94322

Основні види термічної обробки

Доклад

Производство и промышленные технологии

За місцем в загальному технологічному процесі виробництва деталей і призначенню термічна обробка може бути: попередня призначена для усунення дефектів попередньої обробки або підготовки металу до наступної обробки нормалізація відпал і остаточна для надання сталі певних фізикомеханічних властивостей гартування відпуск старіння...

Украинкский

2015-09-11

23.25 KB

3 чел.

Основні види термічної обробки.

За остаточно отриманим структурним станом термічну обробку ділять на наступні основні види: відпал, нормалізацію, гартування, відпуск. Поряд із зазначеними для ряду марок сталей застосовують і такі види термообробки, як обробка холодом, старіння.

При виробництві деталей машин часто для підвищення якості експлуатаційних параметрів сполучають процеси термічні з фізико-хіміко-механічними. В результаті застосовуються, крім термічної обробки, як термічного впливу на метал, і такі види, як термомеханічна обробка (ТМО), тобто сполучення термічного впливу із пластичним деформуванням, магнітотермі-чна обробка (МТО) — сполучення магнітного й теплового впливу на метал; хіміко-термічна обробка (ХТО) — сполучення термічних і хімічних процесів та магніто-термохімічна обробка (МТХО) — сполучення процесів впливу на метал магнітного, термічного і хімічного.

За місцем в загальному технологічному процесі виробництва деталей і призначенню термічна обробка може бути: попередня, призначена для усунення дефектів попередньої обробки або підготовки металу до наступної обробки (нормалізація, відпал) і остаточна для надання сталі певних фізико-механічних властивостей (гартування, відпуск, старіння, обробка холодом, термомеханічна обробка, магнітотермічна обробка). Очевидно, що розподіл термообробки на попередню й остаточну носить відносний характер, тому що той самий вид в одному випадку може бути попереднім, в іншому остаточним.

Кожний із зазначених видів термообробки забезпечує одержання певної структури і вибирається, у виробництві, залежно від марки сталі та її необхідних властивостей.

Термічну обробку проводять за певним режимом, до якого входить:

  1.  температура нагрівання, яка залежить від вмісту вуглецю в сталі і визначається з діаграми залізо-вуглець;
  2.  швидкість нагрівання, яка розраховується за величиною виникаючих внутрішніх напружень структурного й термічного характеру, які виникають в результаті перепаду температур на поверхні та серцевині виробу;
  3.  час витримки деталі при заданій температурі, обумовлений теплопровідністю сталі, і необхідний для об'ємного прогріву деталі та повного завершення структурних перетворень, обумовлений швидкістю дифузійних процесів;
  4.  швидкість охолодження, від якої в підсумку залежать отримана структура та механічні властивості, вибирається вона з діаграми ізотермічних перетворень аустеніту.
  5.  Режим термічної обробки залежить від її призначення (виду), хімічного складу сталі, а також від розмірів і конфігурації оброблюваної деталі. Розглянемо більш досконально технологію основних видів термічної обробки.

Відпал проводять для зниження твердості, підвищення пластичності та одержання однорідної дрібнозернистої структури. Він включає в себе операції нагрівання до певної температури (доевтектоїдної сталі вище точки Ас3 евтектоїдної сталі вище точки Ас і на 30-50°С), витримку при цій температурі й охолодження з необхідною, як правило, низькою швидкістю з метою одержання найбільш рівноважної мікроструктури сталі.

Залежно від призначення й режиму проведення розрізняють наступні основні різновиди відпалу: повний, неповний, ізотермічний, гомогенизацій-ний, рекристалізаційний, нормалізаційний та відпал на зернистий перліт.

Повний відпал полягає в нагріванні доевтектоїдної сталі до температури на 30-50°С вище критичної точки Ас3, витримці при цій температурі для завершення повного фазового перетворення в повному об'ємі металу й наступного охолодження з малою швидкістю (100-200°С/год), частіше разом з піччю. Щоб забезпечити одержання ферито-перлітної структури, процес перетворення аустеніту необхідно вести при незначних ступенях переохолодження. Швидкість охолодження при відпалі визначають із діаграми ізотермічного перетворення аустеніту. З підвищенням стійкості аустеніту швидкість охолодження зменшується. Після повного перетворення аустеніту подальше охолодження сталі можна вести з більшою швидкістю.

При нагріванні сталі до аустенітного стану вихідна структура подрібнюється. В зв'язку з тим, що після охолодження величина отриманого зерна зберігається, то утвориться дрібнозерниста ферито-перлітна структура. Повному відпалу піддають доевтектоїдну сталь (аркушевий прокат, відливки, кування) з метою зниження твердості, підвищення пластичності, зняття внутрішніх напружень.

