METODAAA_33__33__33_0001

Границы зерна, мозаичность строения зерна, блоки мозаики как естественная преграда и места скопления дислокаций при их движении, плотность дислокаций, зависимость плотности дислокации от угла разориентировки блоков.

Напряжения, вызывающие движение дислокаций.

Свойства кристаллов в зависимости от плотности вакансий и дислокаций, их расположения, размеров и разориентировки блочной структуры.

Увеличение уровня энергии для перемещения атомов углерода пересыщенного твердого раствора в энергетически более выгодные дефектные места решетки: в сторону дислокаций, границ зерна, пустот (вакансий). Примеры, где это имеет ме­ сто в наиболее ярко выраженной форме.

Возникновение макроскопических напряжений помимо напряжений от скоп­ лений дислокаций и искажений в кристаллических плоскостях вследствие нерав­ номерности деформации в холоднодеформированных металлах.

Зависимость диффузии посторонних атомов в решетке от наличия дислокаций и плотности их расположения по границам зерна и блоков.

Дислокации как места повышенной энергии решётки, но и места, где измене­ ны параметры решетки и условия обмена атомов местами.

Реальная и теоретическая прочность металлов в свете теории о дислокациях на

примере конкретных металлов и сталей.
Библиографический	список
1. Бернер, Р. Пластическая деформация	монокристаллов / Р. Бернер,

Г.Кронмюллер; пер. с нем. - М.: Мир, 1969.

2.Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер.. - М.: Металлургия,

1983.

3. Гренберг, Б.А. Новые методы упрочнения сплавов / Б.А. Гренберг, В.И. Сюткина. - М.: Металлургия, 1985.

4.Гудремон, Э. Специальные стали: в 2 т. / Э. Гудремон. - М.: Машинострое­ ние, 1966.

5.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.

6. Столофф, Н.С. Механические свойства упорядочивающихся сплавов / Н.С. Столофф, Р.Г. Дэвис; пер. с англ. - М: Металлургия, 1969.

7.Уманский, Я.С. Физическое металловедение / Я.С. Уманский, М.С. Блантер, Б.И. Финкелыптейн. - М.: Металлургиздат, 1955.

8.Утевский, Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении

/Л.М. Утевский. - М.: Металлургия, 1973.

9.Фридель, Ж. Дислокации / Ж. Фридель; пер. с англ. - М.: Мир, 1967.

10.Чалмерс, Б. Физическое металловедение / Б. Чалмерс; Пер. с англ. - М.: Металлургиздат, 1963.

263

Тема 21. Карбидный механизм упрочнения сталей и сплавов

Карбидообразующие элементы, их расположение в периодической таблице Д.И. Менделеева (металлы, расположенные левее железа), физико-химические условия образования карбидов. Карбиды 1-й (МС, М2С) и П-й (М3С, М2зСб, М7С3, МбС) групп, кристаллическое строение карбидов, температура плавления и твёр­ дость карбидов.

Количество карбидной фазы в зависимости от содержания углерода и леги­ рующих элементов в стали в состоянии высокой твердости заэвтектоидных и ледебуритных сталей, а также ледебуритных сталей с ванадием.

Количество карбидов в отожженной стали с карбидами состава М2зСб, М3С, М7С3 - бедные по содержанию углерода (М:С = 4:1; 3:1; 2 1/3:1 соответственно) и с карбидами состава МС (М:С = 1:1).

Влияние на структуру и свойства стали растворимых в аустените карбидов: эвтектоидных, присутствующих в перлите и переходящих в раствор при превраще­ нии П—»А, и вторичных, выделяющихся при кристаллизации (охлаждении с высо­ ких температур) из аустенита и присутствующих вне перлита, т.е. в виде само­ стоятельной составляющей.

Влияние на структуру и свойства стали нерастворимых (избыточных) карби­ дов, имеющих большие размеры, чем растворимые карбиды, особенно выделив­ шиеся из мартенсита при отпуске.

