Влияние температури на пластичність металла

Вплив температури на пластичність металла.

Термічної обробкою називають процеси, пов’язані з нагріванням і охолодженням, викликають зміни внутрішнього будівлі сплаву, й у з цим зміни фізичних, механічних та інших свойств.

Термічної обробці піддають напівфабрикати (заготівлі, поковки, штампування тощо. п.) підвищення структури, зниження твердості, Поліпшення обрабатываемости, й остаточно виготовлені деталі інструмент для надання їм необхідних свойств.

Через війну термічної обробки властивості сплавів можуть змінюватися в тому дуже широкі межах. Наприклад, можна було одержати будь-яку твердість стали 150 до 250 НВ (вихідне стан) до 600−650 НВ (після гарту). Можливість значного підйому механічних властивостей з допомогою термічної обробки проти вихідним станом дозволяє збільшити допущені напруги, і навіть зменшити розміри і ваги детали.

Основоположником теорії термічної обробки є видатний російський учений Д. К. Чернов, що у середині ХIХ в., спостерігаючи зміна кольору жару стали у її нагріванні і охолодженні і реєструючи температуру «на очей», виявив критичні точки (точки Чернова).

Радянські вчених досягли великих б у удосконаленні вже визначних акторів і з розробки нових технологічних процесів термічної обробки стали.

У розвитку вчення про термічній обробці, у створенні прогресивних методів технології термічної обробки радянська наука і практика займають провідне место.

Основними видами термічної обробки стали є відпал, нормалізація, гарт і отпуск.

Відпал стали.

Призначення отжига — зниження твердості, здрібнення зерна (перекристалізація), поліпшення обрабатываемости, підвищення пластичності і в’язкості, зняття внутрішніх напруг, усунення чи зменшення структурної неоднорідності, підготовка до подальшої термічної обработке.

На результат отжига впливають такі факторы:

1) швидкість нагрева;

2) температура нагріву (отжига);

3) тривалість витримки за нормальної температури нагріву (отжига);

4) швидкість охлаждения.

Швидкість нагріву. Припустима швидкість нагріву залежить від хімічного складу стали. Чим більший у стали вуглецю і спеціальних домішок, тим менш вона теплопроводна і, отже, то повільніша слід її нагревать.

Температура нагріву. Температуру нагріву встановлюють залежно від змісту вуглецю і спеціальних элементов.

Повний отжиг.

Повний відпал характеризується нагріванням на 20−30 град вище температури інтервалу перетворень і повільним охолодженням до температури нижче інтервалу перетворень (зазвичай до 400 — 5000 З). Повному отжигу піддають доэвтектоидные і эвтектоидную стали. Для заэвтектоидных сталей доцільним та практично застосовним є неповний відпал. Повний відпал застосовують для перекристалізації структури в горячодеформированных сталях і фасонном литье.

Відпал горячедеформированной стали знижує міцність і підвищує пластичность.

Якщо вихідна структура важко можна виправити і майже цілковитий відпал не може поліпшити структуру стали, то застосовують подвійний відпал. Перший високий відпал проводять за підвищеної температурі 950−1000° С.

Неповний відпал застосовують переважно для заэвтектоидиой стали. Неповний відпал доэвтектоидных сталей застосовують для поковок, гаряча обробка тиском яких проведена правильно із отриманням задовільною мікроструктури. І тут призначенням неповного отжига є перекристалізація перліту і зняття внутрішніх напруг перед механічної обробкою. Температура нагріву при неповному отжиге доэвтектоидных сталей 770 — 800о С.

Ізотермічний отжиг.

При изотермическом отжиге аустенит перетворюється на феррито-цементитную суміш не при охолодженні у певному інтервалі температур, як і відбувається за звичайному повному отжиге, а вчасно витримки при постійної температурі. Для изотермического отжига сталь нагрівають до оптимальної температури і після витримки швидко охолоджують до температури трохи нижче критичної позначки (650−7000 З). Під час цієї температурі сталь витримують до повного розпаду аустеніту, та був охолоджують надворі. Перевагою изотермического отжига проти звичайним є значне скорочення часу отжига й одержання більш однорідної структуры.

Температура изотермической витримки значно впливає яка утворюється структуру й властивості. Із зниженням температури, тобто. зі збільшенням ступеня переохолодження аустеніту, зерна цементита подрібнюються, виходить більш дисперсний перлит.

