ТО-Свойства

структуру литого и деформиро-ванного металла в наиболее равновесное состояние (сюда

же – отжиг сварных соеди-нений и отжиг для снятия напряжений в поверхностных слоях после механической обработки), проводится при Т 550-680С для углеродистых сталей, при Т 430-600С для серого чугуна.

Гомогенизационный (диффузионный) отжиг – для устранения последствий дендритной ликвации (химической неоднородности). Для слитков из углеродистых сталей совмещают с нагревом под горячую обработку давлением.

Рекристаллизационный отжиг –ТО деформированного металла для проведения процессов рекристаллизации. Для сталей применяют после холодной прокатки листов, лент и фольги, холодного волочения труб, прутков, холодной штамповки и теплой обработки давлением.

с использованием эффектов от фазовых превращений. Заключается в нагреве выше

критических точек Ас1 или Ас3, выдержке с последующим медленным охлаждением (как правило).

1 - диффузионный;
2– рекристаллизационный;
3 – для снятия напряжений

Отжиг I рода

4 – полный;
5 – неполный;
6 - нормализация

Отжиг II рода

Разновидности отжига II рода различаются способами охлаждения, степенью переохлаждения аустенита и положением температур нагрева относительно критических точек:
полный, неполный, изотерми-ческий, сфероидизирующий, нор-мализационный, патентирование.

и высокопрочные (модифицированные чугуны). Задача – перевод углерода из связанного

состояния (цементита) в свободное (графит).

Подвергают отливки с ферритной или феррито-перлитной матрицей из серого, ковкого или высокопрочного чугуна для повышения твердости и прочности. При нагреве графит растворяется в аустените, при последующем ускоренном охлаждении на воздухе  структура перлита или сорбитообразного перлита.

Схема нормализации чугунов

мартенсит)
Применяется к сплавам, в которых одна фаза полностью или частично

растворяется в другой.
Цель – получение пересыщенного твердого раствора с максимальным содержанием легирующих элементов.

Основные параметры – Т нагрева, t выдержки, V охлаждения (должна быть выше некоторой V критической, позволяющей избежать распада твердого раствора при охлаждении).

 Образуется пересыщенный твердый раствор  повышение прочности, возможность дальнейшего упрочнения старением.

Для некоторых алюминиевых, медных сплавов; сплавов на основе титана, магния и никеля.

Применяется к сплавам, которые имеют полиморфизм в низкотемпературной области и при резком переохлаждении испытывают сдвиговый механизм превращения – мартенситное превращение (кроме сталей есть в Ti сплавах и ряде бронз)

Цель – мартенситное превращение, для получения максимальной твердости.

Основные параметры – Т нагрева, t выдержки, V охлаждения (определяется средой охлаждения).

= АС3 + 3050 С
Заэвтектоидные – Тн = АС1 –

АСm
Легированные – Т растворения карбидов в аустените

Продолжительность нагрева – для заготовок и изделий простой формы определяется как при отжиге II рода; для изделий сложной формы пользуются специальными формулами. Нагрев и выдержку осуществляют в защитных средах для предотвращения окисления и обезуглероживания.

Определение критической скорости охлаждения по С-диаграмме

Охлаждение

Наиболее распространенные закалочные среды – вода и масло

объемная
В зависимости от способа охлаждения – непрерывная (в одном охладителе)

(1)
- прерывистая ( в двух средах) (2)
- ступенчатая (3)
- изотермическая (4)
- с самоотпуском

при климатических или высоких температурах, при вылеживании, эксплуатации при разных

температурах после холодной пластической деформации.

Отпуск – заключительная операция термической обработки, состоящая из нагрева стали, закаленной на мартенсит до различных температур, с последующим охлаждением, при котором формируется окончательная структура стали. Различают низкий, средний и высокий отпуск.

Низкий отпуск – при температурах 180 - 220С – для снижения внутренних напряжений при сохранении высокой твердости деталей. Структура – мартенсит отпуска. Применяется для режущего и мерительного инструмента.

Средний отпуск – при температурах 350 – 450С – для некоторого снижения твердости при значительном увеличении предела упругости. Структура – троостит отпуска, обеспечивающий высокие пределы прочности, упругости и выносливости, сопротивляемость действию ударных нагрузок.

Высокий отпуск – при температурах 550 - 650С – для оптимального сочетания прочностных, пластических и вязких свойств. Структура – сорбит отпуска. Для деталей, подвергающихся воздействию высоких напряжений и ударным нагрузкам.
Закалка + высокий отпуск - термоулучшение

образование окалины на поверхности металла в процессе нагрева и выдержки

металла в печи.

Обезуглероживание – выгорание углерода с поверхности деталей, происходит при окислении. Снижает прочностные свойства стали, может вызвать образование закалочных трещин и коробление. Для предохранения от окисления и обезуглероживания применяют защитные газы (вводят в атмосферу печи).

Перегрев – быстрый рост зерен  образование крупнокристаллической структуры. Ведет к снижению пластических свойств, возникает при нагреве выше определенных Т и длительных выдержках.

Пережог – окисление границ зерен, возникает при длительной выдержке металла при Т, близких к Т плавления. Неисправимый брак.

Закалочные трещины – возникают при слишком резком охлаждении или резком нагреве, при наличии концентраторов напряжений, неметаллических включений и пр.

Деформация и коробление – для борьбы применяют ступенчатую и изотермическую закалку, закалку в двух средах, правильные способы погружения детали в закалочную среду.

Пятнистая закалка – образование на поверхности детали участков с пониженной твердостью (мягких) – результат неравномерного охлаждения поверхности детали при закалке.

