Теория термической обработки металлов. Учебник

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Теория термической обработки металлов. Учебник

Проанализированы изменения структуры и свойств при закалке, отпуске, старении, отжиге с фазовой перекристаллизацией, рекристаллизационном и дорекристаллиза
...
Учебник рассчитан на студентов, специализирующихся по металловедению и термической обработке, а также студентов других металлургических специальностей н может быть полезен инженерам — металловедам, термистам, литейщикам, сварщикам и специалистам по обработке металлов давлением
...
Проанализированы изменения структуры и свойств при закалке, отпуске, старении, отжиге с фазовой перекристаллизацией, рекристаллизационном и дорекристаллиза
...
Учебник рассчитан на студентов, специализирующихся по металловедению и термической обработке, а также студентов других металлургических специальностей н может быть полезен инженерам — металловедам, термистам, литейщикам, сварщикам и специалистам по обработке металлов давлением
...
Перед ее изучением студент должен освоить физическую химию, кристаллографию, металлографию, иметь представление о дефектах кристаллического строения, механических свойствах и методах испытания металлов
...
При этом большое внимание уделено таким структурным изменениям, как рекристаллизация, мартенситное превращение, распад твердого раствора, гомогенизация и др
...
Перед ее изучением студент должен освоить физическую химию, кристаллографию, металлографию, иметь представление о дефектах кристаллического строения, механических свойствах и методах испытания металлов
...
На металлургических и машиностроительных заводах термическая обработка является одним из важнейших звеньев технологического процесса производства полуфабрикатов и деталей машин
...
При нагреве и охлаждении изменяется структура металлического материала, что обусловливает изменение механических, физических и химических свойств и влияет на его поведение при обработке и эксплуатации
...
Теорию термической обработки составляет учение об изменениях строения и свойств металлов или сплавов при тепловом воздействии, не исчезающих после его прекращения
...
Применяя холодную ковку, первобытный человек столкнулся с явлением наклепа, которое затрудняло изготовление изделий с тонкими лезвиями и острыми наконечниками, и для восстановления пластичности кузнец должен был нагревать холоднокованую медь в очаге
...
Открытие сыродутного способа производства железа с последующей его цементацией и закалкой было одним из величайших, достижений в истории человеческого общества
...
Если из средневековых рецептов термообработки выбросить некоторые подробности и заклинания, то большая часть этих рецептов окажется оправданной с точки зрения современного термиста
...
Эти рецепты, часто весьма ценные, передавали из поколения в поколение, секреты выполнения отдельных операций иногда терялись в веках и вновь познавались, но истинная природа процессов, происходящих в Металле при термообработке, оставалась загадкой
...
Эти диаграммы показывают, какие фазовые превращения возможны в сплавах, и, следовательно, дают исходные данные для анализа важнейших видов термической обработки
...
На современном этапе для теории термообработки характерно широкое использование учения о дефектах кристаллической решетки металлов, так как эти дефекты оказывают сильное, а часто и решающее влияние на механизм и закономерности структурных изменений
...
Одновременно с развитием теоретических представлений совершенствовались старые и разрабатывались новые способы термообработки, например термомеханическая обработка, и создавались новые термические упрочняемые сплавы
...
Итогом многочисленных исследований явилась стройная теория термической обработки, которая позволяет научно обоснованно разрабатывать технологические процессы и получать сплавы с заданными свойствами
...
По такому графику можно определить температуру нагревания, время нагревания и охлаждения, средние и истинные скорости нагревания й охлаждения, время выдержки при температуре нагревания и общую продолжительность производственного цикла
...
Бочвара Комиссией по стандартизации Совета Экономической Взаимопомощи были разработаны классификация видов и разновидностей термической обработки сталей и цветных металлов и сплавов,
...
Собственно термическая обработка заключается только в термическом воздействии на металл или сплав, термомеханическая — в сочетании термического воздействия и пластической деформации, химико
...
По такому графику можно определить температуру нагревания, время нагревания и охлаждения, средние и истинные скорости нагревания й охлаждения, время выдержки при температуре нагревания и общую продолжительность производственного цикла
...
С отдельными видами термообработки приходится сталкиваться как с побочными процессами при горячей обработке давлением, литье, сварке и других технологических операциях
...
Производственные названия отдельных процессов термообработки складывались исторически и основывались не на характере внутренних превращений в металле или сплаве, а на чисто внешних признаках
...
