ПОлный комплек (Шпаргалки), страница 9

Деформируемые алюминиевы сплавы.

Неупрочняемые термической обработкой – АМц и АМг.

э та диаграма относится к дюралюминам

Сплавы типа АМц и АМг применяют для изделий, получаемых глубокой вытяжкой, сваркой, от кот. Требуется высокая коррозионная стойкость (трубопроводы для бензина и масла, сварные баки), а также для заклепок, переборок, корпусов и матчт судов, лифтов, узлов подъемных кранов, рам вагонов, кузовов автомобилей и др. Сплавы, упрочняемые термической обработкой, - сплавы нормальной прочности и высокопрочные. Типичные представители – дюралюмины (маркируются буквой Д). Они характеризуются хорошим сочетанием прочности и пластичности и относятся к сплавам системы Al-Cu-Mg.

Д юралюмины широко применяются в авиации. (Д1 – лопасти воздушных винтов; Д16 – шпангоуты, нервюры, тяги управления. Используют для сторительных конструкций, кузовов грузовых автомобилей, обсадных труб и т.д. Д19 – один из основных заклепочных алюминиевых сплавов. Ковочные алюминиевые сплавы маркируют буквами АК (обладают зорошей пластичностью, стойки к образованию трещин при горячей пластической деформации). По хим. Составу они близки к дюралюминам, отличаются более высоким содержанием кремния. Применяют после закалки и искуственного старения. Используют для стредненагруженных деталей сложной формы: большие и малые крыльчатки, фитинги, качалки, крпежные детали.

Высокопрочные сплавы маркируются букваой В. Отличаются высоким временным сопротивлением (600-700Мпа) и близким к нему пределом текучести. Наибольшее упрочнение вызывается закалка (465-475 С) и старение (140 С, 16 ч.). После указанной обработки сплавы имеют низкие пластичность и вязкость разрушения. Для повышения этих характеристик сплавы подвергаются двухступенчатому смягчающему старению по 100-120 С, 3-4 ч, а потом 160-170 С, 10-30 ч.

Применяют для высоконагруженных деталей конструкций, работающих в основном в условиях напряжения сжатия (обшивка, стрингеры, шпангоуты, лонжероны самолетов).

Билет17

1)Возврат и рекристаллизация холоднодеформированных металлов и сплавов. Изменение структуры и свойств. Рекристализационный отжиг – выбор режима, назначение.

После пластической деформации (наклепа) металл находится в термодинамически – неуравновешенном состоянии и стремится перейти в более устойчивое. При комнатной Т стр-ра и св-ва не меняются, нужен нагрев (отжиг). В рез-те нагрева сниж. прочность и повыш пластичность.

Возвратом называют все изменения тонкой структуры и свойств, которые не сопровождаются изменением микроструктуры деформированного металла, т.е. размер зерна и форма не меняется. Протекает при относительно низких Т (примерно 0.3 Тпл). При возврате восстан. э/сопр и плотность, мех. св-ва восст на 10-30%.

Рекристаллизация – процесс зарождения и роста новых зерен с меньшим кол-вом дефектов старения, в рез-те образуются новые, в осн. равноосные зерна.

Три типа рекристаллизации: Первичная, собирательная, вторичная.

Первичная – начинается с образования зародышей новых зерен и заканчивается полным замещением наклепанного металла новой поликристаллической структурой. Снижается прочность, повышается пластичность. Для начала первичной крист. необходимы 2 условия:

1) предварительная деформация металла д.б. больше критической;

2)температура нагрева должна быть выше критич значения, сосавляющего нек долю от Тпл металла: Трек=Тпл. Альфа характеризует чистоту металла.

Первичная рекристаллизация полностью снимает наклеп, ме приобретает равновесную структуру.

Собирательная – самопроизвольный процесс укрупнения зерен, образовавшихся на стадии первичной рекристаллизации. С увеличением размера зерна уменьшается сумм пов-ть границ зерен,= и запас избыт пов-ной энергии.

Рост зерен происходит в рез-те перехода атомов от одного зерна к другому через границу раздела. С повышением Т рост ускоряется. Собирательная рекристаллизация останавливается, когда зерна становятся многогранниками с углом 120.

Вторичная рекристаллизация – неравномерный рост одних зерен по сравн с другими. В рез-те ухудшение механических свойств. Происходит при высоких Т нагрева наклепанного металла.