Свойства карбидных фаз и эвтектик, температурные интервалы выделения карбидов и перехода их в твёрдый раствор. Карбиды со сложной решёткой, рас­ творимые в аустените.

Способность легирующих элементов растворяться в цементите.

Карбиды типа МС - фазы внедрения. Оптимальное сочетание по их влиянию на износостойкость и обрабатываемость.

Изменение в составе карбидной фазы в случае легирования стали азотом. Влияние карбонитридных фаз на температуру закалки, на размер зерна и разнозернистость в вольфрамомолибденовых сталях.

Карбидные фазы в быстрорежущих, хромистых, хромоникелевых сталях. Преимущество и недостатки карбидного упрочнения в сравнении с другими

видами повышения физико-механических свойств сталей и сплавов.

Библиографический список

1. Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер. - М.: Металлургия, 1983.

2. Гольдштейн, М.И. Специальные стали / М.И. Гольдштейн, С В . Грачев, Ю.Г. Векслер. - М.: Металлургия, 1985.

3.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургиздат, 1978.

4.Гудремон, Э. Специальные стали: в 2 т. / Э. Гудремон. - М.: Машинострое­ ние, 1966.

5.Маслеников, С Б . Жаропрочные стали и сплавы: справочник / С Б . Маслени­ ков. - М.: Металлургия, 1983.

264

6.Мескин, B.C. Основы легирования стали / B.C. Мескин. - М.: Металлургия,

1964.

7.Металловедение и термическая обработка: справочник / под ред. Н.Т. Гудцова, М.Л. Бернштейна. - М.: Металлургиздат, 1956.

8.Тот, Л. Карбиды и нитриды переходных металлов / Л. Тот; пер. с англ. - М.: Мир, 1974.

9.Химушин, Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы / Ф.Ф. Химушин. - М.: Ме­ таллургия, 1969.

Тема 22. Интерметаллидный механизм упрочнения сталей и сплавов

Понятие жаростойкости. Жаростойкие сплавы. Понятие жаропрочности. Жа­ ропрочные сплавы. Оценка жаропрочных свойств. Влияние структуры и состава на жаропрочность. Влияние примесей на длительную прочность.

Легирующие элементы, входящие в состав интерметаллидных фаз, механизм образования фаз. Максимальное содержание углерода в сталях и сплавах с интерметаллидным упрочнением.

Основные составы интерметаллидных фаз, растворимость легирующих эле­ ментов в интерметаллидных фазах, температурные интервалы выделения интер­ металлидных фаз из твердого раствора и температуры перехода их в твердый рас­ твор в зависимости от химического состава сталей и сплавов.

Состав интерметаллидных фаз:

-возможность образования их при первичной кристаллизации;

-равномерность распределения по объёму зерна литой стали;

-размеры частиц и их влияние на прочность и вязкость стали в зависимости от степени деформации;

-растворимость фаз в аустените;

-дисперсионное твердение при выделении из пересыщенного твердого рас­ твора;

-упрочняющее влияние интерметаллидных фаз по сравнению с карбидным упрочнением;

-температуры максимального роста твердости в сталях с мартенситной осно­ вой и в аустенитных сталях;

-прирост твердости при дисперсионном твердении никельсодержащих сталей

исплавов;

-обеспечение высоких эксплуатационных свойств в жаропрочных сталях и сплавов;

-коагуляция интерметаллидных фаз;

-способы выявления фаз и оценки равномерности их распределения. Преимущество и недостатки интерметаллидного упрочнения в сравнении с

другими видами повышения физико-механических свойств сталей и сплавов.

265

Библиографический список

1. Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер. - М.: Металлургия, 1983.

2.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.

3.Ланская, К.А. Жаропрочные стали / К.А. Ланская. - М.: Металлургия, 1969.

4. Маслеников С Б . Жаропрочные стали и сплавы: справочник / С Б . Маслени­

ков. - М.: Металлургия, 1983.

5.Приданцев, М.В. Стали для котлостроения / М.В. Приданцев, К.А. Ланская.