В связи с этим при употреблении некоторых производственных названий термической обработки иногда трудно понять, какова физическая сущность процессов, о которых идет речь
...
В таких случаях вместо устоявшихся производственных терминов или параллельно с ними необходимо использовать терминологию научной классификации разновидностей термической обработки
...
ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ СПЛАВОВ ПРИ ГОМОГЕНИЗАЦИОННОМ ОТЖИГЕ В результате дендритной ликвации возникает химическая микронеоднородность внутри кристаллов твердого раствора — основы сплава и могут появиться неравновесные избыточные фазы
...
По окончании кристаллизации сплава Хх в дендритных ячейках — сечениях ветвей дендритов концентрация легирующего элемента минимальна в середине, а в поверхностном слое соответствует
...
ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ СПЛАВОВ ПРИ ГОМОГЕНИЗАЦИОННОМ ОТЖИГЕ В результате дендритной ликвации возникает химическая микронеоднородность внутри кристаллов твердого раствора — основы сплава и могут появиться неравновесные избыточные фазы
...
По окончании кристаллизации сплава Хх в дендритных ячейках — сечениях ветвей дендритов концентрация легирующего элемента минимальна в середине, а в поверхностном слое соответствует
...
В диапазоне скоростей охлаждения при кристаллизации, который реализуется в производственных условиях, выравнивающая диффузия в твердом растворе сильно подавлена, и неравновесная избыточная фаза кристаллизуется при весьма малых концентрациях легирующего элемента
...
В качестве примера ниже приведены следующие данные о концентрации второго компонента в точке предельной растворимости при эвтектической или перитектической температуре
...
При обработке давлением, например прокатке и прессовании, микроучастки, имеющие разный химический состав, вытягиваются, и может возникнуть строчечная структура
...
В изделии, работающем при повышенных температурах, могут самопроизвольно постепенно выравниваться состав твердого раствора и рассасываться избыточные фазы
...
Основные структурные изменения В однофазных сплавах, например в медноникелевом сплаве системы с непрерывным рядом твердых растворов, главный процесс при гомогенизационном отжиге — выравнивание состава зерен твердого раствора, т
...
Выравнивание состава внутри дендритных ячеек является контролирующим звеном гомогенизации, определяющим скорость и время полного растворения избыточной фазы
...
Учитывая, что время тр можно легко определить, исследуя структуру с помощью светового микроскопа, а для изучения кинетики выравнивания концентрации внутри твердого раствора необходимо использовать более дорогой и сложный микрорентгеноспектральный анализ, вполне допустимо в большинстве задач время окончания гомогенизации оценивать по времени окончания растворения неравновесного избытка фаз
...
Учитывая, что время тр можно легко определить, исследуя структуру с помощью светового микроскопа, а для изучения кинетики выравнивания концентрации внутри твердого раствора необходимо использовать более дорогой и сложный микрорентгеноспектральный анализ, вполне допустимо в большинстве задач время окончания гомогенизации оценивать по времени окончания растворения неравновесного избытка фаз
...
Учитывая, что время тр можно легко определить, исследуя структуру с помощью светового микроскопа, а для изучения кинетики выравнивания концентрации внутри твердого раствора необходимо использовать более дорогой и сложный микрорентгеноспектральный анализ, вполне допустимо в большинстве задач время окончания гомогенизации оценивать по времени окончания растворения неравновесного избытка фаз
...
Необходимый для такого перехода избыток энергии приобретается атомом от его соседей благодаря тому, что атомы непрерывно обмениваются кинетической энергией
...
Например, легирующие элементы, растворенные в аустените по способу замещения, обладают значительно меньшей диффузионной подвижностью, чем углерод, растворенный в железе по способу внедрения
...
Легированные стали для устранения внутрикристаллитной ликвации и растворения неравновесного избытка карбидов эвтектического происхождения приходится подвергать специальному нагреву — гомо
...
Размер дендритной ячейки влияет на скорость гомогенизации и через толщину избыточной фазы, так как с уменьшением размера дендритной ячейки измельчается и избыточная фаза
...
Восходящая диффузия и другие факты сложного перераспределения компонентов становятся понятными, если воспользоваться представлениями термодинамики необратимых процессов, согласно которой в общем случае движущей силой диффузионного переноса является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала р, которому пропорционален диффузионный поток
...