Отжиг при Т выше Трек (на 150-200) называется рекристаллизационным. Применяется для снятия наклепа и восстановления пластичности. Чем выше температура отжига – тем крупнее зерно. При выборе режима отжига нужно избегать получения очень крупного зерна и разнозернистости. Скорость нагрева чаще всего не имеет значения.

2)Высокопрочные легированные стали. Среднеуглеродистые стали, упрочняемые термической и термомеханической обработкой. Мартенситно-стареющие стали – состав, марки, упрочняющая обработка, применение.

Развитие техники требует сталей с «сигма-в»>1500 МПа. Осн недостаток – имеют высокую чувствит. к концентраторам напряжений (надрезам, трещинам, царапинам).

1) Среднеуглеродистые комплексно-легированные низкоотпущенные стали.

После закалки и низкого отпуска уровень прочности зависит только от кол-ва С. Увеличение его до 0.4 повышает «сигма-в» до 2400 МПа,, но тогда угл ст. имеет полностью хрупкое разрушение. Для повышения вязкости добавляют Ni, 1,5-3%. Чем больше его – тем выше порог хладноломкости и больше уровень прочности. Вместе с ним вводят W, Mo, Si, Vn для повышения Т отпуска -> полнее снимаются закал напряжения. Карбидообр эл-ты служат так-же для измельчения зерна. Cr и Mn вводят для прокаливаемости.

Самые распространенные: 30ХГСНА (самолеты), 40ХГСН3ВА, 40ХН2СМА, 30Х2ГСН2ВМ, 30Х5МСФА.

2) Среднеуглеродистые, упрочненные ТМО.

ТМО – пластическая деформация аустенита + закалка (в одном процессе). Такое чудо применимо к ср/угл легир сталям – 30ХГСА, 40ХН, 40ХН2МА, 38ХН3МА и др. Обеспечивается высокая прочность (сигма-в 2000-2800 Мпа при небольших размерах), при достаточном запасе пластичности и вязкости.

В зав-ти от усл деформ аустенита – выше или ниже Трек, различают ВТМО и НТМО (высоко-/низкотемперат.).ВТМО – сталь деформ. выше А3 и сразу закалка, чтоб не допустить рекрист аустенита. При НТМО деформ происх при Т=400-600. Рекрист не происходит, но нужно избегать образ бейнита.

ТМО обоих видов заканчивается низким отпуском при 100-200. В рез-те повышается весь комплекс мех св-в, особенно пластичность и вязкость. Прирост прочности сост 200-500 МПа, пласт. и вязкость увелич. в 2 раза.

НТМО – для легир сталей с устойчивым переохл аустенитом. Выше прочность, технологически сложнее.

ВТМО – для любых конст сталей. Выше пластичность.

3) Мартенситно-стареющие стали.

Особый класс высокопрочных материалов. Конструкционная прочность и технологичность выше, чем у среднеуглеродистых сталей.

Основа – безуглеродистые (<0.03% C) сплавы железа с 8-25% никеля, легированные Co, Mo, Ti, Al, Cr и др эл-ми. Марки 03Н18К9М5Т, 03Н12К15М10, 03Х11Н10М2Т. Высокая прочность достигается за счет 2 мех-мов: мартенситное  -  превращение и старение мартенсита. Мартенситно – стар. стали закаливаются на воздухе при Т=800-860. При нагреве легир эл-ты, облад огранич и перем раствор-ю, переходят в -раствор из Fe_. Закалка фиксирует пересыщенный железоникелевый мартенсит. Благодаря выс содерж никеля и кобальта. при малом содерж углерода, дислокации высокоподвижны. Следствие – выс пластичность и вязкость. Основное упрочнение достигается при старении (480-520), когда из мартенсита выдел мелкодисперсные частицы вторичных фаз (Ni₃Ti, NiAl, Fe₂Mo, Ni₃Mo и др.), когерентно связ с матрицей. Наибольшее упрочнение при старении вызывают Ти и Ал.

Для мартенситно – стареющих сталей характерны выс предел текучести (сигма-в=1600-2100 МПа), более высокий, чем у пружинных спл предел упругости (сигма – 0.002 = 1300 МПа), низкий порог хладноломкости. Малая чувствительность к надрезам, высокое сопротивл хрупкому разрушению. При содержании Хрома от 12% они корроз – стойкие. Высокотехнологичны. Неограниченная прокаливаемость, хорошо свариваются, при термообработке нет коробления и обезуглероживания.

