса термической обработки сплавов

Цель работы разработать технологию процесса термической обработки сплава, указанного в задании, с учетом требований по уровню свойств, надежности и экономичности заготовки или изделия.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Термическая обработка включает нагрев металла или сплава до выбранной температуры, выдержку при этой температуре в течение заданного времени и охлаждение по определенному режиму. Несмотря на сравнительно небольшое количество параметров, число возможных вариантов термической обработки достаточно велико. Поэтому выбор оптимального варианта термической обработки, обеспечивающего наилучшее сочетание механических и служебных свойств металла или сплава при конкретном применении - довольно сложная задача.

Важное значение имеют не только температурно-временные параметры термической обработки, но и выбор способа нагрева, атмосферы печи, охлаждающей среды. Нагрев можно осуществлять конвекцией, излучением, электроконтактным и индукционными методами, в расплавленных солях, в кипящем слое. Выбор способа нагрева зависит от многих факторов. Наиболее важные из них это – природа сплава, вид термической обработки, форма полуфабриката.

Выбор атмосферы печи определяется прежде всего интенсивностью взаимодействия металлов и сплавов с газами. Алюминий, медь, магний и сплавы на их основе можно нагревать при термической обработке на воздухе и в защитной атмосфере; термическую обработку титановых сплавов в некоторых случаях необходимо проводить в вакууме; что касается тугоплавких металлов и сплавов на их основе, их термическую обработку осуществляют лишь в среде защитных газов или в вакууме, нагрев этих материалов под термическую обработку на воздухе недопустим, настолько интенсивно они взаимодействуют с кислородом и пара́ми воды. Другой способ защиты активных металлов от взаимодействия с газами – различного рода защитные обмазки и покрытия.

Самостоятельную задачу представляет выбор атмосферы для химико-термической обработки сталей и цветных металлов. Атмосферы, применяемые для химико-термической обработки стали, не годятся для цветных сплавов. В эти атмосферы входят содержащие водород газы и водород, активно взаимодействующие с некоторыми цветными металлами и сплавами, что вызывает их водородную хрупкость.

Выбор охлаждающей среды определяется прежде всего видом термической обработки. При закалке сплавов скорость охлаждения должна быть достаточно велика, чтобы зафиксировать в них метастабильные фазы, дающие упрочнение или способные дать упрочнение при последующем старении. При отжиге скорость охлаждения должна быть, напротив, настолько малой, чтобы состав фаз по возможности был близок к равновесному, форма частиц глобулярной, а размеры избыточных фаз достаточно крупными.

Иногда выбор допустимой скорости нагрева и охлаждения определяется геометрией и размерами полуфабриката и изделия. Так, большие скорости нагрева и охлаждения могут привести к короблению полуфабрикатов и изделий, особенно, если они состоят из элементов разной толщины. При закалке большие скорости охлаждения могут вызвать большие закалочные напряжения, это может привести к короблению детали и, даже к образованию закалочных трещин.

Большую роль играет правильный выбор операции термической обработки в общем цикле производства полуфабрикатов и изделий. Если промежуточный рекристаллизационный отжиг при деформации металлов применять часто, то это приведет к неоправданным потерям времени, энергии, рабочего труда и другим непроизводственным затратам. Если же проводить его слишком редко, то появится брак из-за частичного или полного разрушения нагартованного металла при деформации.

Это показывает, что металловед-технолог должен хорошо знать не только вопросы металловедения, оборудования, теории и технологии термической обработки металлов, но и достаточно полно представлять весь технологический цикл производства полуфабрикатов, деталей и изделий, с термической обработкой которых он имеет дело.

Таким образом, изложенные вопросы и составляют предмет технологии термической обработки металлов, который включает научно обоснованный выбор режимов термической обработки сплавов и способы практического их осуществления для обеспечения в полуфабрикатах и изделиях заданных механических и служебных свойств.