tihonova (523116), страница 16
Текст из файла (страница 16)
11.3б.Здесь поверхность стали, содержащей 0,8% С, граничит со средой, имеющей такой жепотенциал углерода, как и сталь, содержащая 0,3% С.Одновременная диффузия А в В и В в А называется взаимной диффузией. Для такойдиффузионной пары уравнение (11.3) приобретает видгде Сср равно среднему значению C1 и C2. Обе кривые изменения концентрации симметричныотносительно Сср, если DА= DВ.Симметрия, о которой говорилось выше, нарушается при DА>DВ.
В этом случае атомы Алегче перемещаются в одном направлении, чем атомы В в противоположном направлении.Впервые этот эффект был описан Киркендаллом, изучавшим диффузию при повышеннойтемпературе с использованием инертных реперов из молибденовой проволоки, размещенныхна исходной поверхности раздела системы медь-латунь. Т.к. в этом случае DZn>DCu, то числоатомов цинка, движущихся в медь, превышает число атомов меди, движущихся в цинк. Витоге возникает результирующий поток атомов, направленный вправо за линию реперов (рис.11.4).Эти избыточные атомы вызывают соответствующее смещение влево кристаллическихплоскостей с реперами как единого целого.
Таким образом, проволочные реперыоказываются расположенными в латуни слева от исходной поверхности раздела. Анализдвижения реперов дает возможность определить разность между DZn и DCu. Если по тем илииным причинам смещение всей совокупности кристаллических плоскостей оказываетсяневозможным, то следствием неодинаковых скоростей диффузии явится образованиепористости.Лекция 12. Основные виды термической обработкиКлассификация видов термической обработки.
Понятия отжига, закалки, отпуска, химикотермической обработки, механико-термической обработки. Изотермическое превращениеаустенитаТермической обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки иохлаждения твердых металлических сплавов с целью получения заданных свойств за счетизменения внутреннего строения и структуры.Термическая обработка - один из наиболее распространенных способов получения заданныхсвойств металла. Термическая обработка используется либо в качестве промежуточнойоперации для улучшения обрабатываемости давлением, резанием и т.д., либо какокончательная операция технологического процесса, обеспечивающая заданный уровеньфизико-механических свойств детали.Основными факторами любого вида термической обработки являются температура и время,поэтому режим термообработки обычно представляют графиком в координатахВ результате термической обработки в сплавах происходят структурные изменения.Для определения режимов термообработки углеродистых сталей служит левый уголдиаграммы состояния Fe-Fe3C, рассмотренной в лекции 11.
Принято обозначать критическиеточки стали (температуры фазовых превращений при термообработке) буквой А поначальной букве французского слова arret - остановка. Критические точки определяютсялиниями PSK (A1), GS (A3), SE (Acm) диаграммы Fe-Fe3C (рис. 12.1). Критическая точка А1и соответствует превращениюТочка А3 соответствуетлежит на линии PSKначалу выделения из аустенита или концу растворения в аустените феррита - линия GS.Температура линии SE обозначается Acm и соответствует началу выделения вторичногоцементита при охлаждении или концу его растворения в аустените при нагреве.Чтобы отличить критическую точку при нагреве от критической точки при охлаждении(поскольку они не совпадают вследствие теплового гистерезиса), в обозначения вводятдополнительные индексы: "с" в случае нагрева (от фр.
chauffe - нагрев) - Аc1, Аc3 и "r" вслучае охлаждения (от фр. refroidissement - охлаждение) - Аr1, Аr3.Легирование изменяет положение критических температур, поэтому необходимо учитыватьвлияние легирующих элементов.Различают три основных вида термической обработки металлов: собственно термическуюобработку, химико-термическую и термомеханическую обработку.Собственно термическая обработка предусматривает только температурное воздействие наметалл. При химико-термической обработке (ХТО) в результате взаимодействия сокружающей средой при нагреве меняется состав поверхностного слоя металла и происходитего насыщение различными химическими элементами.
Термомеханическая обработка (ТМО)предусматривает изменение структуры металла как за счет термического, так идеформационного воздействия. При ТМО наклеп оказывает влияние на кинетику фазовых иструктурных превращений, сопровождающих термообработку.По классификации А.А.Бочвара (рис. 12.1) различают следующие виды термическойобработки стали (собственно термической обработки):I группа. Отжиг первого рода. К этой группе относится рекристаллизационный отжиг, атакже диффузионный отжиг для уменьшения дендритной ликвации стальных слитков иотливок.II группа.
