Превращения закаленной стали при отпуске. Влияние температуры отпуска на свойства сталей. Выбор вида отпуска в зависимости от назначения деталей
Отпуск – термическая обработка стали, заключающаяся в нагреве закаленной на мартенсит стали до температуры ниже критической, выдержки при этой температуре и охлаждении на воздухе.
Цель отпуска: Улучшение механических свойств закаленной стали, снижение хрупкости, повышение пластичности, некоторое снижение твердости и прочности.
Закалка + Отпуск = Улучшение свойств стали.
Исходная структура – мартенсит закалки: высокое содержание углерода, сильно искаженная кристаллическая решетка, значительное напряжение в структуре, высокая степень неравновесности. Виды отпуска:
1) Низкотемпературный отпуск (низкий отпуск):
Исходная структура – мартенсит закалки, температура отпуска tотп = 150–250° C. В результате отпуска – мартенсит отпуска и карбиды железа.
При повышении температуры активизируется диффузия. Часть атомов углерода покидает кристаллы мартенсита, концентрируется в локальных областях, где образуется карбид железа. Размеры этих карбидов очень небольшие. Результат низкого отпуска: уменьшение степени пересыщенности мартенсита и, как следствие, снижение внутреннего напряжения, немного снижается твердость и прочность. Мартенситная структура в целом сохраняется, снижается склонность стали к хрупкому разрушению.
2) Среднетемпературный отпуск (средний отпуск):
Исходная структура – мартенсит закалки, температура отпуска tотп = 250–450° C. В результате отпуска – тростит отпуска.
При повышении температуры активизируется диффузия. Диффузия углерода при такой температуре достаточна для превращения мартенсита в перлитную структуру, но не достаточна для перемещения углерода на большие расстояния. В итоге образуется смесь феррита и цементита. Особенности среднего отпуска: маленький размер кристаллов, кристаллы равноостные, мелкодисперсные. Такая структура называется тростит отпуска. Такая структура обладает высокой прочностью и твердостью и достаточным запасом пластичности. Используется для ответственных, сильно нагреваемых деталей (пружины, рессоры).
3) Высокотемпературный отпуск (высокий отпуск):
Исходная структура – мартенсит закалки, температура отпуска tотп = 450–650° C. В результате отпуска – сорбит отпуска.Процессы аналогичны среднему отпуску, но увеличивается расстояние, на которое смещаются атомы углерода. Диффузия происходит интенсивнее, чем в случае среднетемпературного отпуска, увеличиваются размеры кристаллов феррита и цементита. Такая структура называется сорбит отпуска. В результате высокого отпуска повышается пластичность, снижается хрупкость, одновременно уменьшается твердость и прочность. Используется для ответственных, сильно нагреваемых деталей под ударными нагрузками.
2)Закономерности усталостного разрушения. Пути повышения предела выносливости.
(не до конца…)
Билет23
Рекристаллизация холоднодеформированных металлов и сплавов. Изменение структуры и свойств при рекристаллизации. Факторы, влияющие на размер зерна после рекристаллизации. Горячая и холодная обработка давлением.
Рекристаллизация – процесс формирования и роста новых недеф. зерен с пониженной плотностью дислокаций, разделенных большеугловыми границами при нагреве наклепанного металла до определенной температуры.
Первичная рекристаллизация(обработки) заключается в образовании центров кристаллизации и росте новых равновесных зерен с неискаженной кристаллической решеткой. Новые зерна возникают у границ старых зерен и блоков, где решетка была наиболее искажена. Количество новых зерен постепенно увеличивается и в структуре не остается старых деформированных зерен.
Приводит к снижению прочностных свойств и повышению пластичности.
Собирательная рекристаллизациязаключается в самопроизвольном росте одних рекристалл. зерен за счет соседних путем перемещения большеугловых границ.
Равноосная мелкозернистая структура.
Происходит при повышенных температурах нагрева.
Вторичная рекристаллизация– образуется структура с высокой неоднородностью зерен и пониженными механическими свойствами. Полиэдрическая структура. При высоких температурах.
Температура начала рекристаллизации связана с температурой плавления:
Трек=аТплавл.
Вольфрам, молибден – самые тугоплавкие Me. Если чистый Me - a 0,2, механические смеси - a 0,4, твѐрдые растворы - a 0,6, химические соединения - a 0,8
Основными факторами, определяющими величину зерен металлапри рекристаллизации, являются температура, продолжительность выдержки при нагреве и степень предварительной деформации
С повышением температуры происходит укрупнение зерен, с увеличением времени выдержки зерна также укрупняются.
При холодном деформировании (не выше 0,3Тпл) увеличиваются прочностные характеристики и понижается пластичность и ударная вязкость. Металлы интенсивно наклепываются в начальной стадии деформирования, затем при возрастании деформации механические свойства изменяются незначительно. Наклеп снижает пластичность металла.
Холодную обработку давлением проводят при температурах ниже температуры рекристаллизации, и она сопровождается наклепом.
Горячую обработку давлением проводят при температурах выше температуры рекристаллизации, поэтому после окончания деформации наклеп уменьшается рекристаллизационными процессами.