Теория термической обработки металлов. Учебник

Листать книгу

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

скачать книгу Теория термической обработки металлов. Учебник

Несмотря на многочисленность исследований отпуска с широким привлечением рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии, измерений разнообразных физических свойств, до сих пор трактовки отдельных важных процессов, происходящих
...
Причины этого — многообразие параллельно идущих структурных изменений, высокая дисперсность выделений на ранних стадиях отпуска и трудность расшифровки структуры таких выделений
...
При нагреве после закалки вследствие увеличивающейся подвижности атомов создаются условия для процессов, изменяющих структуру стали в направлении к более равновесному состоянию
...
Закономерности распада мартенсита во многом сходны с закономерностями распада пересыщенного раствора при старении сплавов, подвергающихся закалке без полиморфного превращения
...
Распад мартенсита в зависимости от температуры и продолжительности отпуска проходит через стадии предвыделения, выделения промежуточных мета стабильных карбидов, выделения цементита и коагуляции
...
К процессам отпуска будем относить совокупность любых структурных изменений при нагреве после закалки на мартенсит, а не только распад пересыщенного раствора
...
Во всех таких материалах при мартенситном превращении возникает повышенная плотность дислокаций, в результате чего оказывается возможным проводить отпуск, при котором структурные изменения состоят только из полигонизационных и рекристал
...
Отпуск углеродистых сталей Характер структурных изменений при отпуске углеродистых сталей зависит от температуры и продолжительности отпуска и содержания углерода в стали
...
Сегрегации углерода образуются на структурных несовершенствах при комнатной температуре сразу после закалки и даже в период закалочного охлаждения от температуры Ма до комнатной
...
Образование кластеров углерода можно трактовать как зонную стадию распада раствора, аналогичную концентрационному расслоению при старении твердых растворов замещения
...
Так как выделившиеся при низких температурах карбидные частицы чрезвычайно мелки, то они находятся в метастабильном коллоидном равновесии с окружающим их раствором, содержащим избыток углерода
...
В первые моменты отпуска карбидные выделения еще малочисленны и поэтому не являются эффективными стопорами для малоугловых границ и отдельных дислокаций
...
Из сказанного видно, что при отпуске закаленной углеродистой стали протекают разнообразные процессы, которые по времени и температурному интервалу своего развития накладываются один на другой
...
Это подразделение, основанием для которого в свое время послужил анализ объемных изменений при отпуске, весьма условно, но как первое приближение его можно принять
...
При выдержке в этом интервале длина закаленных образцов среднеи высокоуглеродистых сталей увеличивается и тем больше, чем выше содержание углерода в стали
...
Причиной этого является выделение карбидов из остаточного ауетенита и обеднение его углеродом и легирующими элементами при высокотемпературном отпуске
...
По аналогии с дисперсионным твердением алюминиевых, медных и других сплавов этот процесс термообработки был назван старением, а так как исходной структурой является мартенсит, то сами стали были названы мартенситно
...
По аналогии с дисперсионным твердением алюминиевых, медных и других сплавов этот процесс термообработки был назван старением, а так как исходной структурой является мартенсит, то сами стали были названы мартенситно
...
При длительных выдержках полукогерентные выделения промежуточных интерметаллидов сменяются более грубыми некогерентными выделениями стабильных фаз Лавеса типа Ре
...
Распад мартенсита, казалось бы, должен приводить к дисперсионному твердению, и в общем случае зависимость прочностных свойств стали от температуры отпуска должна быть качественно такая же, как и при старении цветных сплавов
...
Почему же распад мартенсита с выделением мелких частиц карбидов при низкотемпературном отпуске закаленной стали не вызывает сильного дисперсионного твердения аналогично дисперсионному твердению алюминиевых и других стареющих сплавов
...
При длительных выдержках полукогерентные выделения промежуточных интерметаллидов сменяются более грубыми некогерентными выделениями стабильных фаз Лавеса типа Ре
...
В разных температурных интервалах преобладает действие разных факторов разупрочнения в соответствии с интенсивностью развития тех или иных структурных изменений
...
В высокоуглеродистых сталях, содержащих значительное количество остаточного аустенита, распад его с выделением карбида задерживает падение твердости, а в интервале температур
...
Так как упрочняющий отпуск закаленной углеродистой стали не имеет практического значения, то часто с отпуском любых сталей связывают представление об обязательном смягчении, хотя, как будет показано ниже, это представление ошибочно
...
В разных температурных интервалах преобладает действие разных факторов разупрочнения в соответствии с интенсивностью развития тех или иных структурных изменений
...
