И отпуске (б). Исходное состояние: пересыщенный при закалке твердый
Раствор (а); мартенсит углеродистый (б)
Двухэтапную термообработку«закалка + отпуск» применяют для углеродистых и легированных сталей. При закалке образуется мартенсит, который одновременно является и пересыщенным (углеродом) твердым раствором. Этот мартенсит является высокотвердый и хрупкой фазой. Для того, чтобы понизить твердость («отпустить») и получить приемлемое сочетание прочности и пластичности проводят последующий отпуск, при котором происходит распад мартенсита со снижением твердости (рис. 2.19, б) и одновременным повышением пластичности и ударной вязкости.
В связи с тем, что до 70 % машиностроительных деталей изготавливают из углеродистых и легированных сталей, то такая двухэтапная термообработка как «закалка + отпуск», является наиболее распространенной в современном машиностроении. При этом часто вместо слова «закалка» употребляют выражение «закалка на мартенсит».
Термообработка – отжиг.
Для отжига как операции термической обработки характерно следующее:
- назначение: устранение дефектов структуры полуфабрикатов; разупрочнение сплавов; иногда – упрочнение, например, для титановых сплавов и сталей (после нормализации);
- особенности технологии: медленное охлаждение;
- положение в общем технологическом цикле изготовления деталей: как межоперационная, так и окончательная обработка.
Все виды отжигов подразделяют на две основные группы в зависимости от роли фазовых превращений в тех процессах, которые протекают при термообработке.
|
|
|
К отжигам первого рода относят отжиги, у которых основные процессы происходят без участия фазовых превращений (например, гомогенизация, рекристаллизация, снятие напряжений и др.).
При отжигах второго рода протекают фазовые превращения, которые и определяют уровень свойств.
Материалы и сплавы, для которых применяются различные виды отжига, приведены в таблице 2.4.
Таблица 2.4
Типы отжигов для сплавов разного состава
| Отжиги 1 рода | Отжиги 2 рода | |
| Для сплавов на всех металлических основах, а также порошковых и гранулированных материалов | Для углеродистых и легированных сталей | Для сплавов с переменной растворимостью |
| гомогенизационный (диффузионный) рекристаллизационный для уменьшения напряжений | перекристаллизационный сфероидизирующий нормализация | гетерогенизационный (разупрочняющий) |
Отжиги первого рода.
Отжиги первого рода являются универсальными: их применяют для всех сплавов, а также и для композиционных материалов, полученных методами порошковой металлургии. Виды отжига: гомогенизационный, отжиг, уменьшающий остаточные напряжения, рекристаллизационный.
|
|
|
Гомогенизационный (диффузионный) отжиг применяется для устранения дефекта литого сплава (междендритной ликвации), т.е. неоднородности химического состава в дендритах, образовавшихся во время кристаллизации при различных температурах. Результатом гомогенизационного отжига являются: повышение пластичности слитка при последующей горячей деформации; более однородные свойства по сечению горячекатаного полуфабриката, получаемого из отожжённого слитка.
Отжиг для уменьшения остаточных напряжений. Остаточные напряжения – это упругие напряжения, которые сохраняются в металле после окончания технологического процесса. Эти напряжения уравновешиваются в объёме всего изделия или отдельных его макрочастей и называютсязональными напряжениями или напряжениями I-го рода. Они возникают на различных стадиях технологического процесса получения изделий: при неравномерном охлаждении крупных полуфабрикатов или деталей; обработке давлением и сварке; поверхностной обработке путем резания, шлифования и т.п.
|
|
|
Остаточные напряжения в детали нежелательны, так как могут привести к короблению и даже к разрушению детали. Отжиг проводится для полной или частичной релаксации зональных остаточных напряжений.
Релаксация – процесс самопроизвольного частичного или полного возвращения физико-химической системы в равновесное состояние после того, как она из этого состояния была выведена.
Отжиг применяется для снятия остаточных напряжений в полуфабрикатах и деталях после многих технологических операций: сварки, горячей деформации, обработки резанием и т.п. (табл. 2.5).
Средством для снятия (релаксации) остаточных напряжений является нагрев до температур ниже температур фазовых превращений. Температура отжига для уменьшения остаточных напряжений составляет: для сталей – 550 - 680°С; алюминиевых сплавов – 230 - 370°С; медных сплавов – 250 - 300оС.
Выдержки при отжиге составляют до десятков часов. Скорость охлаждения очень медленная, чтобы не допустить возникновения новых остаточных напряжений. Отжиг может быть окончательным и межоперационным.
Отжиг рекристаллизационный проводится для снятия наклепа после холодной пластической деформации полуфабрикатов. Средством для устранения наклепа является повышенная температура, активизирующая процессы диффузии. Результатом рекристаллизационного отжига является образование равноосной зеренной структуры, понижение плотности дислокации и разупрочнение сплава до исходного, недеформированного состояния.
|
|
|
Деформация в сочетании с отжигом является единственной возможностью регулировать свойства сплавов, не имеющих фазовых превращений в твердом состоянии.
Таблица 2.5
Типы отжигов первого рода
| Вид отжига | Объект | Цель |
| Гомогенизационный (диффузионный) | Слиток, отливка | Устранение междендритной ликвации |
| Рекристаллизационный | Деформированный полуфабрикат | Устранение наклепа: разупрочнение, повышение пластичности |
| Отжиг для уменьшения апряжений | Полуфабрикаты после прокатки, ковки, правки. механической обработки, сварные соединения | Снятие остаточных упругих напряжений |
Отжиги второго рода.
Отжиг цветных сплавов разупрочняющий (гетерогенизационный) проводится для полученияструктуры с однородным распределением частиц промежуточных фаз и разупрочнения.
В этих сплавахв процессе изготовления изделия при технологических операциях, включающих высокотемпературный нагрев (литье, горячая деформация или сварка) возможен неконтролируемый распад твёрдого раствора. Это может приводить как к частичному упрочнению, так и к неравномерному распределению частиц промежуточных фаз (ПФ). Особенно неблагоприятным является образование частиц по границам зерен.
Для устранения неблагоприятного структурного состояния необходим нагрев сплава, чтобы произошло два фазовых превращения – растворение частиц ПФ и выделение этих частиц при медленном охлаждении в виде крупных равномерно распределённых частиц. Результатом отжига является равномерное распределение частиц ПФ; снижение прочности, повышение пластичности. Гетерогенизационный отжигшироко применяют для алюминиевых, медных, магниевых, никелевых и других сплавов.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 168; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!