ПОлный комплек (Шпаргалки), страница 3

Нитроцементация – совместное диффузионное насыщение стали азотом и углеродом. Азот способствует диффузии углерода, поэтому можно понизить температуру диффузионного насыщения до 850 и получить такое же науглероживание, как при цементации. Нитроцементированный слой хорошо сопротивляется износу и коррозии.

Нитроцементацию широко применяют на автомобильных и тракторных заводах для упрочнения поверхностей нешлифуемых деталей.

Билет7

1)Элементарная ячейка кристаллической решетки и ее характеристики. Полиморфизм, анизотропия, их использование в технике.

Кристаллическое тело характеризуется правильным расположением атомов в пространстве. У аморфных веществ расположение атомов случайно. Кристаллические вещества образуют кристаллическую решётку.

Кристаллическая решётка характеризуется элементарной ячейкой.

Элементарная ячейка – кристаллическая решётка наименьшего объёма, воспроизведение которой в пространстве множество раз создаёт пространственную кристаллическую решётку. Атомы в пространстве располагаются упорядоченно, образуя кристаллическую решётку.

Д ля описания элементарной ячейки кристаллической решетки используют 6 величин: три отрезка, равные расстояниям a,b,c(периоды решетки) до ближайших частиц по осям координат, и три угла между этими отрезками. Соотношения между этими величинами определяются симметрией, согласно которой все кристаллы подразделяют на 7 систем.

Координационное число – число ближайших равноудаленных частиц (для ОЦК – К8, для простой кубической решетки – К6, для ГЦК – К12).

Коэффициент компактности – отношение объема всех частиц, приходящихся на 1 элементарную ячейку, ко всему объему элементарной ячейки (для простой кубической решетки 0,52, для ОЦК – 0,68, для ГЦК – 0,74).

Кристаллографические индексы:

Индексы направления – выражаются целыми числами в единицах отрезков , заключаются в квадратные скобки .

Индексы плоскости – определяют положение плоскости в пространстве. Выражаются целыми числами в единицах отрезков . За индексы берутся обратные отрезки: .

Основные типы элементарных ячеек:

1. Простая кубическая решётка: в узлах кубика атомы касаются друг друга.

2. Кубическая объёмно-центрированная решётка характерна для тугоплавких металлов. Feα, Ti, W, Nb.

3. Кубическая гранецентрированная решётка . Характерна для пластичных металлов. Cu, Feγ, Au.

Анизотропия – это зависимость свойств кристалла от направления, возникающая в результате упорядоченного расположения атомов в пространстве. Анизотропия наиболее сильно проявляется в кристаллах со структурами, обладающими малой симметрией. Резко проявляется у моноклинных и ромбических кристаллов и практически незаметна у кубических.

Анизотропия свойств проявляется при использовании монокристаллов, полученных искусственным путем. В природных условиях кристаллические тела – поликристаллы, т.е. состоят из множества мелких различно ориентированных кристаллов. В этом случае анизотропии нет.

Полиморфизм – способность в твердом состоянии при различных температурах иметь различные типы кристаллических решеток. Эти кристаллические структуры называют аллотропическими формами, или модификациями.

2)Серые, ковкие, высокопрочные, вермикулярные чугуны. Их состав, марки, структуры, способы получения, свойства.

Чугунами называют железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14%С и затвердевающие с образованием эвтектики.

Белыми называют чугуны, в которых весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита. Согласно диаграмме состояния Fe – Fe3С белые чугуны подразделяют на доэвтектические, эвтектические и завтектические. Из-за большого количества цементита они твердые (450 – 550 НВ), хрупкие и для изготовления деталей машин не используются.

Серыми называются чугуны с пластинчатой формой графита. По хим.составу разделяют на обычные и легированные. Обычные серые чугуны – сплавы сложного состава, содержащие основные элементы: Fe, C, Si и постоянные примеси: Mn, P, S. Содержание этих элементов в %: 2,2-3 C; 1-3 Si, 0,2-1,1 Mn; 0,02-0,3 P; 0,02-0,15 S.

Углерод оказывает определяющее влияние на качество чугунов, изменяя количество графита и литейные свойства. Чем выше концентрация углерода, тем больше выделений графита и ниже механические свойства чугуна. По этой причине максимальное содержание углерода ограничивается доэвтектической концентрацией. В то же время снижение его концентрации отрицательно сказывается на жидкотекучести и, следовательно, на литейных свойствах чугуна.

Кремний обладает сильным графитизирующим действием; способствует выделению графита в процессе затвердевания чугунов и разложению выделившегося цементита.

Марганец затрудняет графитизацию чугунов, несколько улучшает их механические свойства.

Сера – вредная примесь. Она ухудшает механические и литейные свойства чугунов: понижает жидкотекучесть, увеличивает усадку и повышает склонность к образованию трещин.

Фосфор в количестве до 0,3% растворяется в феррите, при большой концентрации он образует с железом и углеродом тройную «фосфидную» эвтектику, она имеет низкую температуру плавления (950 ^oС), что увеличивает жидкотекучесть чугунов, но высокую твердость и хрупкость.

Механические свойства серых чугунов зависят от свойств металлической основы и главным образом от количества, формы и размеров графитных включений. Прочность, твердость и износостойкость чугунов растут с увеличением перлита в металлической основе, которая по строению аналогична сталям.

Марка серого чугуна состоит из букв СЧ и цифры, показывающей уменьшенное в 10 раз значение временного сопротивления при растяжении. СЧ10, СЧ15, СЧ25, СЧ35.