Заевтектоїдну сталь повному відпалу не піддають, тому що після нагрівання до аустенітного стану наступне повільне охолодження призводить до виділення цементиту по границях зерен перліту, що істотно погіршує властивості металу.

Неповний відпал (відпал з неповною фазовою перекристалізацією при нагріванні) проводять, головним чином, для заевтектоїдної сталі, яку при цьому нагрівають на 30-50°С вище критичної точки Асі і охолоджують разом з піччю. Доевтектоїдна сталь неповному відпалу піддається лише для поліпшення оброблюваності різанням. При цьому виходить неоднорідна структура, яка призводить до погіршення ряду властивостей такої сталі.

Відпал на зернистий перліт застосовується для істотного поліпшення оброблюваності евтектоїдної і заевтектоїдної сталей. Він полягає в циклічному нагріванні й охолодженні в межах температур, близьких до точки Асі.

Нагрівання цих сталей до температури трохи вище точки Ас і призводить до часткового розчинення цементиту в аустеніті, після охолодження до утворення пластинчастого перліту. Циклічне ж нагрівання й охолодження в межах температур, близьких до точки Ась призводять до утворення зернис-того перліту. Причиною цього є наявність центрів кристалізації цементиту при кожному наступному охолодженні у вигляді зерен, які утворилися при попередньому охолодженні. Сфероідизація цементитних часток (утворення зернистого перліту) призводить до підвищення ударної в'язкості, зниженню твердості й поліпшенню оброблюваності. Відпалу на зернистий перліт піддають тонкі листи, заготовки деталей перед холодним штампуванням або волочінням.

Ізотермічний відпал проводять для отримання рівноважної структури деталей малих розмірів або сталевого листа невеликої товщини. Особливістю цього відпалу є те, що після нагрівання до температур повного відпала вище точки Асз і відповідної витримки сталь швидко охолоджують до температури трохи нижче критичної точки Асі (70О-680°С) і витримують при цій температурі до повного завершення перетворення аустеніту у ферито-перлітну структуру, потім остаточно охолоджують на повітрі.

У порівнянні з повним відпалом, ізотермічний забезпечує скорочення тривалості процесу термообробки, а ферито-перлітна структура, отримана після ізотермічного відпалу, більш однорідна, ніж після повного. Це забезпечує сталі кращу оброблюваність, меншу шорсткість поверхні й зменшує деформації деталей після наступного гартування.

Дифузійний відпал (гомогенізація) застосовують для зменшення дендритної, внутрішньо-кристалічної ліквації зливків або великих виливків з легованої сталі. Дифузійний відпал полягає в нагріванні сталі до температури 1100-1200СС, необхідної для інтенсивного протікання дифузійних процесів, в результаті яких вирівнюється хімічний склад, витримці при цій температурі протягом 8-20 годин і наступному охолодженні з малою швидкістю до температури 200-250°С. Загальна тривалість дифузійного відпалу (нагрівання, витримка, охолодження) може становити 80-100 годин. Зменшення дендритної ліквації в результаті гомогенізації призводить до підвищення в'язкості й пластичності сталі, зменшенню шиферності, шаруватості та флокенів (тонких внутрішніх тріщин, які спостерігаються в зламі у вигляді білих овальних плям) у легованих сталях.

Рекристалізаційний відпал, як уже відомо, застосовують з метою усунення наклепу холоднодеформованої сталі. Він полягає в нагріванні вище температури рекристалізації, витримці при цій температурі й наступному охолодженні на повітрі. Температура рекристалізаційного відпалу залежить від хімічного складу сталі й перебуває в межах 650-700°С.

Низьковуглецеві сталі, які піддають холодній деформації (прокатці, штампуванню, волочінню), відпалюють при температурі 680-700° С.

Для високовуглецевих і легованих деформованих сталей температуру рекристалізаційного відпалу підвищують до 730°С, це прискорює процес рекристалізації. Нагрівання проводять протягом 0,5-1,5 годин.

Причиною підвищення пластичності після цього відпалу є процес коагуляції й сфероідизації цементиту.

Нормалізація (нормалізаційний відпал) застосовується для подрібнення зерна сталевих виливків, поковок або штамповок, прокату, а також замість повного відпалу низько- і середньовуглецевих сталей, а також для усунення цементитной сітки в заевтектоїдних сталях і в деяких випадках замість гартування та відпуску. Нормалізацією називають технологічний процес термообробки, що полягає в нагріванні сталі до температури на 30-50°С вище точки Ас3 (доевтектоїдної) або Аст (заевтектоїдної сталі), витримці при цій температурі й наступному охолодженні на спокійному повітрі при нормальній температурі.