В высокоуглеродистых сталях, содержащих значительное количество остаточного аустенита, распад его с выделением карбида задерживает падение твердости, а в интервале температур
...
Так как упрочняющий отпуск закаленной углеродистой стали не имеет практического значения, то часто с отпуском любых сталей связывают представление об обязательном смягчении, хотя, как будет показано ниже, это представление ошибочно
...
Для таких изделий, как мерительный инструмент высокого класса точности и прецизионные подшипники, недопустимы изменения размеров даже на насколько микронов
...
Квазиэвтектоидную сорбитную структуру можно получить нормализацией непосредственно из аустенита при охлаждении стали, причем достигают твердости, равной твердости стали после высокого отпуска
...
В противном случае после высокого отпуска внутренние слои при одинаковой твердости будут иметь меньшую ударную вязкость, чем внешние слои, так как первые будут содержать пластинчатый цементит, а вторые — точечный или зернистый
...
Если при охлаждении не было полностью подавлено выделение избыточного феррита во внутренних слоях, то понижается не только ударная вязкость, но и предел прочности, твердость и особенно усталостная прочность
...
Скорость охлаждения с температуры отпуска не влияет на механические свойства углеродистых сталей, и если не опасны термические напряжения, то можно проводить ускоренное охлаждение
...
Этот процесс состоит в том, что в условиях непрерывного потока продукции прокатного стана прокат интенсивно охлаждается водой непосредственно на выходе из стана
...
Дополнительное по сравнению с обычной закалкой упрочнение проката происходит благодаря тому, что в условиях интенсивного теплоотвода сразу по выходе из прокатного стана затруднено развитие рекристаллизации деформированного аусте
...
Вторичное твердение В сталях с добавками титана, молибдена, ванадия или вольфрама при повышении температуры отпуска после обычного разупрочнения, вызванного распадом мартенсита и коагуляцией частиц цементита, твердость возрастает
...
Дополнительное по сравнению с обычной закалкой упрочнение проката происходит благодаря тому, что в условиях интенсивного теплоотвода сразу по выходе из прокатного стана затруднено развитие рекристаллизации деформированного аусте
...
Вязкость матрицы, не содержащей углерода, и высокая дисперсность однородно распределенных выделений интерметаллидов обусловливают очень большую сопротивляемость распространению трещин, а это ценнейшая характеристика современного высокопрочного конструкционного материала
...
Возможно, что важную роль здесь играет предпочтительное выделение по границам исходных аустенитных зерен пластинок карбида, около которых возникают пики напряжений, облегчающих разрушение
...
Поскольку эту хрупкость в сталях обычной промышленной чистоты не научились устранять, то средний отпуск, как правило, не используют, хотя он и обеспечивает получение высокого предела текучести
...
Так как высокий отпуск широко применяют к разнообразным конструкционным сталям, то обратимую отпускную хрупкость особенно подробно изучали на протяжении многих десятилетий
...
Количественная оценка склонности стали к отпускной хрупкости По величине ударной вязкости, измеренной при одной, обычно комнатной температуре, нельзя оценивать склонность стали к отпускной хрупкости
...
Если склонность стали к отпускной хрупкости оценивать по результатам испытаний только при одной температуре, то можно встретиться со следующими случаями
...
Если склонность стали к отпускной хрупкости оценивать по результатам испытаний только при одной температуре, то можно встретиться со следующими случаями
...
Важнейшим является тот факт, что легированные стали очень высокой чистоты совершенно не склонны к отпускной хрупкости, которая вызывается присутствием в промышленных сталях разных примесей, прежде всего фосфора, олова, сурьмы и мышьяка
...
Сталь в состоянии отпускной хрупкости имеет структуру, состоящую из феррита и карбида, а разрушение при ударных испытаниях происходит преимущественно по границам исходных аустенитных зерен
...
Оно, хотя и в меньшей степени, проявляется у сталей с бейнитной структурой и еще слабее — у сталей с перлитной структурой, причем во всех случаях охрупчивание обратимо
...
Роль примесей Поскольку отпускная хрупкость в очень чистой стали не возникает и непременным условием ее развития является присутствие вредных примесей — Р, ЭЬ, Бп и Аэ, то для понимания природы и основных закономерностей развития хрупкости необходимо прежде всего установить поведение этих элементов при отпуске
...
Об этом свидетельствовала повышенная травимость границ зерен растворами пикриновой кислоты в состоянии отпускной хрупкости, Гипотеза о ведущей роли сегрегации примесей полностью подтвердилась в последние годы в блестящей серии работ, в которых был использован метод оже
...
Этим методом была выявлена сегрегация фосфора и других примесных элементов на поверхности разрушения стали в состоянии отпускной хрупкости, измерена их концентрация
...
