1 Лекция 5 1.Продолжение лк 3 -основные виды т/о стали -4 основных превращений в сталях 2. Влияние т/о на свойства стали 1.02.2010. - презентация

1 1 Лекция 5 1.Продолжение лк 3 -основные виды т/о стали -4 основных превращений в сталях 2. Влияние т/о на свойства стали

2 2 Рис.- Графики различных видов термообработки: отжига (1, 1а), закалки (2, 2а), отпуска (3), нормализации (4) Гомогенизация нормализация Неполный отжиг, неполная закалка Полный отжиг, полная закалка отпуск А А+Ф А+Ц Рис. Левый угол диаграммы состояния железо – углерод и температурные области нагрева при термической обработке сталей Ф+Ц III Ф+П

3 3 Отжиг - фазовая перекристаллизация, заключающаяся в нагреве стали, выше Ас 2 (768 0 С) с последующим медленным охлаждением. В случае нагрева выше Ас 1, но ниже Ас 3, полная перекристаллизация не произойдет; такая термическая обработка называется неполным отжигом. При отжиге состояние стали приближается к структурно равновесному; структура стали после отжига П+Ф, П или П + Ц. Если после нагрева выше Ас 3 произвести охлаждение на воздухе, то это будет первым шагом к отклонению практически равновесного структурного состояния -нормализация. Она является переходной ступенью от обработки по второй группе (отжиг) к обработке по третьей группе (закалка ). Закалка нагрев выше критической точка Ас3 с последующим быстрым охлаждением. При медленном охлаждении при закалке А распадается при Аr1 на Ф-Ц. Если же скорость охлаждения была так велика в переохлаждение было так значительно что распад А с выделением Ц и Ф не произошел, то А превращается в М (твердый раствор углерода в -фазе) или А переохлаждается до комнатной температуры без превращения. Отпуском является нагрев закаленной стала, но не выше Ас.

4 4 Вид т/оТемпература нагрева Условия охлаждения Конечная структура после т/о Назначение Домашнее задание 2, сдать до 20 мая 2010г. Табл. Общая характеристика основных процессов т/о стали Виды т/о: отжиг доэвтектоидной ст., отжиг заэвтектоидной ст., изотермический отжиг, гомогенизация, рекристаллизованный отжиг, нормализация, закалка водном охладителе, закалка ступенчатая, закалка изотермическая, закалка в двух средах, закалка с самоотпуском, отпуск (низкий, средний, высокий)

5 5 4 основных превращений в сталях Рис. 3. Зависимость свободной энергии структурных составляющих сталей от температуры: аустенита (F A ), мартенсита (F M ), перлита (F П ) 1.П в А происходит при нагреве выше критической температуры А 1, минимальной свободной энергией обладает А. 2. А в П происходит при охлаждении ниже А 1, минимальной свободной энергией обладает перлит: 3. А в М происходит при быстром охлаждении ниже температуры нестабильного равновесия. 4. М в П – происходит при любых температурах, т.к. свободная энергия мартенсита больше, чем свободная энергия перлита.

6 6 Влияние т/о на свойства стали 1.Общие положения цель т/о является изменение структуры для определенного изменения свойств. режим т/о структура свойства Рис.1-Влияние температура закалки на ударную вязкость (схема) -Сталь А- при повышении температуры происходит и гомогенизация твердого раствора и рост зерна, -Сталь Б -повышение температуры не вызывает роста зерна; происходит только гомогенизация твердого раствора. Гомогенизация твердого раствора способствует повышению ударной вязкости (сталь Б), тогда как укрупнение зерна вызывает сильное снижение сопротивления удару (сталь А)

7 7 Таким образом, правильным при изучении влияния т/о является изучение влияния режима т/о на строение, изучение влияния строения на свойства и увязка этих вопросов в единый комплекс для установления оптимальных режимов т/о.