В результаті певної фазової перекристалізації сталі при нагріванні й порівняно прискореному охолодженні розпад аустеніту здійснюється при більш низьких температурах, що призводить до підвищення дисперсності ферито-цементитної структури. Для заевтектоїдних сталей при прискореному охолодженні виділення цементиту на границях зерен (утворення цементитної сітки) не відбувається.

У порівнянні з відпалом нормалізація забезпечує підвищення міцності й твердості на 10-15% середньо- і високовуглецевих сталей. Низьковуглецеві сталі піддають нормалізації замість відпалу, що більш економічно, а механічні властивості при цьому змінюються в незначній мірі.

Сталі з низькою критичною швидкістю гартування після нормалізації отримують мартенситну структуру. У цих випадках для зняття внутрішніх напружень або для отримання низької твердості після нормалізації проводять відпуск. Такі сталі, як правило, гартуванню у воді не піддають, а нормалізація й відпуск є кінцевими термічними операціями. Наприклад, вали коробок передач і бортових редукторів автотракторів піддають нормалізації з низьким відпуском й одержують структуру низьковуглецевого мартенситу. При цьому твердість і міцність деталей незначно знижуються, в'язкість зростає, істотно зменшується деформація, а ймовірність утворення тріщин досягає мінімуму.

Нормалізація сталі забезпечує підвищення продуктивності при обробці різанням й одержання меншої шорсткості поверхні деталей.

Гартування. Гартування застосовують для одержання високої механічної міцності, твердості, зносостійкості деталей. Це технологічний процес термічної обробки сталі, який полягає в нагріванні доевтектоїдної сталі до температури на 30-50°С вище критичної точки Ас3, евтектоїдної і заевтектоїдної — на 30-50°С вище Ась витримці при цій температурі, необхідної для завершення фазових перетворень, і наступному охолодженні зі швидкістю не нижче критичної до температури, що лежить в інтервалі початку Мп і кінця Мк утворення мартенситу. При цьому доевтектоїдна та евтектоїдна сталі будуть мати мікроструктуру мартенситу та залишкового аустеніту, заевтектоїд-на мартенситу, карбіду та залишкового аустеніту.

В залежності від температури нагрівання, яка визначає ступінь фазової кристалізації або повноту розчинення фаз в аустеніті, гартування називають повним або неповним.

Неповне загартування доевтектоїдної сталі практично не використовується, тому що наявність в структурі мартенситу залишкового фериту призводить до значного погіршення твердості і міцності.

Для заевтектоїдної сталі наявність деякої кількості другорядного цементиту поряд з мартенситом після повного загартування призводить до підвищеної твердості та збільшення зносостійкості. Підвищення температури нагрівання при гартуванні до точки Аст, чи підвищенні тривалості нагрівання заевтектоїдної сталі, викликає посилений ріст зерна та відповідно погіршення таких механічних властивостей сталі, як твердість, міцність, опір крихкому руйнуванню. Ріст величини зерна та підвищення ступеня гомогенізації сприяє підвищенню стійкості переохолодженого аустеніту, відповідно зменшенню критичної швидкості загартовування і підвищенню прогартування сталі. Збільшення залишкового аустеніту у високовуглецевій та високолегованій сталі після гартування знижує її твердість та суттєво збільшує деформацію виробів.

Важливим критерієм режиму гартування є тривалість витримки при аус-тенізації сталі. Витримка повинна забезпечити повне завершення фазових перетворень у сталі та гомогенізацію аустеніту по всьому перерізу деталі. Час витримки повинен бути достатнім та нетривалим, щоб не стався помітний ріст зерна аустеніту та обезвуглецювання поверхні сталевого виробу.

Час витримки при температурі нагріву під гартування приймають рівним 0,15-0,25 від часу, необхідного наскрізний прогрів. Так, витримку при загартуванні деталі з високовуглецевої сталі беруть рівною 1,0-1,3 хв/мм найбільшої товщини, легованої— 1,1-1,5 хв/мм.

Для нагрівання деталей при термообробці використовуються печі та ванни різних конструкцій та потужностей. Для захисту поверхні, виробів, що нагріваються, від окислення та зневуглецювання в нагрівальних печах у робочій простір печі вводять захисне газове середовище, тобто створюють так звані контрольовані атмосфери. В якості таких атмосфер застосовують висушені газоподібні продукти неповного згорання палива (СО), очищений азот, водень, аргон, гелій. В останній час широко застосовують нагрівання деталей в вакуумі 10 2-10"3 мм. рт. ст. (1,33-0,13 Па).

