Государственный университет управления Институт управления в промышленности энергетике

Государственный университет управления Институт управления в промышленности, энергетике и строительстве Влияние термообработки на свойства металлов и сплавов Лектор - Фаюстов Анатолий Афанасьевич, к. э. н. , доцент Кафедра управления инновациями в реальном секторе экономики Москва - 2012

Термообработка Совокупность технологических операций нагрева, выдержки и охлаждения сплавов с целью получения заданных свойств за счет изменения внутреннего строения и структуры металлов и сплавов РЕЖИМЫ ТЕРМООБРАБОТКИ: -скорость нагрева; -длительность выдержки; -температура нагрева; -скорость охлаждения. 2

Виды термообработки стали ОТЖИГ НОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАКАЛКА ОТПУСК Нагрев стали до температуры Нагрев стали выше Нагрев доэвтектоидной стали фазовых превращений, температуры фазовых выдержка при Нагрев стали до температуры этой до температуры выше АС 3, превращений с последующим температуре ниже АС 1, выдержка при этой и быстрое а заэвтектоидной – выше АСm медленным охлаждением скоростью на 50 -60 о с последующим охлаждение со. Температуре и последующее охлаждение с заданной скоростью. охлаждением на воздухе. больше критической. (обычно на воздухе) 3

Назначение отжига снижает твердость и повышает пластичность и вязкость за счет получения равновесной мелкозернистой структуры; улучшает обрабатываемость заготовок давлением и резанием; исправляет структуру сварных швов, перегретой при обработке давлением и литье стали; подготавливает структуру к последующей термической обработке. 4

ОТЖИГ полный Нагрев доэвтектоидной стали выше Ас3 на 30 - 50 о С, выдержка при этой температуре и медленное охлаждение вместе с печью. неполный Нагрев заэвтектоидной стали выше Ас1 на 30 - 40 о С , выдержка при этой температуре и медленное охлаждение. 5

Разновидностями отжига первого рода являются: Диффузионный (гомогенизирующий) отжиг. Применяется для устранения ликвации, выравнивания химического состава сплава. Рекристаллизационный отжиг проводится для снятия напряжений после холодной пластической деформации. Отжиг для снятия напряжения после ковки, сварки, литья. 6

В зависимости от температуры нагрева различают отжиг 2 -го рода: Отжи г Полный, с температуро й нагрева на 30… 50 o. С выше критической температуры А 3 Неполный, с температурой нагрева на 30… 50 o. С выше критической температуры А 1 Изотермический отжиг после нагрева до требуемой температуры, изделие быстро охлаждают до температуры на 50… 100 o. С ниже критической температуры А 1 Нормализация Циклический или маятниковый отжиг после нагрева выше температуры А 1 следует охлаждение до 680 o. С, затем снова нагрев до температуры 750… 760 o. С и охлаждение. 7

В зависимости от условий нагрева закалку различают: Полную при которой быстрое охлаждение стали производят после нагрева её до температур, лежащих выше линии GSE. При этом сталь полностью переводится в аустенитное состояние. Неполную при которой металл (главным образом инструментальные стали) нагревают до температур выше линии PSK; после охлаждения в структуре могут сохраняться нерастворившиеся при нагреве т. н. избыточные фазы (феррит или цементит и более сложные карбиды). 8

ЗАКАЛКА Полная Нагрев доэвтектоидной стали выше АС 3 на 30 - 50 о. С, выдержка при этой температуре и быстрое охлаждение. Неполная Нагрев заэвтектоидной стали выше АС 1 на 30 -50 о. С, выдержка при этой температуре и быстрое охлаждение. 9

В зависимости от условий охлаждения различают Закалку изотермическую: сталь нагревают до температур выше линии GSE или выше PSK, затем быстро охлаждают до температур ниже линии PSK и дают изотермическую выдержку, при которой происходит превращение аустенита в др. структуры (перлит, бейнит); При ступенчатой закалке охлаждение с большой скоростью производят до температуры, несколько превышающей температуру мартенситного превращения, и дают выдержку, необходимую для выравнивания этой температуры по всей толщине изделия, а затем охлаждение ведут медленно до образования в структуре мартенсита. Внешние факторы, главным образом закалочная среда (вода, масло, расплавленная соль) и давление, также определяют результаты закалки. 10

11

Отпуск - окончательная термическая операция повышение вязкости и пластичности; снижение твердости и уменьшение внутренних напряжений закаленных сталей; приближение структуры сплава к более устойчивому стабильному состоянию. 12

Существуют три вида отпуска: 1. Низкий отпуск с температурой нагрева Тн = 150… 3000 С. В результате его проведения частично снимаются закалочные напряжения. Получают структуру – мартенсит отпуска. Проводят для инструментальных сталей; после закалки токами высокой частоты; после цементации. 2. Средний отпуск с температурой нагрева Тн = 300… 4500 С. Получают структуру – троостит отпуска, сочетающую высокую твердость 40… 45 HRC c хорошей упругостью и вязкостью. Используется для изделий типа пружин, рессор. 3. Высокий отпуск с температурой нагрева Тн = 450… 6500 С. . Получают структуру, сочетающую достаточно высокую твердость и повышенную ударную вязкость (оптимальное сочетание свойств) – сорбит отпуска. Используется для деталей машин, испытывающих ударные нагрузки. 13

ОТПУСК Низкий отпуск Средний отпуск Высокий отпуск 150 -3000 С Структура – мартенсит отпуска Твердость сохраняется 600 -700 НВ 300 – 4500 С Структура – троостит отпуска Твердость снижается, повышается вязкость и пластичность. 450 -500 НВ 450 -650 0 С Структура – сорбит отпуска Твердость снижается, повышается вязкость и пластичность. 300 НВ 14