строение (557054), страница 18

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

° . ° ° — 20 150 270 450 900 1200 Степень предварительной пластической деформации определяет конечный размер зерна после процесса рекристаллизации. На рис. 51 показано, что при малых степенях деформации после рекристаллизации сохраняется исходный размер зерна. При достижении определенной степени деформации наблюдается скачкообразный рост зерен.

Дальнейшее увеличение степени деформации приводит к постепенному измельчению зерен после рекристаллизации. Степень деформации, после которой в результате рекристаллизации получается наибольший размер зерен, называется критической. Для большинства металлов и сплавов кфоитическая степень деформации изменяется в пределах от 3 до !О,ге. При критической степени деформации из-за преобладания скорости роста кристаллов над скоростью их зарождения получаем максимальный размер зерна. нарг гг Ларго ,р,г ж ар л7 грфр4 Рис. 42. диаграмма рекрнсталлнзацнн же- лезе.

Время отжнга ! е Рис. ап Изменение размера зерен деформнронанного металла пОсле рекрнсталлнзацнн а заннснмости от степени деформа. цни й 2. Термическая обработка металлов и сплавов Термической обработкой называется технологический процесс, связанный с нагревом изделий из металлов и сплавов с целью изменения их структуры и свойств. Технологический процесс термообработки включает три последовательно идущих стадии: нагрев металлических изделий до температуры термической обработки; выдержку при температуре обработки; охлаждение изделий с заданной скоростью. Цель нагрева — придание атомам металла или сплава высокой диффузионной подвижности, без которой невозможно изменение структуры, При нагреве исходная структура из-за диффузии атомов и в ряде случаев благодаря полиморфным превращениям из- ет Размер зерен (г(), образующихся после рекристаллизации, связан со степенью деформации и температурой нагрева.

Для определения размера зерен, полученных после определенной степени деформации и нагрева на заданную температуру, можно использовать диаграммы рекрисгаллизации (рис. 52). После рекристаллизации материалы имеют обычно однородную структуру. Однако в некоторых случаях может проявляться аиизотропия свойств в результате определенной ориентации зерен. Подобную структуру с ориентированными зернами называют текстурой рекристаллизации. Рекристаллизация сплавов, имеющих неоднородную структуру, тормозится частицами второй фазы, поэтому температура рекристаллизации у такой структуры выше.

Значение этой температуры зависит от количества частиц второй фазы, их размеров и расстояния между частицами. Повышение температуры рекристаллизации за счет создания неоднородной структуры успешно используется в промышленных сплавах. меняется, и возникает структура, соответсгвующая равновесию при температуре обработки. При охлаждении структура снова изменяется, причем характер ее изменения зависит от скорости охлаждения. Все виды термической обработки подразделяются на собственно термическую обработку, термомеханическую обработку и химико- термическую обработку.

Собственно термическая обработка включает следующие виды обработок: отжиг первого рода, отжиг второго рода, закалку без полиморфного превращения, закалку с полиморфным превращением, закалку с плавлением поверхности, старение, отпуск. Отжвг первого рода Отжиг — это технологическая операция термообработки, цель которой повышение пластичности металлов и сплавов. При отжиге металл или сплав частично или полностью переходит в равновесное состояние. Отжиг первого рода не связан с фазовыми превращениями металлов и сплавов и основан только на диффузии атомов, возникающей при достаточно высокой температуре термообработки. Существует несколько разновидностей отжига первого рода.

Гомогенизационным (или диффузионным) отжигом устраняют дендритную ликвацию *, возникающую в сплавах в процессе литья. При гомогенизационном отжиге в процессе диффузии атомов выравнивается химический состав по сечению слитка, растворяются избыточные фазы, охрупчивающие сплав, и повышается пластичность литого сплава. Для ускорения диффузионных процессов гомогенизационный отжиг проводят при температурах выше (0,8... 0,95) ~ металла (по абсолютной шкале), но ниже точки солидуса. Время изотермической выдержки при отжиге составляет от нескольких до десятков часов.

Гомогенизационный отжиг чаще применяют для обработки слитков из цветных сплавов (магниевых при 390... 405'С, алюминиевых при 450... 550 'С и некоторых др.) и высококачественных легированных сталей (при 1050... 1250 'С). Дорекристаллизационным и рекристаллизационным отжигом уменьшают твердость и прочность и повышают пластичность металла или сплава, прошедшего холодную пластическую деформацию.

При нагреве протекают процессы возврата (отдыха и полигонизации) и рекристаллизации. Отдых и полигонизация, обычно происходящие при нагреве металлов несколько ниже температуры рекристаллизации, используются для повышения пластичности металлов, когда необходимо частично сохранить прочностные характеристики наклепанного ' Депдритпап лпквапип — неоднородность химического состава и строп туры слитка, возникающая при перавиовесной крпсталлпзапнп.

