Шпаргалки по "Материаловедению"

Отливки из ковкого чугуна применяют для деталей, работающих при ударных и вибрационных нагрузках. Из Ф-ных чугунов изготавливают картеры редукторов, ступицы, крюки, скобы.

Из П-ных чугунов, характеризующихся высокой прочностью, достаточной пластичностью, изготавливают вилки карданных валов, звенья и ролики цепей конвейера, колодки.

Обозначаются индексом КЧ и двумя числми, первое из которых показывает значение предела прочности, умноженное на , а второе – относительное удлинение - КЧ 30 - 6.

Антифрикционный чугун- ГОСТ 1585-85 АЧС-1 серый, АЧВ-2

высокопрочный и АЧК 6 ковкий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23. Обозначение критических точек стали. Осн. виды ТО.

Виды термообработки: отжига (1, 1а), закалки (2, 2а), отпуска (3), нормализации (4)

Нормализация: нагрев выше АС3 или АСm, выдержка и охл. на спокойном воздухе.получ. пластин. сорбит.сниж. внутр. напряжения, происх. перекристаллизация. Но НВ выше отжига.

Отжиг: нагрев+выдержка+медленное охлаждение

1)диффузионный. для уменьшения хим. неоднородности. (Тнагр.=1100-1200  выдержка 10-20ч.). 2)полный отжиг. для снятия внутр. напр. нагр. выше АС3.В пред. 1-го зерна А возникает неск.зерен П. 3)неполный отжиг.для снятия внутр. напр.,сниж. НВ,улучш. обраб. заэвтект. сталей. Нагрев выше АС1. 4)изотермический. Распад А на Ф и Ц при пост. Т нагрев, охл. до 700 (в распл. солей), выдержка с обр. П. и охл. на воздухе. 5)сфероидизирующий отжиг. превращ. пластин. П в зернистый. 6)рекристаллизационный отжиг. для снятия наклепа.нагрев до 700, происх. восстан. нач. структуры.

Закалка: нагрев выше АС1, выдержка и охл. с V>Vкр. структура неравновесного М.1)изотермическая закалка. 2)закалка с самоотпуском (охл. до 200-300, и охл. на воздухе). 3)закалка с обр. холодом. сталь охл до конца линии М превр.: увел.НВ, стабилизир. размеры.

Отпуск: нагрев выше АС1, охл. на воздухе.получ. уст.структуру, увел. пластичности, уменш. напряжений.

Перед отпуском материал должен быть Мз(HRC=60). 1)низкотемп.200,Мо, 2)среднетемп.400,То, 3)высокотемп.600,Со. ТО=Закалка+Высокий отпуск=Улучшение.

24. Образование аустенита. Диаграмма изометрического превращения перлита в аустенит. Крупно и мелко зер.стали.

Превращение нач.с зарождения центров А зерен на поверхности раздела Ф – Ц, крист.решетка перестраивается в решетку .

t превращения зависит от T, увеличиваются V возникновения зародышей и V их роста

Образующиеся зерна А имеют вначале такую же концентрацию С, как и Ф. Затем в А начинает растворяться вторая фаза П – Ц, следовательно, концентрация С увеличивается. Превращение в идет быстрее. После того, как весь Ц растворится, А неоднороден по хим. составу: там, где находились пластинки Ц концентрация С более высокая. Для завершения процесса перераспределения С в А требуется допол. нагрев или выдержка.

Стали различают по склонности к росту зерна аустенита. Если зерно А начинает быстро расти даже при незначительном нагреве выше Т , то сталь наследственно крупнозернистая. Если зерно растет только при большом перегреве, то сталь наследственно мелкозернистая.

Склонность к росту А зерна является плавочной хар.. Стали одной марки, но разных плавок могут различаться, т.к. содержат неодинаковое количество неметаллических включений, которые затрудняют рост А зерна.

25. Распад аустенита. Диаграмма изометрического и термического  превращения переохлажденного аустенита.

Превращение связано с диффузией С, сопровожд. полиморфным превращ. , выделением С из А в виде Ц, разраст. образовавшегося Ц.

В зависимости от степени переохлаждения различают три области превращения. Вначале, с увелич. переохлаждения V превращения возрастает, а затем убывает. Т 727 oС и ниже 200o С V равна 0. При Т 200o С равна 0 V диффузии С.

В начале наблюдается инкубационный подготовительный период, время, в течение которого сохраняется переохлажденный А. Превращение протекает с различной V и достигает макс.при образовании 50 % продуктов распада. Затем V начинает уменьш. и постепенно затухает. С увелич. степени переохлаждения устойчивость А уменьш., а затем увелич..