8 8 Рис.2- Кривая А - все сплавы, были одинаково т/о-ны. В этом случае разное значение НВ в зависимости от содержания Mn является следствием получения различных структур. Не характеризует влияния Mn на твердость в чистом виде. Кривая Б -все сплавы подвергнуты различной т/о, но такой, при которой вне зависимости от содержания Mn будет одинаковая структура, то влияние Mn на твердость будет совершенно иным П М А

9 9 составσ В,кг/мм 2 σ 0,2, кг/мм 2, % 0,45%C+19%Ni ,45%C+20%Ni Чем объяснить как разницу в свойствах этих сталей и высокие прочностные свойства? -при малых деформациях А (σ 0,2 ) -при больших деформациях А в М (σ В ) Таким образом, все механические характеристики разделяются на «первородные» и «конечные». К первым относятся пределы текучести упругости, пропорциональности, модули упругости, ударная вязкость и некоторые другие; ко вторым предел прочности, твердости, относительное удлинение и сужение и некоторые другие.

10 10 2. о природе прочности стали Механическая прочность металлического сплава определяется следующими тремя основными группами механических свойств: а) прочностью (предел прочности, предел текучести или упругости, твердость, предел выносливости), характеризующей сопротивление пластической деформации; б) пластичностью (относительное удлинение, сужение и др.), характеризующей способность сплава к пластической деформации; в) сопротивлением разрушению, характеризующим сопротивление разделению (разрушению) под действием механической нагрузки, которое может произойти под действием касательных напряжений (сопротивление срезу) и нормальных напряжений (сопротивление отрыву). Механическая прочность изделия зависит не только от его структуры, но и от вида напряженного состояния

11 11 Если металл будет испытывать только касательные напряжения, то в начале нагружения он будет только упруго деформироваться, выше предела упругости (практически предела текучести) в нем возникает пластическая деформация, и разрушение произойдет в тот момент, когда действительное напряжение превзойдет сопротивление срезу наклепанного металла. Если материал испытывает только нормальные напряжения, то он может деформироваться только упруго, и без пластической деформации произойдет отрыв, когда нормальные напряжения превзойдут сопротивление отрыву данного металла. Обычно имеем сочетание касательных и нормальных напряжений, что главным образом связано с характером приложения нагрузки (растяжение, сжатие, кручение, срез и т. д.).

12 12 σ В, кг/мм 2 σ 0,2, кг/мм 2 НВ, кг/мм 2, % а k, кгм/мм 2 S т, кг/мм 2 t k, кг/мм Технически чистое железо σ реал = σ теор · λ, где σ реал – реальная прочность, σ теор – реальная прочность, λ – какая часть атомов участвует в элементарном акте пл.деформации пути изменения строения, при котором указанная особенность разрушения реальных кристаллов изменялась бы? 1-получение кристаллов, свободных от дефектов ; 2-это создание искажений

13 13 Методы упрочнения металлов а) Образование твердых растворов ведет к упрочнению вследствие статических искажений решетки, вызванных разным размером входящих в решетку атомов (упрочнение тем больше, чем больше эти искажения, причем степень упрочнения не зависит даже от природы металла при одинаковой степени искажения). б) Измельчение зерна и блоков мозаичной структуры ведет к увеличению межзеренной и внутризеренвой «внутренней поверхности», т. е. к увеличению поверхности (зон) с искаженной кристаллической решеткой. в) Диспергирование, измельчение многофазных структур ведет к увеличению межфазовой границы, где сильно искажена решетка г) Наклеп вызывает, кроме дробления зерен в блоков, также искажение решетки по всему объему зерна и по границам.

14 14 3. СВОЙСТВА ФЕРРИТА рис2 Твердость Ф зависит от размера зерна.

15 15 Рис. Чем больше искажение решетки, чем больше упрочнение. Увеличение параметра решетки вызывает меньшее упрочнение чем равно по величине, но обратное по знаку изменение параметра (т. е. сжатие решетки вызывает большее упрочнение, чем расширение). Влияние легирующих элементов на пластичность и сравнительно невелико, но на вязкость а k очень сильно, что иллюстрирует следующий график

16 16

17 17 Рис.

18 18 Феррит может быть полиэдрическим, капельным и игольчатый. - полиэдрический феррит по рекристаллизационному механизму - Игольчатый - идет по мартенситному типу