Сталь в состоянии отпускной хрупкости имеет структуру, состоящую из феррита и карбида, а разрушение при ударных испытаниях происходит преимущественно по границам исходных аустенитных зерен
...
У стали, загрязненной фосфором, при достаточно высокой температуре отпуска величина Тх проходит через максимум после Достижения равновесной концентрации фосфора на межзеренной границе
...
Это обусловлено тем, что длительный отпуск приводит к разупрочнению тела зерен при неизменном сопротивлении межзеренному разрушению, а снижение предела текучести, как следует из схемы на рис
...
В стали, загрязненной сурьмой, с увеличением времени отпуска Тх не проходит через максимум, так как сурьма, диффундирующая намного медленнее фосфора, после разупрочнения при отпуске еще продолжает сегрегировать на границы, снижая здесь хрупкую прочность
...
С ростом температуры диффузионный процесс образования зернограничной сегрегации ускоряется и одновременно уменьшается абсолютная величина равновесной сегрегации, размываемой тепловым движением
...
С учетом всего этого фосфор следует считать наиболее вредной примесью, и для уменьшения отпускной хрупкости от него необходимо очищать сталь в первую очередь
...
При этом сами легирующие элементы, не образующие равновесных сегрегации в сталях высокой чистоты, в присутствии вредных примесей сегрегируют к границам зерен
...
Предполагается, что если атомы примеси и легирующего элемента сильнее взаимно притягиваются, чем атомы этой же примеси и железа, то сегрегация примеси и легирующего элемента будет взаимно усилена
...
Снижение химического потенциала никеля в обогащенном сурьмой слое обусловливает подвод атомов никеля к границе, который, снижая здесь химический потенциал сурьмы, усиливает ее сегрегацию
...
Хромоникелевая сталь, загрязненная фосфором, обладает значительно большей склонностью к обратимой отпускной хрупкости, чем никелевая, главным образом из
...
Роль границ аусшенитных зерен Предпочтительное разрушение стали, находящейся в состоянии отпускной хрупкости, по границам исходных аустенитных зерен первоначально объясняли сегрегацией вредных примесей к этим границам в период аустенитизации
...
Чем крупнее исходные зерна аустенита, тем ниже Тх в состоянии отпускной хрупкости, так как при крупном зерне развивающаяся межкристаллитная трещина реже меняет свое направление
...
При разработке высокопрочных сталей с большим пределом текучести целесообразно во избежание усиления отпускной хрупкости снижать допустимый предел содержания вредных примесей
...
Так как дефекты кристаллической решетки сильно влияют на формирование структуры сплавов при фазовых превращениях, то пластическую деформацию перед фазовыми превращениями или в период их развития можно использовать для создания оптимальной структуры термически обработанного сплава
...
Например, если пластическая деформация проводится после всех операций термообработки, то мы имеем дело не е ТМО, а с обычной термообработкой и последующей обработкой давлением
...
Такая пластическая деформация, например холодная прокатка после старения, может создать наклеп, повысить прочностные свойства, но она не влияет на формирование структуры при фазовых превращениях, так как эти превращения прошли до деформации
...
Если пластическая деформация была проведена до термообработки, но не оказала определяющего влияния на формирование окончательной структуры сплава при фазовых превращениях, то такое сочетание пластической деформации и последующей термообработки также нельзя относить к ТМО
...
Например, холодная прокатка с последующим нагревом под закалку, при котором проходит рекристаллизация, не являются составными частями ТМО, так как рекристаллизованная структура характеризуется низкой плотностью несовершенств кристаллического строения
...
Процессы пластической деформации и термической обработки при ТМО могут быть совмещены в одной технологической операции, но могут проводиться и в разное время, например с разрывом в несколько суток
...
Так как дефекты кристаллической решетки сильно влияют на формирование структуры сплавов при фазовых превращениях, то пластическую деформацию перед фазовыми превращениями или в период их развития можно использовать для создания оптимальной структуры термически обработанного сплава
...
Например, если пластическая деформация проводится после всех операций термообработки, то мы имеем дело не е ТМО, а с обычной термообработкой и последующей обработкой давлением
...
Такая пластическая деформация, например холодная прокатка после старения, может создать наклеп, повысить прочностные свойства, но она не влияет на формирование структуры при фазовых превращениях, так как эти превращения прошли до деформации
...
Если пластическая деформация была проведена до термообработки, но не оказала определяющего влияния на формирование окончательной структуры сплава при фазовых превращениях, то такое сочетание пластической деформации и последующей термообработки также нельзя относить к ТМО
...