Высокопрочными называют чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму. Их получают модифицированием магнием, который вводится в жидкий чугун в количестве 0,02 – 0,08 %.

Чугун после модификации имеет состав, %: 3,0-3,6 C; 1,1-2,9 Si, 0,3-0,7 Mn; до 0,1 P; до 0,02 S.

По структуре металлической основы высокопрочный чугун может быть ферритным или перлитным. Ферритный чугун в основном состоит из феррита и шаровидного графита; допускается до 20 % перлита. Структура перлитного чугуна – сорбитообразный или пластинчатый перлит и шаровидный графит; допускается до 20 % феррита.

Шаровидный графит – менее сильный концентратор напряжений, чем пластинчатый, поэтому он меньше снижает механические свойства металлической основы. Чугуны с шаровидным графитом обладают более высокой прочностью и некоторой пластичностью.

Марка высокопрочного чугуна состоит из букв ВЧ и числа, обозначающего уменьшенное в 10 раз значение временного сопротивления. ВЧ35, ВЧ45, ВЧ60, ВЧ80, ВЧ100.

В чугунах с вермикулярным графитом структура формируется под действием комплексного модификатора, содержащего магний и редкоземельные металлы. Графит приобретает шаровидную форму (до 40 %) и вермикулярную – в виде мелких тонких прожилок – форму.

Чугун после модификации имеет состав, %: 3,1-3,8 C; 2,0-3,0 Si, 0,2-1,0 Mn; до 0,08 P; до 0,025 S.

Чугуны с вермикулярным графитом производят четырех марок: ЧВГ 30, ЧВГ 35, ЧВГ 40, ЧВГ 45 (Число обозначает то же самое, что и раньше).

По механическим свойствам ЧВГ занимают промежуточное положение между серыми и высокопрочными чугунами.

Ковкие чугуны. Это чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Их получают отжигом белых доэвтектических чугунов. По этой причине графит ковких чугунов углеродом отжига. Обладают по сравнению с серыми более высокой прочностью и пластичностью. Отливки , подвергаемые отжигу на ковкие чугуны, изготавливают тонкостенными. Сечение <50 мм.

Имеют след.химический состав, %: 2,4-2,9 C; 1,0-1,6 Si, 0,2-1,0 Mn; до 0,18 P; до 0,2 S.

По структуре металлической основы, которая определяется режимом отжига, ковкие чугуны бывают ферритными и перлитными.

Отжиг на ферритные чугуны проводят по режиму 1, обеспечивающему графитизацию всех видов цементита белых чугунов. В результате такого отжига (70-80ч) весь углерод выделяется в свободном состоянии и формируется структура, состоящая из феррита и углерода отжига.

Перлитный ковкий чугун получают отжигом, который проводят в окислительной среде по режиму 2. В этом случае увеличивается продолжительность первой стадии графитизации. Чугун приобретает структуру, состоящую из перлита и углерода отжига. Отсутствие литейных напряжений, компактная форма и изолированность графитгых включений обусловливают высокие мех.свойства.

Маркируют ковкие чугуны буквами КЧ и числами как в предыдущих случаях. Недостаток ковких чугунов – продолжительный дорогостоящий отжиг.

Билет8

1)Виды термической обработки: отжиг, закалка, отпуск, старение. Использование диаграмм состояния двойных сплавов для определения возможных видов термической обработки.

1) Отжиг – термическая обработка, заключающаяся в нагреве стали выше критической температуры (структура аустенит), выдержки и медленном охлаждении. Задача отжига – получение более или менее равновесной структуры металла. Существует отжиг первого и второго рода.

Отжиг первого рода направлен на возвращение в равновесное состояние металла, подвергнутого предварительной пластической деформации.

Отжиг первого рода проходит в две стадии: 1) возврат 2) рекристаллизация. В результате пластической деформации в металле возникает особая структура, при которой большинство кристаллов оказывается деформированными в одном направлении.

Металл, свойства которого были одинаковы во всех направлениях из-за произвольной хаотической ориентации кристаллов приобретает преимущественные направления распределения свойств. Устранить влияние пластической деформации на структуру металла можно двумя способами.

1) Возврат – нагрев металла до относительно низких температур. Результат – искаженная форма кристаллов сохраняется, снимаются внутренние напряжения в структуре. В результате твердость и прочность незначительно уменьшаются, уменьшается склонность к хрупкому разрушению.

2) Рекристаллизация – нагрев до высоких температур: чистые металлы – до t_р = 0,2-0,3t_пл; чистые сплавы – до t_p = 0,5-0,6t_пл; технические сплавы – до t_р = 0,8-0,9t_пл. Под действием высоких температур происходит полная перестройка кристаллической структуры металла. Вместо деформированных кристаллов в твердом состоянии происходит зарождение и рост новых равновесных кристаллов. Свойства металла возвращаются к исходным – бывшим до деформации.

Отжиг второго рода заключается в нагревании стали выше критической температуры аустенита, выдержки и охлаждении. Направлен на перевод стали, находящейся в неравновесном состоянии после предварительной термической обработки в равновесное состояние.

<== Левый нижний угол диаграммы железо-цементит.

I. Полный отжиг. Нагрев до температуры 900–1000° C. Как результат: происходит выравнивание химического состояния (исчезновение ликваций); образуется полностью

равновесная структура. Следы предварительной термообработки полностью исчезают. Происходит рост зерна аустенита (гомогенизация).

II. Полный отжиг. Структура металла переходит в более равновесное состояние. Ликвации сохраняются, роста зерна не происходит.

III, IV. Неполный отжиг. Происходит уменьшение степени неравновесности, частично сохраняются следы предварительной термообработки.