Задача №53

Перечислите виды термической и химико-термической обработки

сталей. Дайте определение структурам, полученным при распаде

переохлажденного аустенита (пластинчатый перлит, сорбит, троостит,
мартенсит). Опишите заданный Вам процесс термической обработки
углеродистой стали (до какой температуры необходимо производить нагрев,

как и в какой среде, производить нагрев, как и в какой среде производить

охлаждение, какая структура будет после обработки).

Ответ:

Виды термической и химико-термической обработки сталей.

Термическая (тепловая) обработка состоит в изменении структуры металлов и сплавов при нагревании, выдержке и охлаждении с соблюдением. установленных режимов. При этом достигается существенное изменение свойств при неизменном химическом составе.

Если термическая обработка производится с целью подготовки к

последующим технологическим операциям, то её называют промежуточной. Окончательная термическая обработка имеет целью получить свойства, которые требуются при эксплуатации изделий.

Видами термической обработки являются:

1) отжиг,

2) нормализация,

3) закалка,

4) отпуск,

5) старение;

6) в последнее время распространяется новый вид - термоциклическая

обработка металлов.

Термической обработке подвергаются как металлы и сплавы, имеющие структурные превращения (вторичную кристаллизацию), так и не. имеющие таких превращений; при этом для первых могут производиться все названные виды термической обработки, для вторых - лишь рекристаллизационный отжиг и закалка с последующим старением.

При кимико-термической обработке изменяется химический состав

поверхностного слоя деталей.

Основными видами химико-термической обработки являются

1) цементация, 5) борирование,

2) азотирование, б) алитирование и

3) цианирование, 7) хромирование

4) сульфоцианирование,

Структура переохлажденного аустенита.

Характер перекристаллизации аустенита зависит от степени его

переохлаждения; перекристаллизация может идти диффузионным или без диффузионным путем.

Возьмем для примера эвтектоидную сталь. Полный диффузионный распад аустенита имеет место при незначительном переохлаждении. Аустенит распадается с образованием тонкой механической смеси феррита и цементита, т.е. фаз, имеющих резко различную концентрацию углерода. При температурах, близких к Аг1, пластинки из феррита и цементита растут и усредненная толщина двух смежных пластинок(феррита и цементита) достигает 0, 6 - 1, 0 мкм; такую структуру называют пластичным перлитом.

При увеличении переохлаждения до 100 - 120°С пластинки феррита и цементита успевают вырасти лишь до толщины соответственно 0, 25 - 0, 30 мкм; такую структуру называют сорбитом. Если переохлаждение составит 180 - 200°С, рост пластинок останавливается в самом начале, 4 = 0, 1=0, 15 мкм; такая структура называется трооститом.

Таким образом, структуры диффузионной перекристаллизации аустенита - перлит, сорбит и троостит - являются пластинчатыми феррито­цементитными структурами и различаются лишь по степени дисперсности пластинок.

При небольшом переохлаждении аустенита (до 240°С и ниже) диффузионный распад его становится невозможным, перекристаллизация носи без диффузионный характер. При этом атомы железа из решетки у перестраиваются в решетку а, а углерод не успевает выделиться и образовать частички цементита; он остается растворенным в решетке а. Образуя перенасыщенный твердый раствор углерода в а-железе, называемый мартенситом.

Структура перлита, получаемая при малом переохлаждении, является равновесной. Структуры сорбита, троостита и мартенсита получаются при большем переохлаждении и являются неравновесными.

Закалка полная стали с содержанием углерода 0, 3% Сталь относится к доэвтектоидным сталям (содержание углерода менее 0, 8%)

Температура закалка Стали 30 составляет Ас3 +30 = 860+30 =890 º С.

Если доэвтектоидную сталь нагреть выше Ас1, но ниже Ас3, то в ее структуре после закалки наряду с мартенситом будут участки феррита. Присутствие феррита как мягкой составляющей снижает твердость стали после закалки и является браком закалки. Охлаждение происходит в воде.

Сталь У11 – углеродистая инструментальная сталь с содержанием 1, 1% углерода. По содержанию углерода относится к заэвтектоидным сталям (содержит более 0, 8% углерода).

Полную закалку для заэвтектоидных сталей не применяют.

Для закалки заэвтектоидные стали нагревают на 50-70°С выше температуры критической точки Ас1 (неполная закалка). При неполной закалке происходит неполная фазовая перекристаллизация, т.е. сталь нагревают до межкритических температур - между РSК (Ас1) и GS (Ас3) или между РSК (Ас1) и SЕ (Асm).

После неполной закалки структуре стали наряду с аустенитом присутствует цементит. Твердость цементита больше, чем мартенсита. Присутствие в структуре закаленной стали увеличивает ее твердость и износостойкость. Охлаждение происходит в соляном растворе