2.5 Типичные признаки различных структур

Рисунок 4 – Микроструктура литой бронзы

Литые структуры.В подавляющем большинстве случаев в литой структуре должны просматриваться дендриты (зерна древовидной формы). На рисунке 4 показана структура литой бронзы. Дендриты оканчиваются острыми кромками, на которых концентрируются высокие внутренние напряжения. Поэтому любая литая структура характеризуется пониженной пластичностью и ударной вязкостью.

Отожженные структуры.Это структуры, образующиеся в результате термической обработки, называемой отжигом. Характерный признак этих структур в том, что они, чаще всего, имеют крупные, полигональные, хаотически расположенные зерна (рисунок 5). Такие структуры характеризуются пониженной твердостью, но повышенной пластичностью. Свойства этих структур зависят от величины зерна. Чем крупнее зерно, тем ниже пластичность.

Рисунок 5 – Микроструктура материала после отжига	Рисунок 6 – Микроструктура материала после горячей штамповки

Горячедеформированные структуры.Они образуются в процессе любой горячей пластической деформации и имеют много общего с отожженными структурами. Различие состоит в том, что зерна горячедеформированных структур значительно мельче, чем отожженных (рисунок 6). Горячедеформированные структуры уступают по пластичности отожженным, но имеют несколько большую твердость и лучшую обрабатываемость резанием.

Холоднодеформированные структуры.Эти структуры образуются в результате холодной пластической деформации. Их характерный отличительный признак – наличие сплющенных, вытянутых в одном направлении зерен (рисунок 7). Упорядоченное расположение зерен приводит к тому, что все эти структуры проявляют свойства анизотропии. Прочность материала вдоль вытянутых зерен мала, а поперек – весьма велика. Поэтому при проектировании детали необходимо учитывать это явление, и деталь следует изготавливать таким образом, чтобы в процессе ее эксплуатации, максимальные нагрузки приходились бы поперек вытянутых зерен.

Перегретые структуры.Они возникают в результате нарушения теплового режима обработки материала, в сторону его чрезмерного завышения. У таких структур три характерных отличительных признака:

1. зерна очень крупные; даже при слабых увеличениях микроскопа, чаще всего, ни одно зерно не попадает целиком в поле зрения;

2. в составе крупных зерен имеются менее крупные зерна;

3. в составе мелких зерен находятся упорядоченно расположенные пластины (рисунок 8).

Рисунок 7 – Микроструктура материала после холодной прокатки	Рисунок 8 – Микроструктура материала после обработки с перегревом

Из-за того, что в основе таких структур находятся очень крупные зерна, эти структуры характеризуются высокой хрупкостью, низкой пластичностью и ударной вязкостью. Эти свойства усиливаются еще и тем, что разрушение материала здесь происходит не только по границам самых крупных зерен, но и через само зерно. Учитывая низкие прочностные свойства, перегретые структуры являются дефектными. Однако дефект этот можно исправить или, используя отжиг, или нормализацию.

Закаленные структуры.Такие структуры образуются в результате термической обработки, называемой закалкой. Их характерный отличительный признак в том, что в поле зрения наблюдаются мелкие, темные, хаотически расположенные иглы (рисунок 9). Поскольку каждая игла заканчивается острой кромкой, и таких игл в структуре много, поэтому все закаленные структуры являются очень напряженными и очень хрупкими. Такие структуры ни где, ни когда и ни при каких обстоятельствах использовать нельзя. Но этот дефект можно устранить, проводя сразу же после закалки еще один вид термической обработки, называемый отпуском.

Рисунок 9 – Микроструктура материала после закалки