Отжиг второго рода (с фазовыми превращениями). Применяется для полученияравновесной структуры с целью снижения твердости; повышения пластичности и вязкостистали; улучшения обрабатываемости; измельчения зерна. Так как все стали, кромеэвтектоидной, имеют две критические точки А1 и А3, то для них возможны два вида фазовыхотжига (полный отжиг с температурой нагрева выше Аc3 и неполный отжиг, когдатемпература выше Аc1, но ниже Аc3).III группа. Закалка стали.
Целью закалки является получение неравновесной структуры ивысокой твердости стали. Структура, образующаяся при закалке стали, называетсямартенситом. Как и фазовый отжиг, закалка стали может быть полной или неполной.IV группа. Отпуск стали. Отпуском называется нагрев закаленной стали ниже температурыАc1 При этом происходят превращения, уменьшающие степень неравновесности структурызакаленной стали.
Уменьшаются внутренние напряжения, повышается вязкость ипластичность.Рассмотрим подробнее назначение и технологию этих видов термообработки.Отжиг стали. Отжиг является весьма распространенной операцией термообработки сталей ичугунов. На рис. 12.1 приведены температуры различных видов отжига для углеродистыхсталей.Рекристаллизационный или смягчающий отжиг применяется для устранения наклепа послехолодной пластической деформации (обработки давлением). Для восстановленияпластичности, необходимой для дальнейшей обработки давлением, например,промежуточные отжиги при волочении проволоки.При отжиге, преследующем цель повышения деформируемости, напрмер, листовой стали вавтомобилестроении, проводят отжиг при 650-670 °С после деформации около 20%.
Такойотжиг обеспечивает придальнейшей холодной вытяжке хорошую пластичность и гладкуюповерхность.Степень предварительной деформации и режим рекристаллизационного отжига являютсяспособом регулирования величины зерна. Этим особенно пользуются для таких сплавов,которые не имеют фазовых превращений в твердом состоянии (ферритные и аустенитныестали). Для сталей, работающих при обычных условиях, наилучшим является мелкое зерно.Для повышения жаропрочности предпочтительными являются стали с крупным зерном.При отжиге электротехнической листовой стали также добиваются получениякрупнокристаллической структуры, улучшающей магнитные характеристики стали.
Дляснятия внутренних напряжений в отливках, в сварных деталях проводится отжиг притемпературе 650-700 °С. Для устранения термических напряжений охлаждение дотемпературы 400-300 °С должно быть медленное.При отжиге пружин, навитых из "серебрянки" в холодном виде, ограничиваются отжигом при300 °С, при котором происходят лишь явления возврата, и снижаются внутренниенапряжения.Диффузионный (гомогенизирующий) отжиг применяется для устранения дендритнойликвации в слитках и отливках (особенно из легированных сталей).
Для этого проводитсянагрев при 1100-1150 °С с длительной (12-15 часов) выдержкой и последующем медленнымохлаждением. При этом образуется крупнозернистая видманштеттовая структура, имеющаяхарактерное игольчатое строение феррита.Для исправления структуры отливки после диффузионного отжига подвергают полномуфазовому отжигу, после чего наблюдается нормальная структура.У сталей, склонных к ликвации, диффузионный отжиг улучшает вязкость и пластичность впрокатанной или кованой стали в направлении поперек волокна.Отжиг с фазовой перекристаллизацией применяется для получения равновеснойненапряженной структуры стали. Он может быть полным или неполным. Полный отжигприменяется для исправления структуры литой или кованой стали, если последняякрупнозернистая.Полный отжиг заключается в нагреве стали выше Аc3 на 30-50 °С, выдержке при этойтемпературе до полной перекристаллизации с последующим медленным охлаждением соскоростью: для углеродистой стали 150-200 °С/час, для легированной стали 30-100 °С/час.Полный отжиг повышает прочность, пластичность и вязкость литой стали.
Прочностьгорячекатаной стали после отжига несколько понижается.Полный отжиг используют для исправления строчечной или полосчатой структуры. Такжеприменяется для улучшения обрабатываемости резанием доэвтектоидных сталей (ихоптимальная структура - тонкопластинчатый перлит с сеткой феррита, обеспечивает хорошеекачество поверхности и стойкость инструмента).Неполный отжиг заключается в нагреве стали выше температуры Аc1, но ниже Аc3, выдержкеи последующем медленном охлаждении.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