Практично ізотермічний відпал проводять у двох печах: лише у печі деталі нагрівають, потім їх одягнули переносять до іншої піч, має температуру трохи ниже.

Низькотемпературний отжиг.

Низькотемпературний відпал (високий відпустку) застосовують головним чином заради легованих сталей (хромистых, хромоникелевых та інших.) зі зняттям внутрішніх напруг й у зниження твердості. Фазовая перекристалізація у своїй вигляді отжига відсутня. Повного зняття внутрішніх напруг досягають при нагріванні до 6000 З, тому низькотемпературний відпал робити в температурному інтервалі від 6000 З. Витяг зі зняттям внутрішніх напруг тим менше, що стоїть температура нагріву. Охолодження після нагріву має вистачити повільним, щоб знову виникли внутрішні напряжения.

Дифузний відпал (гомогенизация).

Цей відпал характеризується нагріванням до температури значно вища температур інтервалу перетворень (на 180 — 300° З) з наступним повільним охлаждением.

Такий відпал застосовують вирівнювання хімічної неоднорідності зерен твердого розчину шляхом дифузії, тобто. зменшення микроликвации у крупних фасонных сталевих отливках і зливках, переважно легованої стали.

Дифузний відпал у зв’язку з призначенням це зробити сталь однорідної (гомогенної) інакше називається гомогенизацией.

Оскільки швидкість дифузії збільшується на підвищення температури, а кількість продиффундированного речовини стає то більше вписувалося, ніж триваліша витримка, то тут для енергійного перебігу дифузії необхідні висока температура і тривала выдержка.

Практично зливки нагрівають до 1100 — 1150° З, витримують нині температурі 12−15 год, та був повільно охолоджують до 250−200° З. Процес диффузионного отжига триває близько 80−100 ч.

Через війну високотемпературного тривалого отжига відбувається зростання зерна. Цей недолік мікроструктури усувають тим, що зливки піддають гарячої механічної обробці, у яких повністю знищується грубозерниста структура литої стали; тому після гомогенізації зливки не піддають отжигу підвищення структуры.

Тільки тому випадку, коли відразу після гомогенізації зливки виходять з підвищеної твердістю (наприклад, зливки високолегованих сталей), проводять додатковий низько температурний відпал при 650−680° С.

НОРМАЛИЗАЦИЯ СТАЛИ.

Нормалізацією називають нагрів сталі до температури на 30−50 град вище верхніх критичних точок, витримку нині певній температурі й охолодження на спокійному повітрі. При нагріванні низьковуглецевих сталей до температур нормалізації відбуваються самі процеси, що й за отжиге, тобто. здрібнення зерен. З іншого боку, внаслідок охолодження швидшого, аніж за отжиге, і получающегося після цього переохолодження, будова перліту більш тонке (дисперсное), і кількість эвтектоида (вірніше, квазиэвтектоида) більше, аніж за повільному охолодженні (при отжиге).

Порівняно з структурою отжига структура нормалізації менша, а механічні властивості вищі (підвищена міцність і твердість); це забезпечується прискореним охолодженням (надворі) проти повільним охолодженням (разом із піччю) при отжиге.

Якщо за охолодженні надворі утворюється (у деяких високолегованих сталях) не перліт, а мартенсит — структура, характерна для загартованою стали, то таку термічну обробку називають не нормалізацією, а повітряної закалкой.

ГАРТ СТАЛИ.

Загартованістю називають нагрів сталі вище критичної позначки з наступним швидким охолодженням. Зазвичай нагрівання проводять на 30−50 град вище лінії GSK на діаграмі залізо — цементит.

Призначення гарту — отримання високої твердості чи підвищеної міцності. На результат гарту, як і отжига, впливають чотири основних чинника — швидкість нагріву, температура нагріву, тривалість витримки і швидкість охлаждения.

Основним і вирішальний чинник є швидкість охолодження — твердість і фізико-механічні властивості стали пов’язані з швидкістю охлаждения.

ВІДПУСТКА ЗАГАРТОВАНОЮ СТАЛИ.

Відпусткою називають нагрівання загартованою стали до температури нижче критичної позначки (7270 З) з наступним охолодженням. Метою відпустки є часткове чи повне усунення внутрішніх напруг, зниження твердості і підвищення в’язкості. Відпустці піддають загартовану сталь зі структурою тетрагонального мартенситу і залишкового аустенита.

———————————- [pic].

[pic].