Восходящая диффузия и другие факты сложного перераспределения компонентов становятся понятными, если воспользоваться представлениями термодинамики необратимых процессов, согласно которой в общем случае движущей силой диффузионного переноса является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала р, которому пропорционален диффузионный поток
...
Если время отжига увеличить настолько, чтобы концентрация кремния и марганца в обоих образцах выровнялась, то и концентрация углерода также будет одинаковой
...
Следовательно, диффузионный отжиг недостаточной продолжительности не только не устраняет, но даже может усилить концентрационную, а вместе с ней и структурную микронеоднородность в многокомпонентном сплаве
...
Побочные структурные изменения Одновременно с основными структурными изменениями, рассмотренными выше и составляющими сущность гомогенизации, могут протекать побочные изменения структуры, которые необходимо учитывать при выборе режима термической обработки
...
В слитках это зерно измельчается при последующей обработке давлением, а фасонные отливки из легированной стали для устранения нежелательных последствий перегрева приходится после гомогенизационного
...
Если время отжига увеличить настолько, чтобы концентрация кремния и марганца в обоих образцах выровнялась, то и концентрация углерода также будет одинаковой
...
Если сплав в равновесном состоянии не должен быть однофазным, избыточные фазы, которые не способны полностью раствориться при температуре гомогенизации, могут коагулировать и округляться с увеличением длительности отжига
...
Для перевода неравновесного избытка фаз в твердый раствор выбирают такую температуру гомогенизационного отжига, чтобы в металле основе растворимость компонентов, входящих в избыточные фазы, была высокой
...
В многокомпонентном сплаве при этой температуре может оказаться низкой растворимость компонентов, которые не входят в избыточные неравновесные фазы и находятся после кристаллизации в основном твердом растворе
...
Эти элементы при быстрой кристаллизации слитков непрерывного литья и тонкостенных отливок полностью или частично входят в твердый раствор на базе алюминия
...
Поэтому при гомогенизационном отжиге слитков из пересыщенного марганцем, хромом и цирконием твердого раствора выделяются интерметаллиды, содержащие соответствующие элементы
...
Если она окажется выше температуры нагрева под закалку, то деформированный полуфабрикат после полной термической обработки получается в нерекристаллизованном состоянии и поэтому с повышенной прочностью
...
Высокая температура и большие выдержки при гомогенизационном отжиге слитков обусловливают коагуляцию продуктов распада пересыщенного раствора, и плотность выделений алюминидов уменьшается
...
В результате снижается температура начала рекристаллизации деформированных полуфабрикатов, и если она окажется ниже температуры нагрева под закалку, то пресс
...
Таким образом, чтобы обеспечить рассмотренное полезное действие гетерогенизации структуры слитков, следует подобрать режим их отжига, обеспечивающий необходимую дисперсность и плотность выделений алюминидов переходных металлов
...
При нагреве под обработку давлением эти грубые выделения полностью не растворяются, вытягиваются в направлении главной деформации и снижают механические свойства, особенно показатели пластичности, в поперечном направлении
...
При охлаждении слитков легированных сталей с температуры гомогенизационного отжига на воздухе может произойти полная или частичная закалка на мартенсит поверхностных слоев
...
При вакансионном механизме диффузии в тех участках твердого раствора, откуда уходят наиболее быстро диффундирующие атомы, появляются избыточные вакансии и возникает диффузионная пористость
...
Увеличение пористости при обычном гомогенизационном отжиге по абсолютной величине весьма невелико и вряд ли значительно сказывается на свойствах изделий, особенно в тех случаях, когда поры завариваются при горячей пластической деформации
...
При выборе режима отжига слитка показатели пластичности следует измерять не при комнатной температуре, а при температуре первой операции горячей обработки давлением
...
Если цель гомогенизационного отжига — повысить пластичность, то за оптимальное время гомогенизации можно принять время полного растворения неравновесного избытка фаз
...
Повышение пластичности слитков легированных сталей, алюминиевых и других сплавов уменьшает брак по трещинам при первой операции горячей обработки давлением, позволяет увеличить степень деформации, особенно на первых обжатиях, повысить скорость деформирования, улучшает состояние кромки
...
Хотя при горячей обработке давлением и происходит коренное изменение строения сплава, но оно все же недостаточно, чтобы полностью устранить влияние литой структуры на его технологичность при последующей холодной обработке давлением
...