Применяются для ответственных деталей в авиации, ракетной технике, судостроении.

Билет18

1)Диаграмма состояния двойных сплавов для случая образования двойной фазы, фазовый и структурный анализ.

Двойная фаза называется эвтектикой. Эвт реакция протекает по схеме: Ж_с = _E+_F , изотермически, и при пост составе реагир фаз, тк в двукомп сплаве существ одновременно 3 фазы. Число степ свободы равно 0. С=К+1-Ф=2+1-3=0. Для эвтектики характерно количественное соотношение фаз _E/_F = СF/CE.

В областях  и  образуются однородные твердые растворы:  на базе компонента А и  на базе компонента В. Предельная концентрация А в фазе  определяется линией FQ.

Твердый раствор В в А является твердым раствором огранич и переменной растворимости. Линия ЕР – это линия растворимости, которая определяет равновесное содержание раств компонента при изменении температуры. Максимальное содержание компонента В в -фазе определяется точкой Е и при охлжадении снижается до точки Р.

Рассмотрим превращения сплава I состава х1. После полного затвер­девания в точке 2 кристаллы имеют состав х1 и сохраняют его до точки 3. При дальнейшем охлаждении концентрация компонента В в твердом растворе уменьшается до состава, соответствующего точке Р.

Для данного сплава можно определить фазовое состояние при любой заданной температуре, например при t1. Используя правило определения состава фаз, через точку т проводим горизонтальную линию до пересе­чения с ближайшими линиями диаграммы состояния ЕР и FQ; проекции точек пересечения а и 6 на ось концентрации укажут состав фаз. Твер­дый раствор а имеет состав, соответствующий х_а, а твердый раствор Бета-состав, соответствующий Q . Количественное соотношение Бета- и альфа-фаз при t1 будет определяться соответственно отрезками ат и тb1 (в масштабе всего отрезка аb1). По мере уменьшения концентрации в твердом растворе компонент В выпадает в виде твердого раствора Бета состава, соответствующего Q. Вы­падающие кристаллы твердого раствора Бета называют вторичными и обо­значают Бета_II этим подчеркивают, что они выпали из твердого раствора, а не из жидкого. Конечная структура данного сплава будет состоять из двух фаз альфа+бета_II (рис. 4.5, а). Твердые растворы альфа, содержащие компонент В в количестве, меньшем Р, при охлаждении ниже линии солидуса А1Е Фазовых превращений не испытывают. Из всех сплавов данной диаграммы выделяется сплав /// , который называется эвтектическим (наиболее легкоплавким). Он кристаллизуется с одновременным выделением двух твердых фаз опре­деленной концентрации: твердого раствора а состава точки Е и твердого раствора Бета состава точки F.

2)Факторы, влияющие на износостойкость в условиях абразивного изнашивания, в условиях высоких удельных давлений, в условиях кавитации. Износостойкие материалы высокой и невысокой твердости. Состав, марки, применение.

Изнашивание – процесс постепенного разрушения поверхностных слоёв материала путем отделения его частиц под влиянием сил трения. Результат изнашивания – износ. Абразивное изнашивание – разрушение поверхности происходит за счет микрорезания, происходящего за счет посторонних включений и неровностей поверхности. При абразивном изнашивании в условиях скольжения относительная износостойкость металлов и сплавов линейно связана с твердостью. Зависимость износостойкости материалов от твердости при различных давлениях на поверхности контакта не меняется. В таких условиях критерием износостойкости является мера сопротивления стали прямому внедрению в нее абразивной частицы, т. е. твердость. На реальность такой гипотезы указывает линейная связь между твердостью стали и ее износостойкостью при ударно-абразивном изнашивании, проявляющаяся в определенных условиях внешнего силового воздействия. Аналогичная зависимость была получена в работе [44]. Однако такая зависимость сохраняется только до определенного значения энергии удара. При увеличении энергии удара наблюдается перелом линейной зависимости износостойкость -^- твердость. По мере удаления от максимума этой зависимости в область более высокой или более низкой твердости износостойкость стали уменьшается.