Недогрев – при нагреве ниже Т критической – ведет к неполному полиморфному превращению  снижению прочностных характеристик закаленной стали.

Перегрев – быстрый рост зерен, образование крупнокристаллической структуры.

повышения коррозионной стойкости) - толщина 0,2 – 0,5 мм

Хромирование –высокая

стойкость против газовой коррозии при Т до 800С, стойкость в морской воде и кислотах – толщина до 0,2 мм

Силицирование – насыщение кремнием – высокая кислотоупор-ность в соляной, серной и азотной кислотах – для деталей в химической и нефтяной промышленности, толщина 0,3 – 1,0 мм

Диффузионное насыщение неметаллами

Цементация - науглероживание поверхности малоуглеродистых сталей ( 0,15 – 0,25 %С) – полу-чение на поверхности детали высокой твердости и износостойкости в сочетании с вязкой сердцевиной

Азотирование – насыщение поверхностного слоя азотом – получение поверхностного слоя с особо высокой твердостью, износостойкостью, повы-шенной усталостной прочностью и сопротивле-нием коррозии в водной среде, паровоздушной и влажной атмосфере – глубина 0,4 – 0,5 мм

Нитроцементация – одновременное насыщение поверхности углеродом и азотом – повышение твердости и износостойкости деталей – глубина слоя 1,0 – 1,2 мм при высокотемпературной НЦ, до 0,01 – 0,04 мм при низкотемпературной НЦ.

Борирование – придает поверхностному слою исключительно высокую твердость (до 1800 – 2000 HV), износостойкость и коррозионную стойкость в различных средах, толщина 0,1 – 0,2 мм

уголь с активаторами ВаСО3 или Nа2СО3;
Т нагрева – 930 -

950С (когда сталь находится в аустенитном состоянии)
Глубина слоя от 0,5 до 2 мм

Карбюризатор – газовые смеси, содержащие СО, СН4 (природный газ) и др.
Т нагрева – 910 – 930, реже 1000 - 1050С
Глубина слоя до 1,0 – 1,5 мм

Структура углеродистой стали после цементации

Основной режим термической обработки после цементации – закалка из аустенитной области и низкий отпуск  формируется вязкая структура сердцевины и высокопрочная, твердая поверхность низкоотпущенного мартенсита .

Цементуемые стали – экономнолегированные стали типа 25ХГТ, 25ХГМ, 20ХГМТР и пр. с высокопрочной сердцевиной, простой термообработкой и хорошо управляемой структурой поверхностного слоя (HRC 60-62)

определяют поведение металла в тепловых, гравитационных, электромагнитных и радиационных полях

– плотность, теплоемкость, Т плавления, термическое расширение, магнитные характеристики, теплопроводность, электропроводность.
Химические свойства – способность материалов вступать в химическое взаимодействие с другими веществами; сопротивляемость окислению, проникновению газов и химически активных веществ (коррозия – один из примеров взаимодействия металлов с окружающей средой).
Технологические свойства – способность металлов и сплавов подвергаться горячей и холодной обработке, в т.ч. выплавке, горячему и холодному деформированию, обработке резанием, термической обработке и, особенно, сварке.
Механические свойства – характеризуют способность материалов сопротивляться деформированию и разрушению под воздействием различного рода нагрузок. Результаты определения механических свойств используют в расчетной конструкторской практике при проектировании машин и конструкций

текучести; б – без площадки текучести; в – диаграмма истинных

напряжений.
P – нагрузка,  - удлинение, F0 , 0 – начальная площадь сечения и длина образца.
Модуль упругости E=/ - является константой материала.

Характеристики прочности:
Предел текучести т=Pт/F0 (Мпа);
Условный предел текучести 0,2 (Мпа);
Временное сопротивление в=Pв/F0 (Мпа);

Характеристики пластичности:
Относительное удлинение , % : =- 0/0 100
Относительное сужение , % : =F0-F/F0 100

слое при местных контактных воздействиях
По Бринеллю (ГОСТ 9012-59)
Индентор – стальной

шарик;
D – диаметр стального шарика;
Р – постоянная нагрузка;
d – диаметр отпечатка. Число твердости НВ=Р/Sd
На практике НВ определяют по таблицам, исходя из d.
Не применяется для стали с твердостью более 450 НВ.

По Роквеллу (ГОСТ 9013-59)
Индентор – алмазный конус (или маленький стальной шарик);
Р0 – предварительное нагружение
Р0= 100 Н
Р1 – основное нагружение:
Р1= 500 Н шкала А (HRA);
Р1= 900 Н шкала В (HRB);
Р1= 1400 Н шкала С (HRC) (для определения твердости материалов с твердостью более 450НВ)

По Виккерсу (ГОСТ 2999-75)
Индентор – алмазная пирамидка;
Р – нагрузка (меняется от 10 до 1000 Н), чем мягче материал, тем меньше должна быть нагрузка.
d – диагональ отпечатка.
Число твердости HV определяют с помощью таблиц по величине диагонали отпечатка.

зоне сплавления двух различных металлов.
Портативный твердомер Equotip
Индентор портативного твердомера типа

Equotip или ТЕМП-4

образца с надрезом одним ударом маятникового копра. Образец устанавливают на

опорах копра и наносят удар по стороне образца, противоположной надрезу. По результатам испытания определяется работа удара (KU, KV и KT) и ударная вязкость (KCU, KCV и KCT). В этих обозначениях последние буквы являются символами концентраторов напряжений (по типу надреза ударного образца).

Тип I (Менаже) – круглый надрез

Тип II (Шарпи) – острый надрез

Тип 15 – с инициированной трещиной