ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Термическая обработка

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Термическая обработка – процесс теплового воздействия на материал с целью изменения его структуры и свойств в заданном направлении Комбинированные методы обработки материалов: химикотермическая (ХТО), термомеханическая (ТМО, подразделяется на ВТМО и НТМО), ВТИП-обработка и т. д.

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Отжиг – термическая операция, которая заключается в нагреве, выдержке и медленном охлаждении материала. Отжиг 1 рода – снятие остаточных напряжений и искажений кристаллической решётки. Возврат – интервал температур, в котором механические свойства наклёпанного металла частично возвращаются к значениям свойств до холодной деформации без образования новых зёрен. Отдых – самая низкотемпературная область возврата, при которой происходит уменьшение избытка вакансий, возникшего при холодной деформации – до 0, 2 Тпл (град. К). Полигонизация – фрагментация деформированных зёрен с образованием ячеистой структуры до 0, 3 Тпл (град. К)

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (отжиг – процессы возврата: отдых и полигонизация) Образование дислокационных стенок при полигонизации Схема строения высокоугловой (а) и малоугловой (б) границы

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (отжиг, уменьшающий остаточные напряжения) Углеродистые стали обычно отжигают при 550…. 680 С, серый чугун – при 430…. 600 С, титановые сплавы – при 500…. 650 С, алюминиевые – при 230…. 370 С, магниевые – при 150…. 260 С

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (отжиг – процессы рекристаллизации) Влияние температуры отжига на механические свойства σв , δ и микроструктуру холоднодеформированного метала

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (отжиг – процессы рекристаллизации) Влияние степени холодной деформации на температуру начала рекристаллизации Направление миграции границ при росте зёрен

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (отжиг)

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (отжиг 2 -го рода) Отжиг 2 -го рода – это термическая обработка, при которой главными процессами являются аустенитизация с последующим перлитным превращением. Проводят при температурах, превышающих т-ру фазовых превращений. Различают 4 разновидности отжига 2 -го рода: полный, изотермический, неполный, нормализация. х1000 Микроструктура доэвтектоидной стали: а – после литья, б – после полного отжига

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (закалка) Закалка – нагревание до температуры ниже или выше полиморфного превращения, выдержка при этой температуре и ускоренное охлаждение с целью получения неравновесного состояния. Схема, поясняющая смысл закалки

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (закалка) Кристаллическая решётка мартенсита – объёмноцентрированная тетрагональная, близкая к решётке α-железа, с/а ≤ 1, 09

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (закалка)

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (закалка) Распределение температуры по сечению образца при поверхностной закалке ( l – расстояние от поверхности вглубь образца)

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (закалка)

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (отпуск) Отпуск – термическая обработка закалённой на мартенсит стали, при которой основным процессом является распад мартенсита. Различают низкий отпуск 120 -250 С на отпущенный мартенсит, средний отпуск 350 -450 С на троостит и высокий отпуск 450650 С на сорбит Троостит, сорбит – высокодисперсные разновидности перлита, образующиеся из аустенита при охлаждении с межпластинчатым расстоянием около 0, 10 мкм и 0, 20 мкм, соответственно

Лекция 4 СПЛАВЫ ЧЁРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ стали и чугуны Диаграмма состояния железо - углерод

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Старение – это термическая обработка, при которой в сплаве, подвергнутом закалке без полиморфного превращения, главным процессом является выделение более стабильных фаз из пересыщенного твёрдого раствора. Термин «старение» принято применять к сплавам цветных металлов, подвергнутым закалке без полиморфного превращения. Схема, поясняющая процесс старения

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (старение)

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (старение) Изменение твёрдости при старении сплава: 1 – образование зон Гинье -Престона, 2 – образование метастабильной фазы, 3 – образование стабильной фазы Аm. Вn

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (старение) Дуралюмин Д 16 – деформируемый алюминиевый сплав, содержащий 3, 8%Cu, 1, 2 -1, 6%Mg и 0, 3 -0, 9%Mn; закаливается в воду после чего подвергается естественному старению

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ (отпуск) Влияние температуры отпуска Тотп на механические свойства стали 45 (0, 4 -0, 5 С)

ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Схема высокотемпературной (а) и низкотемпературной (б) термомеханической обработки

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА (ХТО) ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ ХТО – сочетание теплового и химического воздействия на материал с целью изменения состава, структуры и свойств поверхностных слоёв изделий путём диффузионного насыщения их металлами и неметаллами из внешней активной среды Влияние времени насыщения (а), температуры (б) и концентрации диффундирующего элемента (в) на толщину диффузионного слоя

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ Цементация – процесс насыщения поверхности сплавов углеродом при температурах 910 -1050 С. Азотирование – диффузионное насыщение поверхности сплавов азотом в парах аммиака при температурах 500 -700 С. Цианирование и нитроцементация – совместное насыщение поверхности изделий углеродом и азотом в расплавленной цианистой соли (цианирование) или в газовой смеси, состоящей из науглероживающего газа и аммиака (нитроцементация).

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ Алитирование – диффузионное насыщение алюминием (в порошкообразных смесях или расплаве при температуре 900 -1050 С). Хромирование – диффузионное насыщение хромом (в порошкообразных смесях хрома или феррохрома с добавками хромистого аммония и окиси алюминия при температурах 1000 -1050 С. Силицирование, борирование – диффузионное насыщение кремнием и бором, соответственно, для придания высокой коррозионной и износостойкости.

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ цементация Зависимость средних скоростей газовой цементации низкоуглеродистых сталей от температуры и толщины слоя

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ цементация

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ азотирование, цианирование, нитроцементация Зависимость толщины цианированного слоя от продолжительности процесса при температурах 940 С (1) и 860 С (2)

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ азотирование, цианирование, нитроцементация Зависимость сопротивления усталости стальных деталей при контактном нагружении от твёрдости поверхностных слоёв. Материалы деталей и способы их упрочнения: 1 – углеродистые и легированные стали, 2 – поверхностная закалка с газопламенным или индукционным нагревом, объёмная закалка + отпуск, 3 – азотирование, 4 – цементация и нитроцементация, закалка + низкий отпуск

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ диффузионное насыщение металлами и неметаллами

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ

Облучение паянных образцов ВТИП Схема импульсной плазменной установки “Десна-М” мощность потока: W = 5 МВт/м 2 число импульсов: N = 2 длительность импульса: ~ 20 мкс трещина Бр. ХЦр отсутствие трещин Бр. ХЦр Бр. НХК