-М.: Металлургиздат, 1959.

6.Приданцев, М.В. Жаропрочные стареющие сплавы М.В. Приданцев. - М.: Металлургия, 1973.

7.Стали и сплавы: марочник / под ред. В.Г. Сорокина, М.А. Гервасьева. - М.: Интермет Инжиниринг, 2001.

8.Химушин, Ф.Ф. Легирование, термическая обработка и свойства жаропроч­ ных сталей и сплавов / Ф.Ф. Химушин. - М.: Оборонгиз, 1962.

9.Химушин, Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы / Ф.Ф. Химушин. - М.: Ме­ таллургия, 1969.

10.Шлямнев А.П. Коррозионностойкие, жаропрочные и высокопрочные стали и сплавы. - М.: Интермет Инжиниринг, 2000.

Тема 23. Чугун: состав, свойства, термическая обработка, цели ее проведения

Чугун - железоуглеродистый сплав с высоким содержанием углерода.

Область существования высокоуглеродистых сплавов на диаграмме Fe-C: со­ держание углерода и структура сплавов, структурные превращения при охлажде­ нии от температуры жидкого состояния до температуры окружающей среды. Сво­ бодная и связанная формы выделения углерода в структуре чугуна, условия их получения.

Химический состав чугунов: чугуны нелегированные и легированные.

Состав нелегированных чугунов, содержание примесей: влияние фосфора, се­ ры, марганца, углерода, кремния на структуру и свойства.

Состав легированных чугунов, содержание примесей. Легирующие элементы: хром, марганец, кремний, никель, титан, алюминий, медь - влияние их на струк­ туру и свойства.

Разделение чугунов по структуре на белые, половинчатые, серые, ковкие и вы­ сокопрочные с шаровидным графитом, их структурные особенности.

Структурные составляющие металлической основы чугуна, наличие фосфидной эвтектики, неметаллических включений (оксиды, сульфиды, карбонитриды), газов.

Графит в чугуне: его влияние на механические свойства металлической осно­ вы в зависимости от количества, формы и характера распределения.

Влияние графита на эксплуатационные и технологические свойства чугунов.

266

Термическая обработка чугунов: отжиг белого чугуна с целью получения ков­ кого чугуна, отжиг для смягчения чугуна, для снятия внутренних напряжений, за­ калка, отжиг нормализация.

Библиографический список

1.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.

2.Богачев, И.Н. Металлография чугуна / И.Н. Богачев. - М.: Металлургиздат,

1962.

3.Бунин, К.П. Основы металлографии чугуна / К.П. Бунин, Н.Я. Малиночка, Ю.Н. Таран. - М.: Металлургия, 1969.

4.Бунин, К.П. Ковкий чугун / К.П. Бунин, Н.М. Данильченко. - М.: Машгиз,

1954.

5.Василенко, А.А. Высокопрочные чугуны / А.А. Василенко, К.К. Прогожа. - М.: Машгиз, 1954.

Тема 24. Чугун как литейный материал. Влияние легирования на литейные, технологические и эксплуатационные свойства изделий из чугуна.

Возможность горячего деформирования чугуна

Характеристика чугуна как литейного материала: углеродный эквивалент, сте­ пень эвтектичности, условия получения металлической основы со структурой перлита как более прочной структурной составляющей, модифицирование чугуна (магнием, церием и др.) с целью получения шаровидного графита, в меньшей сте­ пени понижающего прочность и пластичность металлической основы, и добавка графитизирующих элементов (Si, Mo, Со, Ni или W). Влияние на процесс выделе­ ния графита хрома, титана, ванадия, ниобия и др. элементов. Обеспечение жидкотекучести чугуна и высокой плотности отливаемых изделий.

Состав отливаемых изделий в зависимости от условий их эксплуатации. Условия получения композиционных материалов, в том числе белого легиро­

ванного чугуна. Свойства композиционных материалов. Чугун как перспективный материал нового столетия.

