15. Диаграмма состояния железо-цементит. Кривые охлаждения сплавах железа с углеродом.

Железоуглеродистые сплавы – стали и чугуны – важнейшие металлические сплавы современной техники. Производство чугуна и стали по объему превосходит производство всех других металлов вместе взятых более чем в десять раз.

Диаграмма состояния железо – углерод дает основное представление о строении железоуглеродистых сплавов – сталей и чугунов.

Начало изучению диаграммы железо – углерод положил Чернов Д.К. в 1868 году. Чернов впервые указал на существование в стали критических точек и на зависимость их положения от содержания углерода.

Диаграмма железо – углерод должна распространяться от железа до углерода. Железо образует с углеродом химическое соединение: цементит – . Каждое устойчивое химическое соединение можно рассматривать как компонент, а диаграмму – по частям. Так как на практике применяют металлические сплавы с содержанием углерода до , то рассматриваем часть диаграммы состояния от железа до химического соединения цементита, содержащего углерода.

16. Термическая обработка сталей. Виды термической обработки.

Термическая обработка металлов и сплавов — процесс тепловой обработки металлических изделий, целью которого является изменение структуры и свойств в заданном направлении.

Виды термической обработки

Среди основных видов термической обработки следует отметить:

Отжиг (гомогенизация и нормализация). Целью является получение однородной зёренной микроструктуры и растворение включений. Последующее охлаждение является медленным, препятствующим образованию неравновесных структур типа мартенсита.

Дисперсионное твердение (старение). После проведения отжига проводится нагрев на более низкую температуру с целью выделения частиц упрочняющей фазы. Иногда проводится ступенчатое старение при нескольких температурах с целью выделения нескольких видов упрочняющих частиц.

Закалку проводят с повышенной скоростью охлаждения с целью получения неравновесных структур типа мартенсита. Критическая скорость охлаждения, необходимая для закалки зависит от материала.

Отпуск необходим для снятия внутренних напряжений, внесённых при закалке. Материал становится более пластичным при некотором уменьшении прочности.

17. Отжиг и нормализация сталей.

Отжиг и нормализация

Отжиг — процесс термической обработки, при котором нагревом до или выше температуры в интервале превращений, продолжительной выдержкой при этой температуре и последующим медленным охлаждением с заданной скоростью достигается устойчивая (равновесная) структура стали с повышенной пластичностью, вязкостью и без внутренних напряжений. На практике применяются различные виды отжига. Отжиг рекристаллизационный (отжиг 1-го рода) применяется для изделий при холодном их деформировании — при производстве холоднокатаной стальной ленты и деталей глубокой вытяжки с целью восстановления мелкозернистой, равновесной, мягкой и вязкой структуры наклепанного металла. Рекристаллизационный отжиг осуществляется путем нагрева стали до температуры 650—700°С (ниже критической точки Ая), выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения. Полный отжиг (отжиг 2-го рода, или фазовой перекристаллизации) осуществляется путем нагрева стальных деталей ("изделий) до температуры на 30—50°С выше критической точки выдержки при этой температуре до полного превращения структуры в аустенит и последующего медленного охлаждения до температуры 500—600°С. Скорость охлаждения для углеродистых сталей должна быть 50—100°С, для легированных — 20—60°С в час. Полный отжиг является нормальным для доэвтектоидных сталей (содержащих до 0,8% углерода), а для заэвтектоидных сталей он неприменим, ибо делает их хрупкими. Неполный отжиг производится нагревом стали выше критической точки Aci, но ниже точки (в интервале между линиями GSE и PSK, см. рис. 1) и последующим медленным охлаждением. Неполный отжиг применяется для заэвтектоидной стали или сортового проката и поковок из доэвтектоидной стали с целью снятия внутренних напряжений и улучшения обрабаты-ваемости резанием. Отжиг изотермический осуществляется путем нагрева до нормальной . температуры отжига, медленного охлаждения до температуры немного ниже критической точки Аг (700—680°С), выдержки при этой температуре до полного превращения аустенита и последующего охлаждения на воздухе. Такой отжиг по результатам изменения физико-механических свойств аналогичен полному отжигу, но продолжительность операции резко сокращена. Он применяется исключительно для легированных сталей. Отжиг светлый (нормализация светлая) производится по любому из указанных выше тепловых режимов, но с применением защитных атмосфер или в печах с частичным вакуумом.. Светлый отжиг применяется для холоднокатаной ленты, прутков, проволоки, деталей холодной штамповки, а также ;1ля защиты поверхности деталей от окисления и обезуглероживания. Нормализация — разновидность полного отжига, но отличается от последнего тем, что охлаждение изделий после выдержки производится на спокойном воздухе. Осуществляется она путем нагревания стали выше критической точки на 30—50°С, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения на спокойном воздухе (скорость охлаждения 150—250°С в час). Нормализация применяется для получения мелкозернистой однородной структуры металла с малым и средним содержанием углерода, устранения наклепа, снятия внутренних напряжений, улучшения обрабатываемости резанием и подготовки детали для цементации.