Наследственность литой структуры бывает весьма устойчивой и сказывается на служебных свойствах изделий, несмотря на то, что в технологическом цикле структура сплава испытывает такие мощные воздействия, как обработка давлением, закалка, отпуск и другие виды обработки
...
Гомогенизационный отжиг сталей, требующий большого расхода топлива и сопровождающийся значительными потерями металла на окалину, применяют лишь к высококачественным легированным сталям ответственного назначения
...
Слитки большинства деформируемых алюминиевых сплавов подвергают гомогенизационному отжигу для улучшения обрабатываемости давлением и повышения механических свойств полуфабрикатов
...
Если гомогенизационный отжиг позволяет существенно увеличить скорость обработки давлением, например прессования, то затраты на его проведение всегда с лихвой окупаются, так как повышается производительность дорогих и сложных прессов
...
ГОМОГЕНИЗАЦИЯ С НАГРЕВОМ ВЫШЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НЕРАВНОВЕСНОГО СОЛИДУСА В некоторых случаях степень гомогенизации, проводимой при температурах вблизи неравновесного солидуса, но ниже его, может оказаться недостаточной
...
Необходимая полнота гомогенизации при этом или вообще не достигается, или достигается при таких длительных выдержках, которые неприемлемы в производстве
...
В этой связи рассмотрим условия, в которых находится слиток во время гомогенизационного отжига при температуре выше неравновесного, но ниже равновесного солидуса, например при температуре
...
Таким образом, нагрев выше неравновесного, но ниже равновесного солидуса не вызывает пережога при оплавлении, так как участки расплава исчезают в процессе изотермической выдержки при гомогенизационном отжиге
...
Причиной сильного ускорения гомогенизации при отжиге с нагреванием до температур выше неравновесного солидуса является не присутствие жидкой фазы, а увеличение коэффициентов диффузии легирующих элементов с повышением температуры
...
Ведущим звеном процесса растворения фаз ниже и выше неравновесного солидуса является диффузионный отвод атомов легирующих элементов от межфазной границы в центральную зону дендритной ячейки
...
Гомогенизация при температурах выше неравновесного солидуса значительно сокращает продолжительность отжига, обеспечивающего необходимую технологическую пластичность при обработке давлением
...
Растворимость водорода в расштаве намного больше, чем в кристаллах, и поэтому водород из пересыщенного им твердого раствора устремляется в жидкую фазу, появляющуюся при нагревании слитка выше точки неравновесного солидуса
...
Последующая сравнительно медленная изотермическая кристаллизация неравновесных включений расплава приводит к выделению из него водорода, образующего газовые поры
...
Могут ли полностью завариваться эти поры при горячей деформации слитка и каково их влияние на эксплуатационные свойства изделий — еще точно не установлено
...
При пластической деформации кристаллические решетки зерен приобретают преимущественную пространственную ориентировку — возникает текстура деформации
...
Возникновение текстуры является одним из важнейших следствий кристаллографической направленности скольжения в каждом зерне по определенным плоскостям и направлениям пространственной решетки, так как эти направления закономерно поворачиваются по отношению к осям деформации изделия
...
Если текстура волочения характеризуется пространственной ориентировкой определенного кристаллографического направления, вокруг которого кристалл может быть как угодно повернут, то текстура прокатки характеризуется преимущественной ориентировкой и кристаллографического направления, и кристаллографической плоскости
...
В алюминии, имеющем значительно более высокую энергию дефектов упаковки, дислокации легко совершают поперечное скольжение, и поэтому в нем наблюдается текстура
...
Если текстура волочения характеризуется пространственной ориентировкой определенного кристаллографического направления, вокруг которого кристалл может быть как угодно повернут, то текстура прокатки характеризуется преимущественной ориентировкой и кристаллографического направления, и кристаллографической плоскости
...
Таким образом, с увеличением степени пластической деформации растет плотность дислокаций и избыток дислокаций одного знака, может формироваться ячеистая структура, увеличивается концентрация точечных дефектов и дефектов упаковки
...
Рост показателей сопротивления деформированию и снижение показателей пластичности с увеличением степени предварительной Мподной деформации происходят в результате повышения плотности дислокаций
...
В то время как механические свойства при больших деформациях изменяются в несколько или десятки раз, электросопротивление у чистых металлов обычно возрастает на
...
ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПРИ ДОРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИОННОМ ОТЖИГЕ Холодная обработка давлением приводит металл в неравновесное состояние с повышенной свободной энергией
...
Восстановительные процессы сводятся в основном к уменьшению общего количества дефектов кристаллической решетки и перераспределению их в кристаллитах с образованием более равновесных конфигураций
...
У большинства промышленных металлов и сплавов, исключая легкоплавкие, при комнатной температуре подвижность атомов недостаточна, чтобы обеспечить активное развитие восстановительных процессов, уменьшающих свободную энергию наклепанного материала
...
В зависимости от температуры и продолжительности отжига в холоднодеформированном металле протекают различные структурные изменения, которые подразделяют на процессы возврата и процессы рекристаллизации
...
Совокупность любых самопроизвольных процессов изменения плотности и распределения дефектов в деформированных кристаллах до начала рекристаллизации называют возвратом
...
Этот собирательный термин, относящийся к весьма разным по своему механизму явлениям, используют в связи с тем, что некоторые свойства наклепанного металла при дорекристаллнзационном отжиге частично или полностью возвращаются к значениям свойств перед холодной деформацией
...
Отдых Наши знания о механизме отдыха базируются главным образом не на прямых структурных наблюдениях поведения дефектов кристаллов, а на результатах изучения кинетики изменения электросопротивления, выделения накопленной при наклепе энергии и других косвенных данных
...
Совокупность любых самопроизвольных процессов изменения плотности и распределения дефектов в деформированных кристаллах до начала рекристаллизации называют возвратом
...
Этот собирательный термин, относящийся к весьма разным по своему механизму явлениям, используют в связи с тем, что некоторые свойства наклепанного металла при дорекристаллнзационном отжиге частично или полностью возвращаются к значениям свойств перед холодной деформацией
...
Эксперименты с медью и золотом, деформированными при температуре жидкого гелия, показали, что уменьшение электросопротивления начинается уже при температуре около —
...
С повышением температуры на кривой изменения электросопротивления имеется несколько перегибов, свидетельствующих о разных стадиях отдыха, разных механизмах процессов уменьшения накопленной при деформации энергии
...
Прямое наблюдение дислокационной структуры при комнатной температуре в алюминиевой фольге, деформированной непосредственно в электронном микроскопе, показало, что при отдыхе происходит лишь небольшое перераспределение дислокаций, а плотность дислокаций существенно не уменьшается
...
По всей видимости, после холодной обработки давлением наиболее важным структурным изменением при отдыхе металлов и сплавов технической чистоты является уменьшение избыточной концентрации вакансий
...
Астеризм обусловлен тем, что ориентация решетки в деформированном, например изогнутом, кристалле непрерывно меняется и соответствующие рентгеновские рефлексы оказываются размытыми
...
при отжиге изогнутых кристаллов каменной соли, можно трактовать как самопроизвольное разделение кристалла во время возврата на слегка разориентированные фрагменты
...
При этом под областью разрежения от одной дислокации оказывается область сгущения от другой дислокации, и поля упругих напряжений дислокаций в значительной мере взаимно компенсируются
...
Для этого необходимо переползание, а оно состоит в достраивании или растворении кромок неполных атомных плоскостей и обеспечивается медленным диффузионным процессом
...
Простые границы наклона, состоящие из одних краевых дислокаций, и соответствующие им субзерна в виде параллельных пластинок, проходящих через весь кристалл, наблюдают обычно только при отжиге после деформации, когда действует одна система скольжения
...
Субзерна, образующиеся при отжиге после холодной деформации поликристаллического металла, обычно более или менее равноосны, но имеют криволинейные границы
...
Размытые, плохо оформленные ячейки полностью окружаются границами, объемные стенки ячеек становятся более узкими, плоскими, тело ячеек еще больше очищается от дислокаций и ячейки постепенно превращаются в хорошо оформленные субзерна
...
Под микроскопом они обнаруживаются в виде цепочек ямок травления, каждая из которых соответствует месту выхода на поверхность шлифа дислокации внутри малоугловой границы
...

Электроэрозионная обработка металлов
Справочник газосварщика и газорезчика
Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций: Учеб. пособие
Теория термической обработки металлов. Учебник
Новые сварочные источники питания: Сб. науч. тр.
Общетехнический справочник
Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Теория термической обработки металлов. Учебник