Лекции_Матвед_Минаков (863839), страница 9
Текст из файла (страница 9)
основноеотличие отжига II рода от отжига I рода заключается в протекании фазовойперекристаллизации; проводят для металлов и сплавов, испытывающих фазовыепревращения в твердом состоянии при нагреве и охлаждении.→ Нормализация – это термическая обработка стали, при которой стальнагревают на 30 ÷ 50 ℃ выше верхних критических температур А3 или А ,проводят выдержку при этих температурах и охлаждают на спокойномвоздухе. Таким образом для сталей, нормализация от отжига отличается болеебыстрым охлаждением изделия (примерно в 2 раза).→ Закалка – термическая обработка сплавов, заключающаяся в нагреве(температуры нагрева всегда связаны с критическими точками), выдержкесплава (изделия) и быстром охлаждении (нагретая деталь помещается взакалочный бак, в котором находится закалочная среда: вода (охл = ~ 600 ℃/сек ), минеральное масло ( охл = ~ 60 ℃/сек ), соляной раствор 2 +10% ( охл = ~ 1200 ℃/сек )) , проводимая с целью получениянеравновесного структурного состояния.Закалка никогда не бывает последней операцией !!!А что проводят после закалки? – Смотря какой сплав, это может быть:старение или отпуск→ Старение – термическая обработка, проводимая после закалки безполиморфного превращения (на твёрдый раствор), заключающаяся в выдержкеметалла/сплава (изделия) при одной или нескольких температурах с цельюдисперсионного (т.е.
дисперсными частицами) упрочнения (твердения).→ Отпуск – термическая обработка, проводимая после закалки с полиморфнымпревращением (закалённого на мартенсит сплава), заключающаяся нагреве (дотемпературы нижней критической точки), выдержке и охлаждении, прикотором происходит распад мартенсита.Как при старении, так и при отпуске происходят структурные изменения,приближающие структуру к равновесию.Термическую обработку подразделяют на предварительную и окончательную.- Предварительная Т.О. – применяется для подготовки структуры и свойствматериала для последующих технологических операций (для обработкидавлением, улучшения обрабатываемости резанием).Операции: отжиг, нормализация- Окончательная Т.О.
– формирует свойства готового изделия.Операции: закалка, старение, отпуск.§ 2. Т.О. сплавов, не связанная с фазовыми превращениями.Т.е. для таких сплавов используют различные виды отжига I рода. Цели могутбыть разные. Но общее всегда одно – структура приближается к равновесной и неповышается прочность.А.
Диффузионный (гомогенизационный) отжиг.Проблема – наличие химическойнеоднородности (ликвации) в отливках.Первые и следующие за ними кристаллы,образующиеся при кристаллизации жидкойфазы будут иметь разный химический состав.Решение – 1 строкаРычаг воздействия –1 словоотжигдиф.отжига ≅ 0,8 ÷ 0,9 ∗ плавлвыд. − длительное(для стали 20 − 50 ч.
,для сплавов 20 − 30 ч. )Б. Отжиг для снятия остаточных (внутренних) напряжений.Проблема: в полуфабрикатах, неравномерно охлаждающихся после горячейпрокатки или ковки, в холоднодеформированных полуфабрикатах, в сварныхсоединениях, при закалке и т.д. образуются напряжения (остаточные, тепловые,структурные), которые нежелательны (т.к. могут привести к короблению иразрушению).Решение: 1 строкаРычаг воздействия: отжиг для снятия остаточных (внутренних) напряженийотж.для сн. ост. напр.
≅ 1Τ3 ∗ плавлвыд. − разныеа какие конкретно температуры и выд. ? – смотря какой сплав.В. Рекристаллизационный отжигПроблема: устранение наклёпаРешение: 1 строкаРычаг воздействия:отжиг1 словорекр.отж. > рекрис. = рекрис. + tвыд. − разныеа на сколько нагреть и какие выд. ? – смотря какой сплав.Если наклёп надо сохранить, то необходимо обязательно снять внутренниенапряжения.Рычаг воздействия: дорекристаллизационный отжигдорекр.отж. < рекрис.Далее сделать ДОМА САМИМ заготовку Д.С.+её фазовыйанализ, которая ниже (лучше чтобы по формату картинка Д.С.заняла примерно половину формата А4, т.е.
формат А5 –тетрадную страницу расположенную горизонтально). На этузаготовку мы будем наносить необходимое.§ 3. Т.О. сплавов, имеющих ограниченную переменнуюрастворимость компонентов в твёрдом состоянииСплавы: Al-Cu, Cu-Be, Ni-Al, и др.Компоненты: А и ВФазы: ж – расплав - промежуточная фаза; кристаллы В – твёрдый раствор замещения с ограниченной растворимостью( −≤ 8 ÷ 15 %)Линия of – линия переменной растворимости, которая показывает, что припонижении температуры растворимость атомов компонента В в твёрдомрастворе снижается, это приводит к выделению вторичных кристалловпромежуточной фазы в твёрдом растворе, обогащённых атомами В.Линия fcd – линия эвтектического превращенияж → эвтектика [ + ]Т.О. сплавов, имеющих ограниченную переменную растворимость компонентов втвёрдом состоянии, основана на изменении растворимости соединений восновном твёрдом растворе.§ 3.1.