Прежде чем приступать к анализу изменений структуры и свойств металла при ТЛЮ, необходимо рассмотреть, как формируется структура при горячей обработке давлением
...
Оказалось, что истинная структура, формирующаяся непосредственно в процессе горячей деформации, часто сильно искажена рекристаллизацией, проходящей во время охлаждения металла с температуры окончания горячей деформации
...
Так как сопротивление деформированию реагирует на структурные изменения, то ценную информацию о сущности процессов, происходящих при горячей деформации, можно также получить, анализируя форму кривых истинное напряжение
...
Прежде чем приступать к анализу изменений структуры и свойств металла при ТЛЮ, необходимо рассмотреть, как формируется структура при горячей обработке давлением
...
Оказалось, что истинная структура, формирующаяся непосредственно в процессе горячей деформации, часто сильно искажена рекристаллизацией, проходящей во время охлаждения металла с температуры окончания горячей деформации
...
СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ВО ВРЕМЯ ГОРЯЧЕЙ ДЕФОРМАЦИИ На начальных этапах горячей деформации всегда происходит деформационное упрочнение, связанное с повышением плотности дислокации
...
Восстановительными, разупрочняющими процессами, уменьшающими плотность дислокаций во время горячей деформации, могут быть только возврат или возврат и рекристаллизация
...
СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ВО ВРЕМЯ ГОРЯЧЕЙ ДЕФОРМАЦИИ На начальных этапах горячей деформации всегда происходит деформационное упрочнение, связанное с повышением плотности дислокации
...
Восстановительными, разупрочняющими процессами, уменьшающими плотность дислокаций во время горячей деформации, могут быть только возврат или возврат и рекристаллизация
...
С понижением температуры или повышением скорости деформации восстановительные процессы возврата в расчете на одну и ту же величину деформации успевают проходить в меньшей степени и поэтому стадия установившегося течения наступает позднее
...
На установившейся стадии субзерна остаются равноосными вплоть до очень больших деформаций, в то время как зерна сильно вытягиваются в направлении течения
...
Чем выше температура и ниже скорость деформации, тем меньше напряжение течения на стадии установившегося течения, меньше общая плотность дислокаций и крупнее субзерна
...
При холодной деформации единственный механизм динамического возврата — поперечное скольжение дислокаций, которое позволяет дислокациям обходить барьеры и тем самым уменьшает коэффициент деформационного упрочнения
...
При горячей деформации динамический возврат, кроме поперечного скольжения, включает еще и переползание дислокаций, в связи с чем становится возможной реполигонизация и поддерживается постоянной общая плотность дислокаций, т
...
Поскольку поперечное скольжение и переползание дислокаций являются главными элементарными процессами динамического возврата при горячей деформации, а с увеличением энергии дефектов упаковки и соответственно с уменьшением ширины растянутых дислокаций протекание этих процессов облегчается, то динамический возврат металлов с более высокой энергией дефектов упаковки идет интенсивнее и приводит к образованию более совершенной субструктуры с более крупными субзернами, чем в металле с низкой энергией дефектов упаковки
...
Снижение этого напряжения может быть также вызвано коагуляцией выделений, которой способствует ускоренная диффузия растворенного элемента по дислокационным стенкам
...
Следовательно, критическая степень деформации, соответствующая началу динамической рекристаллизации, несколько меньше деформации, соответствующей пику истинного напряжения течения
...
Динамическая рекристаллизация отличается от статической тем, что появившиеся рекристаллизованные зерна с низкой плотностью дислокаций во время своего роста постепенно наклёпываются из
...
Участки, рекристаллизовавшиеся в первую очередь, начинают наклёпываться раньше и в них быстрее достигается критическая плотность дислокаций, необходимая для зарождения новых рекристаллизованных зерен, которые затем наклёпываются, и т
...
Многократно чередующиеся циклы динамической рекристаллизации и наклепа рекристаллизованных зерен соответствуют установившейся стадии с неизменным средним размером зерна
...
Наклеп рекристаллизованных зерен уменьшает разность в плотности дислокаций по обе стороны от мигрирующей границы, а так как эта разность является движущей силой миграции, то скорость роста рекристаллизованных зерен уменьшается
...
При малой скорости деформации цикл рекристаллизации успевает закончиться раньше, чем в участках, рекристаллизованных в первую очередь, будет достигнута критическая плотность дислокаций и начнется новый цикл рекристаллизации
...
Так как эти процессы в разных участках макрообъема образца в силу разных, в том числе случайных причин перестают совпадать по фазе, то осцилляция напряжения течения уменьшается и кривая
...