Работы последних лет по деформированию чугуна: горячая деформация высо­ копрочного чугуна с шаровидным графитом ковкой, прокаткой; получение труб по методу горячего прессования, по методу прошивки трубных заготовок, раскат­ ки на больший размер; получение проволоки, мелющих шаров, зубчатых колес и др.

Библиографический список

1.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.

2.Гиршович, Н.Г. Чугунное литьё / Н.Г. Гиршович. - М.: Металлургиздат,

1949.

3.Сильман Г.И. Белые легированные чугуны с композиционной структурой / Г.И. Сильман // Металловедение и термическая обработка материалов. - 2005. -

№7. - С. 94-100.

267

4. Щербединский Г.В. Чугун как перпективный материал XXI столетия / Г.В. Щербединский // Металловедение и термическая обработка материалов. - 2005. -№ 7. - С. 83-93.

Тема 25. Свариваемость металлов как способ изготовления сложных металлоконструкций в различных отраслях промышленности

Свариваемость - свойство металлов образовывать при сварке соединение, рав­ нопрочное со свариваемым металлом и отвечающее конструктивным и эксплуа­ тационным требованиям металлоконструкций.

Виды сварки, разновидности сварочных процессов, свариваемые и наплавоч­ ные материалы.

Сварочный процесс, физические и химические основы процесса сварки, ис­ точники энергии, тепловые и металлургические процессы. Особенности кристал­ лизации сварного шва: газонасыщенность металла шва, возможность окисления и защиты от окисления.

Теоретические и экспериментальные данные по температуре в зоне дуги, в объеме сварочного шва: в центре шва, в его периферийной зоне, непосредственно прилегающей к свариваемому металлу, в околошовной зоне. Изменение темпера­ туры в зоне шва до температуры окружающей среды: нагрев выше критической точки Асз; нагрев выше Ас, но ниже Асз и нагрев ниже Ась Структурные измене­ ния околошовной зоны свариваемого металла: изменение величины зерна, воз­ можность получения структуры закалки, строение игольчатых структур закалки в зависимости от температуры разогрева и скорости охлаждения, сварочные напря­ жения.

Скорость кристаллизации металла шва, различие в дендритном строении в центральной зоне шва и в зоне, прилегающей к основному металлу; химический состав шва, химическая неоднородность, физическая неоднородность: непровары, шлаковые включения, скопления пор, наличие подрезов, чешуек на поверхности швов.

Техника и технология сварки сталей различных структурных классов: феррит­ ных, аустенитных сталей и сталей с превращениями; влияние легирующих эле­ ментов на структуру и свойства сварных соединений.

Свойства сварных соединений при статических и переменных нагрузках, при низких и высоких температурах, в условиях коррозионного воздействия.

Возможные дефекты сварных соединений: горячие и холодные трещины; при­ чины их возникновения и меры по предупреждению их появления.

Библиографический список

1.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.

2.Каховский, Н.И. Сварка нержавеющей стали / Н.И. Каховский. - Киев: Наукова думка, 1968.

268

3.Николаев, Г.А. Сварка в машиностроении: справочник: в 4 т. / Г.А. Никола­ ев. - М.: Машиностроение, 1978-1979.

4.Россошинский А.А. Металлография сварных швов / А.А. Россошинский. - М.; Киев: Машгиз, 1961.

Тема 26. Влияние сварочного нагрева на структуру и свойства сварочных изделий. Особенности сварки сталей различных структурных классов

Сварка металла как способ изготовления сложных металлоконструкций. Виды сварки, разновидности сварочных процессов. Свариваемые и наплавочные мате­ риалы, носители энергии, способы введения энергии в свариваемые материалы. Теоретические и экспериментальные данные по температуре в зоне шва, распре­ деление температуры по поверхности и объёму сварного шва. Способы защиты металла шва от контакта с атмосферой в околошовной зоне.