Превращения в сплавах при нагреве и охлажденииРассмотрим сплав 3 при нагреве:при 0 фаз две – и = при 1 фаз две – и = ′при 2 фаз две – и = ′′при 3 2 строкипри 4 2 строки1 превращениеПри повышении температуры количество вторичных кристаллов уменьшается вплоть до их полного растворения, в результате твёрдый раствор пересыщенныйобогащается атомами В.атомами В тв.при 0 растворимость атомов В в тв. растворе равна 0раствор замещенияпри 4 растворимость атомов В в тв. растворе равна 3степеньпересыщения 3 − 0Рассмотрим сплав 3 при охлаждении: 3медленное охлаждение 0 + 3быстрое охлаждение1 строка1 схематическоеизображениемикроструктуры1 микроструктураэвтектикасплав Al-Cu (4 % Cu), х1000сплав Al-Cu (12 % Cu), х1000В результате медленного охлаждения сплавы приобретают равновеснуюструктуру (кристаллы твёрдого раствора и вторичной фазы), имеют низкуюпрочность и высокую пластичность.В результате быстрого охлаждения сплавы приобретают неравновесноеструктурное состояние (пересыщенный твёрдый раствор), имеют пониженную(min) прочность и повышенную (max) пластичность.
Такое структурноесостояние является стабильным до тех пор пока сплав остаётся 1 строка§ 3.2. Изменение структуры и свойств сплавов при распаде пересыщенноготвёрдого раствора в результате его нагрева.При нагреве сплавов со структурой пересыщенного твёрдого раствораактивируются процессы диффузии и происходит распад пересыщенного твёрдогораствора. Процесс распада пересыщенного твёрдого раствора называютстарением. В результате старения должна выделяться фаза , которая имеетсвою КР и богаче по содержанию атомами В, чем тв.
раствор.Старение протекает в несколько стадий.после закалки – структура пересыщенногоатомами В твёрдого раствора замещения.Тип выделения, образующегося при нагреве зависит от параметров нагрева(температура и время выдержки). Для образования определённых типоввыделений требуется преодолеть определённый энергетический барьер – энергиюактивации. Энергия активации будет тем большей, чем большая разница вкристаллическом строении типа выделения и твёрдого раствора. Приувеличении температуры повышается Екин атомов и возможно преодолениебольшей энергии активации.I стадия – образование зон Гинье́-Престо́на(зон Г-П)В результате перемещения атомов В внутрикристаллической решётки тв. раствора намалые расстояния образуются микрообласти (ввиде дисков), обогащённые атомами В.
Этимикрообласти называют зонами ГиньеПрестона (зонами Г-П).В начале I стадии образуются небольшие зоны Г-П, называемые зонами Г-П I; ихразмеры: толщина 5-10 Å, диаметр 30-60 Å; располагаются хаотично по всемсистемам плоскостей КР тв. раствора.К концу первой стадии образуются зоны Г-П II; в этих зонах содержится большеатомов компонента В (близкое к концентрации вторичных кристаллов );они имеют большие размеры: толщина 10-40 Å, диаметр 200-300 Å;располагаются в определённых плоскостях КР тв. раствора и на определённомрасстоянии друг от друга.Процесс образования зон Г-П I → зон Г-П II называется зонным старением.В результате зонного старения КР тв. раствора искажена, что даётдополнительное упрочнение. Чем сильнее разница в атомных радиусахкомпонентов А и В и чем сильнее пересыщен тв.
раствор атомами В, тем вышеупрочнение.II стадия – образование метастабильной фазы ′Метастабильная фаза:- по химическому составу близка к ;- по типу КР другая, но близка к тв. раствору попериоду КР;- КР метастабильной фазы и тв. раствора связаныкогерентно;когерентная связь- размер частицы 50-150 Å.В результате когерентной связи тв. раствора иметастабильной фазы КР тв. раствора сильнейшимобразом искажена, что создаёт сильное упрочнение.При дальнейшем росте метастабильной фазы происходитчастичные нарушения когерентной связи, такую связьназывают полукогернетной; частично снимаются искаженияи прочность начинает падать.полукогерентная связьIII стадия – образование частиц стабильной фазы Стабильная фаза:- имеет химический состав ;- по типу КР другая, большая разница в периоде с КР тв.
раствора;- КР стабильной фазы и тв. раствора связанынекогерентной связью;- размер частицы 200-500 Å.некогерентная связьВ результате полного нарушения когерентной связи снимаются искажения КР тв. раствора, что приводит к уменьшению прочности.IV стадия (стадии нет конца) – коагуляция (укрупнение) частиц стабильной фазы и дальнейшее уменьшение прочности вследствие коагуляции.Процесс образования метастабильной фазы ′ → стабильной фазы называется фазовым старением.
Процесс коагуляции стабильной фазы называетсяперестариванием.изменения в микроструктурезонное старениефазовое старениеНе видны !Видны только вэлектронныймикроскоп(тонкаяструктура)сплав Al-Cu (4 % Cu), х100Видны вмикроскоп !сплав Al-Cu (4 % Cu), х900У сплавов, имеющих ограниченную переменную растворимость компонентов втвёрдом состоянии при распаде пересыщенного твёрдого раствора протекаютсхожие превращения, поэтому у всех у них будет схожий характер изменениясвойств.На какой стадии получают max упрочнение?1 строка3 строки§ 3.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
