МДК 02.01 — Контрольные вопросы к лекции: Основы металлургии
Оглавление / Contents
- Термическая обработка стали
ВИДЫ И ОСОБЕННОСТИ
ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Классификация видов термической обработки
Применяемые средства нагрева
Выбор видов и параметров режима термической обработки конструкций
Классификация видов термической обработки
Термическая обработка – совокупность операций нагрева металлов и сплавов до определенной температуры, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения с целью изменения их структуры и свойств.
ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ
Для сварных соединений термическую обработку выполняют до сварки или после нее.
Термическая обработка является окончательной операцией для придания металлу физико-механических свойств, обеспечивающих требуемые эксплуатационные характеристики.
Различают следующие виды термической обработки: отжиг, нормализацию, закалку и отпуск.
Отжиг – термическая обработка, заключающаяся в нагреве металла (структура которого находится в неравновесном состоянии) до определенной температуры, в выдержке и последующем медленном охлаждении, с целью получения более устойчивой структуры.
Отжиг изделий применяют - для устранения внутренних напряжений, возникающих при сварке, снижения твердости, повышения пластичности и вязкости.
Температура нагрева изделий при отжиге различна.
Различают четыре вида отжига:
диффузионный
полный
неполный
рекристаллизационный
Диффузионный отжиг проводят с целью устранения химической неоднородности зерен металла.
При диффузионном отжиге изделие нагревают до температуры на 200…300 С выше значений температуры фазового превращения, выдерживают в печи в течении 10…12ч и медленно охлаждают до температуры 200 С.
При этом общее время отжига составляет 80…100ч.
Такой отжиг проводится для сварных заготовок из легированных сталей.
Легированная сталь — сталь, содержащая кроме железа и углерода (углеродистая сталь) другие специально вводимые в её состав элементы для увеличение механических свойств:
прочность,
пластичность,
ударная вязкость,
прокаливаемость,
для химической или тепловой стойкости (нержавеющие и котловые, быстрорежущие стали),
получение магнитных качеств.
Полный отжиг основан на фазовой перекристаллизации зерен металлов, приводящей к их измельчению.
При полном отжиге устраняется волокнистая структура основного металла, полученная в процессе ковки или прокатки, происходит снятие внутренних напряжений и повышение пластичности изделий, что облегчает их дальнейшую обработку.
При полном отжиге температура нагрева на 30…50 выше значений температуры фазового превращения.
Фазовые превращения
Полный отжиг применяют для сварных изделий из феррито-перлитных сталей.
перлит
Феррит (лат. ferrum — железо), фазовая составляющая сплавов железа, представляющая собой твёрдый раствор углерода и легирующих элементов в железе.
Является фазовой составляющей других структур, например, перлита, состоящего из феррита и цементита.
Феррито-перлитная структура - это структура, образованная в результате равновесного распада аустенита в углеродистых сталях с содержанием углерода менее 0,8%.
аустенит
Неполный отжиг осуществляют при температуре нагрева на 20…30С выше значений температуры фазового превращения для сварных изделий из перлитных сталей.
После охлаждения структура стали из пластинчатого перлита с сеткой цементита превращается в структуру зернистого перлита, обладающую большой пластичностью.
цементит
Ре-кристаллизационный отжиг применяют для снятия внутренних напряжений, снижения твердости и получения равновесной структуры металла.
Отжиг проводят для сварных заготовок, полученных холодной обработкой (волочением, прокаткой).
Процесс ведут в печи при температуре нагрева, близкой к значениям температуры фазового превращения (650…700С), с последующим медленным охлаждением вместе с печью.
Нормализация – вид термической обработки, заключающийся в нагреве изделия из стали до температуры выше значений температуры фазового превращения на 50…60 С, непродолжительной выдержки (несколько минут), получения мелкозернистой структуры при этой температуре с последующим охлаждением на воздухе.
Наряду с получением мелкозернистой структуры металла процесс позволяет равномерно распределять -
- структурные составляющие, улучшает механические свойства металла и снижает остаточные напряжения конструкции.
ЗАКАЛКА
Закалка – вид термической обработки, заключающийся в нагреве изделий из стали до температуры выше критической точки превращения, выдержке их при этой температуре с последующим быстрым охлаждением (в воде, масле, расплавах солей, растворах кислот и щелочей).
В результате закалки повышается твердость, прочность, пластичность, и вязкость материала изделий.
В зависимости от скорости охлаждения при закалке образуются фазовая структура: мартенсит, тростит.
Стали с содержанием углерода менее 0,25% не закаливаются.
мартенсит
Для повышения твердости и износостойкости поверхности изделий и сохранения менее твердой сердцевины применяют поверхностную закалку.
Нагрев в этом случае осуществляют токами высокой частоты или пламенем газовой горелки.
Отпуск – заключается в медленном нагреве деталей до температуры фазового превращения, выдержке и последующем охлаждении с целью превращения неравновесной структуры в более устойчивую.
При отпуске обеспечивается снятие внутренних напряжений, возникающих при закалке, и улучшение металлургических свойств, а также повышение коррозионной стойкости при сварке коррозионно-стойких материалов.
Различают: низкий, средний и высокий отпуск.
- Низкий отпуск проводят при температуре до 250С с целью получения мартенсита отпуска и снятия части внутренних напряжений при сохранении твердости.
- Средний отпуск проводят при температуре 350…500С с целью получения троостита отпуска. При этом обеспечивается высокое значение предела упругости и повышение ударной вязкости стали.
- Высокий отпуск проводят при температуре ниже (650…700С) с целью получения сорбита отпуска; в результате обеспечивается наилучшее соотношение между прочностными и пластическими свойствами материала:
- снижается твердость металла и повышается его пластичность и ударная вязкость.
Контрольные вопросы к лекции: Основы металлургии
- Что подразумевается под – Термической обработкой стали?
2. Перечислить виды Термической обработки: ……………….
3. Что такое – Закалка, и для чего проводится?
4. Что такое – Отпуск, и для чего необходим?
5. Что такое – Нормализация, и в каких случаях проводится?
6. Что такое – Отжиг, и с какой целью применяется?
7. Что такое – Мартенсит, и каким способом получают это структурное фазовое состояние стали?
8. Что входит в понятие – Перекристаллизация?
9. Что такое – Феррит?
10. Для чего производится технологическая операция – Обработка давлением?
11. Какие есть – Виды обработки давлением?
12. Что такое – Прокатка?
13. Что такое – Прессование?
14. Что такое – Волочение?
15. Что такое – Штамповка?
16. Что значит – Горячекатаный способ получения листов металла?
17. Что значит – Холоднокатаный способ получения листов металла?
18. Что такое – Упругая деформация?
19. Что такое – Пластическая деформация?
20. Что такое – Легирование, и чем легируют сплавы из металла?
21. С какой целью производят – Легирование?
22. Какие характеристики имеют – Конструкционные стали?
23. Какие характеристики имеют – Строительные стали?
24. Какие по качеству существуют – Легированные конструкционные стали?
25. Какими технологическими свойствами обладают – Легированные стали специального назначения?
Лекция для изучения в присоединительном файле PDF