Металлургическая сущность сварочного процесса:

-нагрев до температуры плавления;

-окислительно-востановительные реакции;

-поглощение газов из атмосферы;

-кристаллизация шва;

-дендритное строение шва;

-химическая и физическая неоднородности шва;

-наличие в металле шва неметаллических и шлаковых включений.

Влияние сварочного нагрева на структуру металла около шовной зоны, на структуру и свойства свариваемых изделий.

Особенности сварки сталей различных структурных классов:

-конструкционных низкоуглеродистых и низколегированных;

-конструкционных средне- и высокоуглеродистых и легированных;

-теплоустойчивых;

-высокохромистых мартенситных, мартенсито-ферритных и ферритных. Дефекты сварного шва и околошовной зоны, причины их появления, способы

устранения предупреждения.

Библиографический список

1. Волченко В.Н. Сварка и свариваемые материалы. Спривочник в 3 т. - М.: Металлургия, 1991.

2.Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1978.

3.Гудермон Э.Специальные стали В 2 т. / Э. Гудермон. - М.Металлургия,

1966.

4.Каховский, Н.И. Сварка нержавеющей стали / Н.И. Каховский. - Киев: Наукова думка, 1968.

5.Николаев, Г.А. Сварка в машиностроении: справочник: в 4 т. / Г.А. Никола­ ев. - М.: Машиностроение, 1978-1979.

269

6.Россошинский А.А. Металлография сварных швов / А.А. Россошинский. - М.; Киев: Машгиз, 1961.

7.Химушин, Ф.Ф. Нержавеющие стали / Ф.Ф. Химушин. - М.: Металлургия,

1967.

Тема 27. Влияние макро фаз внедрения на структуру и свойства материала

Металлизованные окатыши как перспективное сырье для производства высо­ кокачественных сталей, их преимущества и недостатки

Физико-химические свойства окатышей: химический состав, поведение эле­ ментов, структура и т.д. Способы производства металлизованных окатышей - Мидрекс и Хил.

Возможные способы переплава металлизованных окатышей в металлургиче­ ских агрегатах: дуговая сталеплавильная печь, конвертор, электрошлаковая печь и др.

Теплофизические процессы взаимодействия металлизованного окатыша с уг­ леродистым расплавом. Процесс кристаллизации расплава при контакте с металлизованным окатышем, характер и распределение неметаллических включений (рис. 3.2.1).

Перспективы применения металлизованного сырья в металлургии. Использо­ вание металлизованых окатышей для получения синтикома, расходуемых элек­ тродов для электрошлакового переплава и т.д.

B S 5в B E S

Рис. 3.2.1. Микроструктура пограничного слоя «металлизованный окатыш - рас­ плав»: 1 - металлизованный окатыш, 2 - расплав

Библиографический список

1. Поволоцкий, Д.Я. Электрометаллургия стали и ферросплавов / Д.Я. Поволоцкий, В.Е. Рощин, Н.В. Мальков. - М.: Металлургия, 1995.

2. Ступак, Л.М. Современное состояние и перспективы производства и приме­ нения металлизованного сырья / Л.М. Ступак. - Киев: Наукова Думка, 1978.

270

3.Трахимович, В.И. Использование железа прямого восстановления при вы­ плавке стали / В.И. Трахимович, А.Г. Шалимов. - М.: Металлургия, 1982.

4.Известия вузов, Сталь, Спецэлектрометаллургия, Проблемы спецэлектроме­ таллургии, Вестник ЮУрГУ.

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

Адгезия ж. Сцепление приведённых в контакт разнородных тел, обусловлен­ ное межмолекулярным взаимодействием или химической связью.

Адиабата ж. Линия, изображающая на термодинамической диаграмме обра­ тимый адиабатный процесс.

Адсорбция ж. Поглощение вещества из газообразной или жидкой фазы по­ верхностным слоем твёрдого тела или жидкости.

Азотирование с. 1. Насыщение жидкого металла азотом путём присадки азо­ тированных ферросплавов, продувки или обдува азотосодержащим газом или плазменным факелом. 2. ХТО с насыщением поверхностного слоя стали, чугуна или сплавов тугоплавких металлов азотом при температурах 500... 1200 °С.

