Строение и виды термической обработки конструкционных сталей Полуянов В. А. Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Любая машина, как и любой механизм состоит из большого количества различных деталей Упругость Твердость Коррозионная стойкость Износостойкость Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Свойства металлов Физические свойства Химические свойства Электропроводность Коррозионная стойкость Магнитные свойства Окалиностойкость Теплопроводность Механические свойства Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Строение сплавов Механическая смесь - структурная составляющая сплава, когда кристаллы одного компонента расположены между кристаллами другого и могут быть различимы при рассмотрении под микроскопом. Твердый раствор – структура, образующаяся в том случае, когда при переходе сплава из жидкого состояния в твердое компоненты, составляющие сплав, не отделяются друг от друга, а продолжают оставаться в растворе. Химическое соединение. В кристаллической решетке химического соединения атомы каждого компонента находятся в строго определенном числе и расположены всегда одинаково. Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Химический состав стали Fe Железо Сталь C Углерод до 2% S Mn Примеси P Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Структурные составляющие стали Феррит - твердый раствор углерода в α-железе. Феррит представляет собой почти чистое железо, но отличается от него тем, что в его кристаллической решетке, кроме атомов железа, имеется небольшое количество атомов углерода и других примесей. Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Структурные составляющие стали Цементит - химическое соединение железа с углеродом. Цементит (Fез. С) является карбидом железа; он содержит 6, 67% углерода. Таким образом, в стали весь углерод, за исключением ничтожного количества, находится в виде цементита. Ц Ц Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Структурные составляющие стали Перлит - равномерная механическая смесь феррита и цементита. Образование перлита происходит при, температуре 723°С; в нем содержится 0, 8% углерода. Перлит имеет две разновидности: пластинчатый и зернистый. Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Структурные составляющие стали Перлит - равномерная механическая смесь феррита и цементита. Образование перлита происходит при, температуре 723°С; в нем содержится 0, 8% углерода. Перлит имеет две разновидности: пластинчатый и зернистый. Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Структурные составляющие стали Аустенит - представляет собой твердый раствор углерода (до 2%) в ɣ-железе. Если железоуглеродистые сплавы нагреть до определенных температур, то произойдет аллотропическое превращение α-железа в ɣ-железо и получится структурная составляющая, которая называется аустенитом. Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Диаграмма состояния Железо -Углерод Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Отжиг и нормализация стали ОТЖИГ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРЫ (Полный отжиг) Изделие нагревают до температуры Ас3+30± 50°, чтобы получить однородный по составу аустенит. После определенной выдержки при указанной температуре изделие медленно охлаждают с печью до температуры 200 - 500°. Дальнейшее охлаждение изделия до комнатной температуры производится на воздухе. Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Отжиг и нормализация стали ОТЖИГ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРЫ (Полный отжиг) Схема перекристаллизации стали при полном отжиге Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Отжиг и нормализация стали ОТЖИГ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРЫ (Полный отжиг) Структура стали 35 до (а) и после (б) отжига Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Отжиг и нормализация стали ОТЖИГ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗЕРНИСТОГО ЦЕМЕНТИТА (неполный отжиг) Сталь нагревается до температуры Ac 1 + 20± 30° (примерно до 750°), выдерживается при этой температуре в течение 4 -10 час. и затем очень медленно охлаждается с печью до температуры 600 - 650°. Дальнейшее охлаждение до комнатной температуры производится на воздухе. Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Отжиг и нормализация стали ОТЖИГ ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ СТАЛИ. (Диффузионный отжиг) Этому виду отжига обычно подвергаются стальные слитки крупных размеров, претерпевающие при затвердевании значительную ликвацию. Ликвация – это неоднородность стали по химическому составу как в отдельных частях слитка (зональная ликвация), так и внутри отдельных кристаллов (внутрикристаллическая или дендритная ликвация). Сталь нагревают до температуры 1100 - 1150°, выдерживают при этой температуре 10 -15 час. и затем медленно охлаждают с печью до 200°; дальнейшее охлаждение производят на воздухе. Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Отжиг и нормализация стали ОТЖИГ ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ НАКЛЕПА (Рекристаллизационный отжиг) Наклеп – образование внутренних напряжений в результате обработки стали давлением в холодном состоянии. Такая сталь становится весьма прочной и твердой и в то же время очень хрупкой. Такой отжиг производится при температуре 680 - 700°. После непродолжительной выдержки изделия при указанной температуре (для прогрева по всему сечению) производится охлаждение его на воздухе. Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Отжиг и нормализация стали ОТЖИГ ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ НАКЛЕПА (Рекристаллизационный отжиг) Схема изменения микроструктуры стали в результате рекристаллизационного отжига Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Отжиг и нормализация стали НОРМАЛИЗАЦИЯ СТАЛИ Нормализация – это термическая обработка, при которой сталь нагревают на 30 -50° выше верхних критических температур Ас3 или Аст и после выдержки при этих температурах охлаждают на спокойном воздухе. Нормализацию применяют для получения мелкозернистой структуры в отливках и поковках, для устранения внутренних напряжений и наклепа, для подготовки структуры стали к закалке. Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Закалка стали Стальные изделия нагревают немного выше критических температур Ac 1 и Ас3, затем быстро охлаждают. В качестве охлаждающей среды применяют воду, масло и растворы солей. Цель закалки - повышение твердости и прочности стальных изделий. При закалке стремятся получить структуру мартенсита, обеспечивающую максимальную твердость стали. Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Закалка стали Структура игольчатого мартенсита Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Отпуск стали Отпуск – это термическая обработка при которой изделия из стали после закалки подвергаются повторному нагреву до температур, лежащих ниже критической температуры Ac 1 (723°), и после некоторой выдержки при температуре нагрева медленно или быстро охлаждаются. Микроструктура сорбит отпуска Микроструктура троостит + мартенсит отпуска Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Отпуск стали Низкий отпуск производится при температурах 150 - 300°. Цель его уменьшить внутренние напряжения в закаленном изделии, не снижая или очень мало снижая при этом его твердость. В результате низкого отпуска получают структуру отпущенного мартенсита. Низкому отпуску обычно подвергают инструменты. Средний отпуск осуществляется при температурах 300 - 450°. Применяется он для изделий, от которых требуются достаточно высокая твердость и высокий предел упругости при наличии определенной вязкости. Наиболее часто такому отпуску подвергаются пружины и рессоры. После среднего отпуска структура стали состоит из троостита. Высокий отпуск производится при температурах 500 - 680°. После такого отпуска сталь имеет структуру сорбита. Сталь, подвергнутая закалке и последующему высокому отпуску, называется улучшенной. Такая сталь обладает высокой прочностью и вязкостью. Поэтому высокому отпуску подвергают почти все детали машин ответственного назначения. Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Спасибо за внимание Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Скачать презентацию Строение и виды термической обработки конструкционных сталей Полуянов
лекция ТО.ppt