При больших скоростях деформации скорость увеличения плотности дислокаций больше скорости рекристаллизации, и до окончания первого цикла рекристаллизации достигается критическая плотность дислокаций, т
...
При сильном развитии динамического возврата критическая плотность дислокаций, необходимая для зарождения центров рекристаллизации, может быть не достигнута вплоть до самых больших степеней деформации, и тогда динамическая рекристаллизация вообще не начнется
...
При малой скорости деформации цикл рекристаллизации успевает закончиться раньше, чем в участках, рекристаллизованных в первую очередь, будет достигнута критическая плотность дислокаций и начнется новый цикл рекристаллизации
...
Так как эти процессы в разных участках макрообъема образца в силу разных, в том числе случайных причин перестают совпадать по фазе, то осцилляция напряжения течения уменьшается и кривая
...
При больших скоростях деформации скорость увеличения плотности дислокаций больше скорости рекристаллизации, и до окончания первого цикла рекристаллизации достигается критическая плотность дислокаций, т
...
К промышленным сплавам, в которых при достаточно большой горячей деформации возникает динамическая рекристаллизация, относятся углеродистые и легированные стали в аустенитном состоянии, жаропрочные никелевые сплавы и латуни
...
Критическая степень деформации, необходимая для начала динамической рекристаллизации, увеличивается с ростом скорости деформации и с понижением температуры
...
Таким образом, в зависимости от типа металла, состава сплава, температуры, степени и скорости деформации мы можем иметь дело при горячей обработке давлением только с динамическим возвратом или и с ним, и с динамической рекристаллизацией
...
СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПО ОКОНЧАНИИ ГОРЯЧЕЙ ДЕФОРМАЦИИ На любой стадии горячей деформации металл имеет повышенную плотность дислокаций, которая служит термодинамическим стимулом для восстановительных процессов после окончания деформации
...
В этом случае наклеп к моменту окончания деформации еще слишком мал, чтобы при последеформационной выдержке стала возможной статическая рекристаллизация, и последеформационное разупрочнение идет только за счет статического возврата
...
К промышленным сплавам, в которых при достаточно большой горячей деформации возникает динамическая рекристаллизация, относятся углеродистые и легированные стали в аустенитном состоянии, жаропрочные никелевые сплавы и латуни
...
Критическая степень деформации, необходимая для начала динамической рекристаллизации, увеличивается с ростом скорости деформации и с понижением температуры
...
С повышением скорости горячей деформации до заданной степени растет плотность дислокаций и в результате ускоряется статическая рекристаллизация при последеформационной выдержке
...
В инкубационный период проходит только статический возврат, который развивается несколько быстрее и приводит к большему разупрочнению по сравнению с предыдущим случаем
...
С повышением скорости горячей деформации до заданной степени растет плотность дислокаций и в результате ускоряется статическая рекристаллизация при последеформационной выдержке
...
В инкубационный период проходит только статический возврат, который развивается несколько быстрее и приводит к большему разупрочнению по сравнению с предыдущим случаем
...
Многие высокоугловые границы рекристаллизованных зерен, по обе стороны которых резко различна плотность дислокаций, мигрировали в сторону более наклепанных зерен при горячей деформации и могут продолжать такую миграцию сразу по окончании деформации
...
Новым является то, что метадинамическая рекристаллизация приводит к полному разупрочнению за время меньше инкубационного периода статической рекристаллизации, которая поэтому не идет
...
Чем больше степень горячей деформации до начала стадии установившегося течения, тем быстрее проходит разупрочнение при последеформационной выдержке и мельче рекристаллизован
...
Увеличение степени деформации на стадии установившегося течения не влияет ни на скорость разупрочнения, ни на размер зерна при последеформационной выдержке
...
Зерна, сформировавшиеся при последеформационной выдержке, отличаются от зерен, возникших на стадии динамической рекристаллизации, отсутствием субструктуры и менее извилистыми границами
...
Вклад трех рассмотренных восстановительных процессов в последеформационное разупрочнение зависит от степени деформации, что схематично изображено на рис
...
На этой схеме ее — критическая степень горячей деформации, необходимой для начала статической рекристаллизации, еА — деформация в момент начала динамической рекристаллизации, еу — деформация, соответствующая началу стадии установившегося течения
...
В заключение рассмотрим возможные комбинации динамических и статических восстановительных процессов при горячей обработке давлением в промышленных условиях
...
Если между проходами статическая рекристаллизация не идет и наклеп накапливается, то, несмотря на сравнительно небольшую степень деформации за каждый проход, начиная с определенного суммарного обжатия, при горячей прокатке в зоне деформации становится возможной динамическая рекристаллизация х
...

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