ФГОУ СПО ОПК

КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине

«Термическая обработка металлов и сплавов»

для специальности 150106 «Обработка металлов давлением»

Термическая обработка заключается в изменении структуры металла и сплавов путём нагрева, выдержки и охлаждения с соблюдением установленных режимов.

Тема1.1: Понятие о термической обработке металлов и сплавов

Основные операции термической обработки

1 Нагрев

2 Выдержка

3 Охлаждение

Основные понятия диаграммы «Железо-углерод»

Феррит (Ф, α)- твёрдый раствор углерода в α-железе с концентрацией углерода до 0,02%.

Аустенит (А,γ) - твёрдый раствор углерода в γ-железе с концентрацией углерода до 2,14%.

Цементит (Ц, Fe3C) – химическое соединение железа и углерода с концентрацией углерода 6,67%.

Перлит – это эвтектоид, состоящий из пластинок феррита и цементита.

Эвтектоидная реакция при охлаждении заключается в полиморфном превращении Feγ→Feα и диффузии атомов углерода с образованием цементита.

Термическая обработка проводится только для сплавов, испытывающих полиморфное превращение (железо, стали, чугуны, сплавы титана и др.)

Температуры, при которых в металле происходят полиморфные превращения, называют критическими точками.

Критические точки железа и его сплавов

Критические точки при нагреве обозначаются Ас, а при охлаждении Аr.

1. А₁ =727°С – температура эвтектоидной реакции, происходящей в сталях и чугунах при 727°С - А↔П

Ас₁ =727°С – критическая точка при нагреве, показывающая превращение П →А.

Аr₁ =727°С – критическая точка сталей и чугунов при охлаждении, показывающая превращение А →П.

2. А₂=768°С – магнитное превращение железа.

Ас₂ – исчезновение магнитных свойств при нагреве.

Аr₂ – появление магнитных свойств при охлаждении.

3. А₃ =911°С – полиморфное превращение Feα←→ Feγ

Для сталей эта температура зависит от содержания углерода и соответствует линии GS на диаграмме железо-углерод.

Ас₃ – критическая точка доэвтектоидных сталей при нагреве, показывающая окончание превращения Ф →А.

Аr₃ – критическая точка доэвтектоидных сталей при охлаждении, показывающая начало превращения А →Ф.

4. Аcm (линия диаграммы ES) – критическая точка заэвтектоидных сталей, показывающая превращение А←→ Ц_II

5. А ₄=1392°С – полиморфное превращение Feγ←→ Feα

Ас₄ – критическая точка доэвтектоидных сталей, показывающая при нагреве начало превращения А →Ф.

Аr₄ – критическая точка доэвтектоидных сталей, показывающая при охлаждении окончание превращения Ф→А.

6. А5 =1539°С температура плавления (кристаллизации) железа.

Тема 1.2: Фазовые превращения в сталях при термообработке Превращения при нагреве

Доэвтектоидные стали (структура Ф+П)

а) Ас₁ - П→А

б) (Ас₁ - Ас₃) - Ф→А

в) выше Ас₃ – выравнивание концентрации углерода в аустените и рост зёрен аустенита.

Эвтектоидная сталь (структура П)

а) Ас₁ - П→А

б) выше Ас₁ - выравнивание концентрации углерода в аустените и рост зёрен аустенита.

Зазвтектоидная сталь (структура П+Ц_II)

а) Ас₁ - П→А

б) (Ас₁ - Аcm) - Ц_II →А

в) выше Аcm - выравнивание концентрации углерода в аустените и рост зёрен аустенита.

Нагрев сталей при термической обработке производится обычно не более чем на 30-50°С выше критических точек, чтобы не допустить роста зерна. При дальнейшем охлаждении размер зерна не изменится.