При малых степенях переохлаждения, в области Т 727…550oС, сущность превращения заключается в том, что в результате превращения аустенита образуется механическая смесь Ф и Ц, состав которой отличается от состава исходного А. А содержит 0,8 % C, а образующиеся фазы: Ф –0,02 %, цементит – 6,67 % C.

t устойчивости А и V его превращ. зависят от степени переохл..

Макс. V превращения соответствует переохлаждению ниже Т на 150…200o С, то есть соответствует мин. устойчивости А.

26. Мартенситные превращения в стали, его особенности. Кристаллогеометрия мартен. превращения по схеме Бейна.

Мартенсит–пересыщенный твердый раствор внедрения С в

Свойства мартенсита обусловлены особенностями его образования. Он характеризуется высокой твердостью и низкой пластичностью, что обуславливает хрупкость.

Данное превращение имеет место при высоких V охлаждения, когда диффуз. процессы подавляются. Сопровождается полиморфным превращением в .

При охлаждении стали со V, большей критической (V > Vк), превращение начинается при T начала мартенситного превращения (Мн) и заканчивается при T окончания мартенситного превращения (Мк). В результате такого превращения аустенита образуется продукт закалки мартенсит.

МинV охлаждения Vк, при которой весь аустенит переохлаждается до T т.Мн и превращ., назыв. крит. V закалки. 

Механизм мартенситного превращения имеет ряд особенностей.

1. Бездиффузионный характер. Превращение осуществляется по сдвиговому механизму. В начале превращения имеется непрерывный переход от решетки аустенита к решетке мартенсита (когерентная связь).

2. Ориентированность кристаллов  мартенсита. Кристаллы имеют форму пластин, сужающихся к концу, выглядит как игольчатая.

3. Очень высокая скорость роста кристалла, до 1000 м/с.

4.Мартенситное превращение происходит только при непрерывном охлаждении.

5. Превращение необратимое.

 

Бейнитное превращение. Оно имеет место при переохлаждении А. До температур ниже перегиба С-образной кривой. В отличие от перлитного превращению, протекающему по диффузионному механизму бейнитное превращение протекает как по диффузионному так и бездиф. (мартенситному) механизму. Поэтому бейнитное превращение иначе называют промежуточным. При таких степенях переохлаждения диффузия атомов возможна, а диффузия атомов железа практически проходить не может. Результатом распада А. В бейнитной области является бейнит – это механическая смесь Ф и Ц,  в которой Ф. Несколько пересыщен углеродом и имееет игольчатое строение, поэтому Б иначе называют игольчатый тростит. Различают верхний и нижний Б. Верхний Б имеет так называемую перистую структуру близкую к троститной, образующуюся при переохлаждении несколько ниже перегиба С-образной кривой. Нижний Б имеет игольчатое строение бликое к мартенситу и образующееся при переохлаждении до температур близких к темпер. начала мартенситного превращения (Мн). Результатом Б. Превращения в структуру, получившая название бейнит или игольчатый тростит.

27. Превращения при отпуске стали.

Отпуск является окончательной термической обработкой. Целью отпуска явл. повыш. вязкости и пластичности, снижение твердости и уменьш. внутр. напряжений закаленных сталей.

С повышением Т нагрева прочность обычно снижается, а пластичность и вязкость растут. Т отпуска выбирают, исходя из требуемой прочности конкретной детали.

Различают три вида отпуска:

1. Низкий отпуск с температурой нагрева Тн = 150…300oС.

В результате его проведения частично снимаются закалочные напряжения. Получают структуру – мартенсит отпуска.

Проводят для инструментальных сталей; после закалки токами высокой частоты; после цементации.

2. Средний отпуск с температурой  нагрева Тн = 300…450oС.

Получают структ. – троостит отпуска, сочетающую высокую твердость 40…45HRC c хорошей упругостью и вязкостью.

Используется для изделий типа пружин, рессор.

3. Высокий отпуск с температурой  нагрева Тн = 450…650oС..

Получают структуру, сочетающую достаточно высокую твердость и повышенную ударную вязкость (оптимальное сочетание свойств) – сорбит отпуска.

Используется для деталей машин, испыт. ударные нагрузки.

Комплекс термической обработки, включающий закалку и высокий отпуск, называется улучшением.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28. Влияние термической обработки на свойство стали.