Для нагрівальних ванн використовують розплави хлористих солей (70% ВаСІ та 30% NaС1) та інші.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39773. Написание драйверов для Windows NT 4.0 442.5 KB
  Поддерживающие пакетный вводвывод с повторно используемыми I O request pckets IRPs запросы вводавывода. 3 показан стандартный цикл работы драйвера заключающийся в обработке запроса на прерывание IRP. Disptch NTSTTUS PDRIVER_DISPTCH IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject IN PIRP Irp ; Каждый драйвер должен иметь по крайней мере одну процедуру Disptch. StrtIo или Queuemngement VOID PDRIVER_STRTIO IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject...
39774. Общие сведения о драйверах устройств в системе Windows 925 KB
  Наоборот если в UNIX можно взять исходники ядра и помотреть как там пишутся драйвера то в Windows это вряд ли будет возможным. Несмотря на всю ее просто ту драйвера конечно присутствовали и в ней. Практически все дело ограничивалось накoпителями дисководами CDROM приводами винчестерами да элементарнейшими драйверами клавиатуры и дисплея. В нем рассматриваются вопросы написания простого драйвера PCIустройства под Win 98 ME 2000 с использованием архитектуры драйверов WDM и пакета NuMeg DriverStudio.
39775. Виртуальные драйверы и виртуальные машины Windows 119 KB
  Основное назначение виртуального драйвера виртуализация устройства т. Разработка нового виртуального драйвера может понадобиться при установке на компьютер новой аппаратуры или нового программного обеспечения предназначенного для обслуживания других приложений которая будет использоваться в многозадачном режиме и для которой в системе Windows не предусмотрено средств виртуализации. В первом случае речь идет о приложениях работающих в плоской модели памяти на уровне привилегий 3 это характерно для 32разрядных приложений Windows;...
39776. ЭКОНОМИКА СТРОИТЕЛЬСТВА. УЧЕБНИК 4.49 MB
  Помимо традиционных тем, такие как ресурсы отрасли, себестоимость, прибыль и рентабельность в строительстве, в учебном пособии представлены новые материалы по бизнес-планированию, экономической безопасности предприятий отрасли, SWOT и STEP анализу.
39777. Понятие об уроке технологии. Особенности уроков технологии 107.5 KB
  Перспективный план отражает: Объект труда Практическую работу Домашнюю подготовку учащихся Технические средства обучения Раздаточный материал Учебнонаглядные пособия Лабораторные работы Контрольные работы зачеты защиту проектов Инструктаж по технике безопасности Хороший планконспект урока – условие высокого уровня учебной работы педагога и ученика. Правильный подбор учебного материала для урока в целом и каждой его части изложение и закрепление теоретического материала организация практической работы учащихся и т. Материал подбирается...
39778. Первые преобразования большевиков 53.5 KB
  II съезд Советов в отсутствие правых эсеров меньшевиков представителей других социалистических партий они покинули заседание протестуя против свержения Временного правительства принял Декрет о мире выход России из войны Декрет о земле ликвидация помещичьего землевладения передача земли крестьянам на уравнительных началах Декрет о власти установление власти Советов образование Совета Народных Комиссаров во главе с В. Исполнительным органом власти стал ВЦИК в который были избраны большевики и левые эсеры. Наконец триумфальное...
39779. Гражданская война в России 1918 1922 63 KB
  Гражданская война – всегда тяжелейшая социальная катастрофа достаточно напомнить что в годы Гражданской войны в США американцы потеряли убитыми больше чем в годы Второй мировой войны. В полотно Гражданской войны вплетены и различные религиозные национальные культурные противоречия и образы доведенные иногда до кульминации эмоциональным накалом того времени. Гражданская война была и результатом нерешенных проблем ускоренной российской модернизации начала XX века и мирового катаклизма в лице Первой мировой войны и духовного голода...
39780. Индустриализация и коллективизация в СССР 73.5 KB
  Индустриализация и коллективизация в СССР Курс на форсированную индустриализацию В аграрной стране средства можно найти внутри страны перекачивая их в тяжелую промышленность из легкой промышленности и сельского хозяйства. на XV съезде ВКПБ возобладал курс на форсирование индустриализации: за десять лет пробежать расстояние в 50 100 лет на которые отстал СССР от передовых стран Запада. Ценой неимоверных усилий СССР обогнал некоторые крупнейший государства мира.
39781. СССР и международные отношения накануне Второй мировой войны 45.5 KB
  СССР и международные отношения накануне Второй мировой войны Мировой кризис и угроза фашизма в Европе Мировой экономический кризис 19291933 гг. Внешняя политика СССР в 1933 – 1939 гг. В то время как Япония и Германия вышли из Лиги Наций СССР в 1934 г.