Класифікація видів термічної обробки

Загальні положення термічної обробки металів

Властивості металів можна змінити шляхом зміни їх хімічного складу та будови. Навіть незначна зміна, наприклад, вуглець в сталі приводить до відчутних змін її властивостей. Від будови також дуже залежать властивості металу. Зміну хімічного складу металу практично можна здійснити тільки коли метал розплавлений. У твердому стані це зробити важко. Будову ж металу можна змінити в твердому стані, тобто в звичайних умовах. Це можна зробити двома шляхами – термічною обробкою та пластичною деформацією. Термічна обробка – це технологічні процеси, які включають нагрівання, витримку та охолодження металічних виробів у певній послідовності з метою зміни властивостей. Будь-який процес термічної обробки може бути виражений графіком в координатах температура-час.

Рис. 4.1

Головними параметрами процесу термічної обробки є температура нагріву металу, час витримки та швидкість охолодження.

В основі теорії термічної обробки при нагрівані та охолодженні металів і сплавів лежать фазові перетворення. Фазові перетворення в сталях при повільному нагріванні та охолодженні були розглянуті вище.

Класифікація видів термічної обробки була запропонована академіком А.А.Бочваром. Відповідно до цієї класифікації всі види термічної обробки розділяють на:

1) власнотермічну обробку;

2) хіміко-термічну обробку;

3) термомеханічну обробку.

У кожному виді термічної обробки виділяють різновидності:

При власнотермічній обробці властивості металів та сплавів змінюються тільки тепловою обробкою.

При хіміко-термічній обробці крім обробки теплом зміну властивостей металів і сплавів здійснюють зміною хімічного складу їх поверхні. В поверхню металу на певну глибину впроваджують атоми хімічних елементів (вуглецю, азоту, інших елементів).

При термомеханічній обробці теж крім обробки теплом додатково проводять обробку поверхні металу чи сплаву, але в даному випадку поверхню наклепують.

4.3. Фазові перетворення в сталях при повільному нагріванні та швидкому охолодженні (мартенситні перетворення)

При нормальних умовах у сталі розчиняється незначна кількість вуглецю. Так, у фериті його розчиняється біля 0,005%, а у перліті – 0,8%. З підвищенням температури розчинність вуглецю в сталі зростає і при цьому в утвореному аустеніті вона може досягнути 2,14%. Це пояснюється тим, що в аустеніті значно зростає відстань між атомами в решітці ГЦК і досягає такої, коли невеликі атоми вуглецю вільно заходять в комірку заліза.

При повільному охолодженні, коли перебудовується комірка ГЦК в ОЦК, вони дифузійно покидають зайняте місце і розчинність вуглецю знову зменшується. Якщо ж сталь охолоджувати швидко, то дифузійний процес не встигає відбутись, зайняте місце атом покинути не встигає. Тоді в комірці ОЦК виявиться надлишок атомів вуглецю, що приведе до її деформації. Замість кубічної, комірка стане витягнуто-тетрагональною. Таку комірку прийнято називати мартенситною. Схематичне зображення цього процесу показане на рис. 4.2.

Рис. 4.2

Таким чином, при швидкому охолодженні з аустеніту утворюється мартенсит – пересичений твердий розчин вуглецю в α-залізі.

Перетворення аустеніту у мартенсит відбувається в певному інтервалі температур. Починається перетворення при температурі M _n, а закінчується при більш низькій температурі M _k. Мартенситні точки залежать від складу сталі, а особливо від вмісту вуглецю (рис. 4.3).

Рис. 4.3

При незначній кількості вуглецю в сталі мартенситні перетворення майже відсутні, бо мале збільшення його розчинності не змінює комірку до тетрагонального вигляду. При збільшенні вмісту вуглецю температурний інтервал (відстань між точками M _n і M _k) зростає, а точка М наближається до осі концентрацій. При вмісті вуглецю близько 0,6% лінія точок M _k перетинає вісь концентрацій, тобто кінець мартенситних перетворень відповідає 0^oC. Подальше збільшення вмісту вуглецю приводить до того, що завершення мартенситних перетворень відбувається при від’ємних температурах.

Проте перетворення аустеніту у мартенсит не йде до кінця. В сталях завжди спостерігається залишковий аустеніт. Його кількість збільшується при зниженні точок M _n. Залишковий аустеніт є шкідливою домішкою у сталях, особливо в інструментальних.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 128; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!