Превращения в стали:П>А, А>П, А>М, М>П(Ф+Ц).

Свойства сплава зависят от его структуры. Основным способом, позволяющим изменять структуру, а, следовательно, и свойства является термическая обработка.

Зависимость свободной энергии структурных составляющих сталей от Т: А (FA), М (FM), П (FП)

Термическая обработка представляет собой совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения, выполняемых в определенной последовательности при определенных режимах, с целью изменения внутреннего строения сплава и получения нужных свойств (представляется в виде графика в осях температура. Любая разновидность термической обработки состоит из комбинации четырех основных превращений, в основе которых лежат стремления системы к минимуму свободной энергии

1. Превращ. П>А, происходит при нагреве выше крит. Т А1, мин. свободной энергией обладает А.

2. Превращ. А>П, происходит при охлаждении ниже А1, мин. свободной энергией обладает П:

3. Превращ. А>М, происходит при быстром охлаждении ниже Т нестабильного равновесия

4. Превращ. М>П; – происходит при любых Т, т.к. свободная энергия М больше, чем свободная энергия П.

29. Закалка стали. Способы закалки.

В зависимости от состава стали, формы и детали выбирают способ закалки. К основным способам закалки относятся: закалка в одном охладителе, прерывистая закалка, изотермическая закалка и различные сочетания этих способов.

Закалка в одном охладителе - это наиболее распространенный способ закалки, заключается в нагреве стали выше T, соответствующих   критической точке Ac1 и Ac3  с последующей выдержкой и охлаждением со V выше критической в охладителе.

Закалка в двух средах - этот способ является некоторой разновидностью способа закалки с подстуживанием и заключается в том, что нагретую до необходимой T деталь, выдержанную при этой T,  переносят в охладитель, обеспечивающий такую скорость охлаждения, которая предотвратила бы распад переохлажденного аустенита в области T мин. устойчивости аустенита.

Струйчатая закалка - этот способ применяется тогда, когда нет необходимости закаливать деталь на одинаковую твердость по всей поверхности. Для таких деталей, как зубило с высокой твердостью рубящей кромки и сохранении вязкого хвостовика;

Закалка самоотпуском - этот способ практически несет то же функциональное назначение, что и струйчатая закалка, например зубило, нагревают до заданной T и переносят в охлаждающую среду только рабочую часть, затем после извлечения из   закалочной среды проводят выдержку на воздухе в результате которой рабочая часть отпускается за счет нагрева от нерабочей, неохлажд/ части.

Ступенчатая закалка - этот способ является разновидностью способа закалки в двух средах. Однако является более эффективной с точки зрения обработки детали деталь переменного сечения.

Изотермическая закалка - в отличие от ступенчатой при изотермической закалке деталь помещают в охлаждающую среду с T несколько выше T начала мартенситного превращения и выдерживают в этой среде до полного завершения превращения.

Закалка с обработкой холодом - после закалки в высокоуглеродистых и особенно легированных сталей в структуре сохраняется аустенит остаточный, количество которого может достигать 40%.

Режимы закалки

30. Прокаливемость и закаливаемость стали.

При выборе охлаждающей среды необходимо учитывать закаливаемость и прокаливаемость стали.

Закаливаемость – способность стали приобретать высокую твердость при закалке.

Закаливаемость определяется содержанием углерода. Стали с содержанием углерода менее 0,20 % не закаливаются.

Прокаливаемость – способность получать закаленный слой с мартенситной и троосто-мартенситной структурой, обладающей высокой твердостью, на определенную глубину.

За глубину закаленной зоны принимают расстояние от поверхности до середины слоя, где в структуре одинаковые объемы мартенсита и троостита.

Чем меньше критическая скорость закалки, тем выше прокаливаемость. Укрупнение зерен повышает прокаливаемость.

Если скорость охлаждения в сердцевине изделия превышает критическую то сталь имеет сквозную прокаливаемость.

Нерастворимые частицы и неоднородность аустенита уменьшают прокаливаемость.

Характеристикой прокаливаемости является критический диаметр.

Критический диаметр – максимальное сечение, прокаливающееся в данном охладителе на глубину, равную радиусу изделия.

С введением в сталь легирующих элементов закаливаемость и прокаливаемость увеличиваются (особенно молибден и бор, кобальт – наоборот).

 

 

 

 

 

 

 

 

31. Отжиг и нормализация стали.

Отжиг, снижая твердость и повышая пластичность и вязкость за счет получения равновесной мелкозернистой структуры: