Основы термообработки стали. Превращение в стали при нагреве.
Термическая обработка заключается в нагреве и охлаждении металлов и сплавов с целью изменения их свойств и структуры. Форма изделия и химический состав при этом не меняются.
В зависимости от назначения применяют различные виды термической обработки - отжиг, нормализацию, закалку и отпуск.
Каждый вид термической обработки состоит из следующих операций: 1) нагрева до определённой температуры; 2) выдержки для сквозного прогрева и завершения структурных превращений; 3) охлаждения с большей или меньшей скоростью.
Скорость и температура нагрева, время выдержки и скорость охлаждения определяются требуемыми свойствами.
Нагрев в камерных печах изделий из углеродистых и легированных сталей можно производить без предварительного подогрева, не опасаясь возникновения трещин или коробления. При нагреве в соляных и свинцовых ваннах подогрев необходим в основном для сложного инструмента, имеющего резкие переходы и тонкие выступающие грани. Подогрев можно производить как в отдельных печах до температуры 400-500°, так и в свинцовых и соляных ваннах путём двух-трёхкратного погружения в них изделия на 2-4 сек.
Нагрев изделия в камерных печах должен протекать равномерно для всех его частей. В случае, если нагрев происходит неравномерно, при нагреве больших садок или крупных поковок надо делать одну или две выдержки для сквозного прогрева при низких температурах. В случае необходимости нагрева закалённой стали, имеющей в себе большие напряжения, нагрев также надо вести медленно, применяя подогрев при температуре 300-400°.
|
|
|
При нагреве стали выше критических точек с образованием аустенита исходной структурой чаще всего является смесь феррита и цементита — перлит. Превращение перлита в аустенит в точном соответствии с диаграммой «железо-углерод» происходит лишь при очень медленном нагреве. В реальных условиях нагрева при термообработке превращение перлита в аустенит запаздывает и имеет место перегрев. Скорость превращения зависит от степени перегрева. Чем выше температура, тем больше степень перегрева и тем быстрее идет превращение. При достаточно высокой температуре из-за большой подвижности атомов превращение протекает практически мгновенно, поэтому кривые начала и конца превращения сливаются и попадают на ось ординат. При очень малом перегреве над превращение протекает очень вяло и поэтому превращение может протекать практически бесконечно.
Технический титан и его сплавы.
Титан – металл серого цвета. Имеет две аллотропические модификации. Низкотемпературная модификация Ti , существующая до 882С, имеет гексагональную кристаллическую решетку. При более высоких температурах Ti перестраивается в кубическую объемно-центрированную решетку. Плотность титана 4,5 г/см.
|
|
|
Содержание титана в земной коре не превышает 0,61%. Титан входит в состав более 60 минералов, основными из которых являются ильменит FeO•TiO2 и рутил TiO2.
Температура плавления титана зависит от степени его чистоты и колеблется в пределах от 1660 до 1680С. Более существенно наличие примесей влияет на механические свойства титана.
Титан технической чистоты обладает исключительно высокой коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах. По коррозионной стойкости он превосходит нержавеющую сталь и приближается к благородным металлам (золото, серебро, платина). Титан практически не подвергается воздействию атмосферного воздуха, пресной и морской воды. При нормальных условиях он не растворяется во многих сильных органических и минеральных кислотах, в том числе и в царской водке (смесь концентрированных азотной и соляной кислот с отношением объемов 1:3). Царская водка является самым сильным окислителем и растворяет даже золото и платину.
При температуре выше 500С и особенно в расплавленном состоянии химическая активность титана резко возрастает. Поэтому при плавке и дуговой сварке требуется применения вакуума или защитной атмосферы инертных газов (например, аргона).
|
|
|
Титан имеет неплохие технологические свойства. Он хорошо обрабатывается давлением. Из него изготовляют листы, трубы, проволоку, поковки.
Однако у титана как конструкционного материала имеется и ряд недостатков. Один из них уже рассмотрен – высокая химическая активность с газами, содержащимися в атмосфере, при повышенных температурах. Титан плохо обрабатывается резанием, налипает на инструмент, в результате чего тот быстро изнашивается. К недостаткам титана следует отнести также низкую теплопроводность (почти в 15 раз ниже, чем у алюминия) и невысокие антифрикционные свойства.
Некоторые из рассмотренных недостатков титана устраняются при помощи его легирования, т.е. получения сплавов на основе титана. В качестве легирующих добавок используют алюминий, хром, марганец, молибден, ванадий и другие элементы. Чаще всего целью легирования является повышение механических свойств и жаропрочности.
Титановые сплавы широко используются в авиации, ракетной и космической технике, в химическом машиностроении и в других отраслях, где требуется сочетание незначительной массы с высокой прочностью, коррозионной стойкостью и жаропрочностью до 500…600С.
|
|
|
Титан и его сплавы применяются также в медицинской промышленности (внутренние протезы, хирургический инструмент), в судостроении (гребные винты, насосы и др.), а также в лакокрасочной промышленности для приготовления титановых белил. Карбид титана TiC используется в порошковой металлургии для получения инструментальных материалов.
Однако широкое применение титановых сплавов пока сдерживается сложной и дорогой технологией производства чистого титана и относительно высокой его стоимостью. Тем не менее тенденция роста мирового производства титана позволяет считать его одним из самых перспективных материалов в современной технике.
6. Задание: Укажите назначение, определите температуры нагрева, время прогрева, скорость охлаждения и охлаждающие среды для:
| Вид термообработки | Назначение термообработки | Температура нагрева °С | Время нагрева, мин | Охлаждение | |
| среда | скорость | ||||
| Отжиг | неполный отжиг | +30-50С | 1-2 | вместе с печью | медленно |
| Нормализация | Нормализационный отжиг | выше критической точки фазовых превращений 600-650С | 1-2 | на воздухе | Повышенная скорость охлаждения |
| Закалка на сорбит | 30-50С | 1-2 | в воде | со скоростью выше критической | |
| Закалка на тростит | 30-50С | 2-3 | в воде | со скоростью выше критической | |
| Низкий отпуск | Инструментальные, цементируемые | 150-300С | 3-4 | воздух | медленно |
| Средний отпуск | Рессорно-пружинные | 300-500С | 1,5-2 | воздух | медленно |
| Высокий отпуск | улучшаемая | 500-600С | 0,5-1 | воздух, масло | медленно |
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 698; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!