7Я металла. Сама же термообрабатка, связанная с этими явлениями, называется, дорекристаллизационным смягчающим отжигом. При температурах, превышающих температуры отдыха и полигонизации, происходит процесс первичной рекристаллизации. Операция термообработки металлов и сплавов, связанная с первичной рекристаллизацией и повышающая пластичность и одновременно снижающая прочность и твердость, называется рекристаллизационным отжигом. Рекристаллизационный отжиг применяют после холодной пластической деформации стали или цветных металлов и сплавов (после проката листового материала, волочения труб, прутков, профилей и других видов обработки давлением). Отавг второго рода Отжиг второго рода основан на фазовых превращениях металлов и сплавов при их охлаждении с температуры обработки.

Рассмотрим отжиг второго рода на примере отжига стали. Отжиг стали заключается в нагреве ее выше критических температур Ас, или Ас, с последующим медленным охлаждением (рис. 53). Цель отжига — снижение твердости и повышение пластичности изделий перед обработкой резанием или пластической деформацией, устранение структурных дефектов и уменьшение внутренних напряжений. Из диаграммы состояния железо — углерод следует, что при нагреве стали выше критической температуры Ас, происходят фазовые превращения — структура перлита, включающая такие фазы, как феррит и цементит, переходит в структуру аустенита. При дальнейшем нагреве в доэвтектоидной стали растворяется феррит или в заэвтектоидной — цементнт.

При температурах выше Асе или Асгп сталь приобретает однофазное строение — структуру аустенита. Прн достаточно медленном охлаждении все превращения идут в обратном направлении. Однако, если до термообработки сталь была в неравновесном состоянии, полученном в результате литья, деформации, сварки или упрочняющей термообработки, то в результате медленного охлаждения при отжиге она приходит в состояние равновесия с высокими показателями пластичности и отсутствием порошков в структуре. Отжиг доэвтектоидных сталей может быть полным и неполным.

Если сталь нагревают выше Ас„то отжиг является полным — при охлаждении получается полная перекристаллизация структуры. Для получения мелкозернистой феррито-перлитной структуры, отличающейся от крупнозернистой более высокими механическими свойствами, рекомендуется нагревать сталь на 30... 50'С выше Асе. Неполный отжиг доэвтектоидных сталей осуществляют при нагреве до температур выше Ас„но ниже Ас,.

При этом происходит перекристаллизация только перлитной части структуры, а ферритная часть не изменяется. Такой отжиг более экономичен и способствует хорошей обрабатываемости стали резанием. е,п пйп е ап 1ППП 5ПП 555 апп 4ПП ппп и) упп мл д аппп РЕ 55 1П 15 С, % Рнс. ЕЗ. Днвграмма састояння железо — углерод (няжннй угол. относящнйся к сталям) ! — темпеРатуры нагрева для полного отжнга, нормалнзацнн нлн закалкн доэвтектондных сталей; у — температуРы нагРева для неполного отжнга нлн закалки заэвтектондвых сталей; 3 — температуры полного отжнга нлй нормалнзацнн заэвтектондных сталей Рнс.

54. Диаграмма нзотермнчсского превращення переохлажденного аустеннта эвтектондной стали. Кривые охлаждення: ! — нэотермнческнй отжат: у — отжат; Э вЂ” нормалнзацня; 4 — закалка; 5 — закалка в двук средах; 6 — ступенчатая закалка: 1 — нзотермнческая заналка: о — нрнтнческая снорость к )з йезднффузнонного превращены» Для заэвтектоидных сталей обычно применяют сфероидизирующий отжиг. Он заключается в нагреве стали выше Ас, на 20... ...

50 'С с последующим медленным охлаждением. Фактически такой отжиг является неполным. При нагреве стали несколько выше Ас, цементитные пластины делятся иа мелкие округлые зерна цементита, в результате чего при охлаждении образуется зернистый перлит. Такая структура обеспечивает хорошую обрабатываемость заэвтектоидной (обычио инструментальной или шарикоподшипниковой легированной) стали резанием и является оптимальной для последующей операции закалки. Для анализа процесса отжига стали и его разновидностей (изотермического отжита и нормализации) используют диаграмму изотермического превращения переохлажденного аустенита (рис, 54). На диаграмме линии 1 и П соответствуют точкам начала и конца распада переохлажденного аустенита на феррито-цементитную смесь при постоянной температуре.

Наименьшее время распада переохлажденного аустенита углеродистых сталей приходится примерно на 550 'С и составляет !... 1,5 с. По мере повышения или понижения температуры относительно температуры минимальной устойчивости аустенита время начала и конца распада аустенита возрастает. Поэтому кривые начала и конца распада переохлажденного аустенита на диаграмме оказываются похожими на букву С и получили название С-образных кривых. Точки начала и конца распада переохлажденного аустенита определяются опытным путем при изотермической выдержке стали в какой-либо быстро охлаждающей среде с постоянной температурой, например в расплавленной соляной ванне. В процессе выдержки стали при постоянной е температуре регистрируют изменение ее структуры, физических или механических свойств. Моменты изменения свойств и будут соответствовать точкам начала и конца распада аустенита.

Характеристики

Список файлов книги