Аллотропия ж. Свойство некоторых химических элементов существовать в виде двух или более простых веществ, различных по своему строению и свойст­ вам.

Анизотропия ж. Различие физических свойств материала или среды в зави­ симости от направления.

А.магнитная. Неравенство магнитных свойств материала в различных на­ правлениях.

Аустенит м. Фаза, структурная составляющая железоуглеродистых сплавов - твёрдый раствор углерода, а также легирующих элементов в у-железе.

А.остаточный. Неустойчивый аустенит, существующий в качестве структур­ ной составляющей в мартенситной или бейнитной структуре стали.

А.переохлажденный. Аустенит, существующий при температурах ниже тем­ пературы его термодинамической устойчивости.

Аустенитизация ж. Процесс образования аустенита при нагреве стали выше критических температур.

Бейнит м. Структурная составляющая стали, образующаяся при промежуточ­ ном превращении аустенита и состоящей из смеси частиц пересыщенного углеро­ дом феррита и карбида железа.

Б.верхний. Бейнит с перистым строением, образованный из аустенита в интер­ вале температур от 350 до 500 °С; состоит из ферритных частиц в форме реек толщиной менее 1 мкм и шириной от 5 до 10 мкм, а также из тонких частиц це­ ментита.

Б.нижний. Бейнит с игольчатым мартенситоподобным строением, образован­ ный из аустенита в интервале температур от 200 до 350 °С; состоит из ферритных частиц е-карбида, расположенного в пластинках пересыщенного углеродом фер­ рита.

271

Брак м. 1. Несоответствие показателей качества металлопродукции требова­ ния технической документации. 2. Изделие или полуфабрикат, совокупность свойств которого не удовлетворяет обязательным требованиям действующих ГОСТов и технических условий.

Включения с мн. 1. Инородные частицы в металлах или сплавах, находящихся в жидком и твёрдом состояниях. 2. Инородные частицы в порошковой шихте или консолидированном теле, вносимые в порошок, как правило в процессе его полу­ чения.

В.алюминатные. Неметаллические включения в стали, основной составляю­ щей которых является глинозём.

В.газовые В. Мельчайшие пузырьки газа в твёрдом металле, выделившиеся в процессе кристаллизации.

В.глобулярные. Неметаллические включения в стали, имеющие округлую

форму.

В.карбидные. Неметаллические включения в стали, основной составляющей которых являются карбиды металлов.

В.карбонитридные. Неметаллические включения, основной составляющей ко­ торых являются карбонитриды металлов.

В.крупные. Неметаллические включения в стали размером более 32 мкм.

В.мелкие. Неметаллические включения в стали размером от 4 до 32 мкм.

В.неметаллические. Включения оксидов, карбидов и др. соединений в метал­ лах и сплавах, образующиеся в результате раскисления металла, размыва огне­ упоров, окисления жидкого металла, а также попадающие в металл другими пу­ тями.

В.нитридные. Неметаллические включения в стали, основной составляющей которых являются нитриды металлов.

В.оксидные. Неметаллические включения в стали, основной составляющей которых являются оксиды металлов.

В.силикатные. Неметаллические включения в стали, основной составляющей которых являются силикаты.

В.строчечные. Неметаллические включения, вытянутые вдоль проката в виде строчек, образовавшиеся в результате раскатывания скоплений включений в цен­ тральной части стального слитка.

В.сульфидные. Неметаллические включения в стали, основной составляющей которых являются сульфиды металлов.

В.точечные. Неметаллические включения в виде точек, обнаруживаемые на стальном образце при исследовании под микроскопом.

В.фосфидные. Неметаллические включения в стали, основной составляющей которых являются фосфиды металлов.

В.шлаковые. Мелкие частицы шлака или дроссов в закристаллизовавшемся металле.

В.шпинельные. Неметаллические включения в стали, основной составляющей которых являются шпинели.

272