Теория термической обработки металлов. Учебник
| Листать книгу |
|---|
| Листать |
| Страницы:
1 ... 19 ... 57 ... 95 ... 133 ... 171 ... 209 ... 247 ... 285 ... 323 ... 361 ... 391 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 скачать книгу Теория термической обработки металлов. Учебник Как известно, эти металлы ниже некоторой температуры, зависящей от их чистоты, скорости деформации при испытаниях и других факторов, находятся в хрупком состоянии ... Упрочнение при дорекристаллизационном отжиге Давно было замечено, что при низкотемпературном отжиге некоторых металлов и сплавов до начала рекристаллизации значительно повышаются твердость, предел прочности и особенно пределы текучести и упругости ... Упрочнение в температурной области возврата внешне противоречит самому понятию возврата, связанного с частичным снятием наклепа и возвращением свойств к их значениям до деформации ... Упрочнение при дорекристаллизационном отжиге Давно было замечено, что при низкотемпературном отжиге некоторых металлов и сплавов до начала рекристаллизации значительно повышаются твердость, предел прочности и особенно пределы текучести и упругости ... Упрочнение в температурной области возврата внешне противоречит самому понятию возврата, связанного с частичным снятием наклепа и возвращением свойств к их значениям до деформации ... Наиболее общей причиной упрочнения является закрепление подвижных дислокаций в исходном холоднодеформированном материале и в дислокационных стенках, возникших при полигонизации во время отжига ... Меньшая величина упрочнения при дорекристаллизационном отжиге металлов высокой чистоты и рост упрочнения с увеличением содержания примесей, а также некоторых легирующих элементов указывают на то, что дислокации при отжиге закрепляются атомами примесей или легирующих элементов ... В то же время при определениях твердости и предела прочности, характеризующих сопротивление материала большим пластическим деформациям, исходная дислокационная структура сильно изменяется в самом процессе механического испытания ... Теперь можно считать, что повышение предела упругости при дорекристаллизационном отжиге — это весьма общее явление, свойственное металлам и сплавам с любым типом решетки, металлам обычной и высокой чистоты ... Если при холодной деформации электросопротивление уменьшалось, как у хромеля, алюмеля и нейзильбера, то естественно, что отжиг приводит к росту электросопротивления ... АНИЗОТРОПИЯ СВОЙСТВ ОТОЖЖЕННОГО МЕТАЛЛА В рекристаллизованном металле с хаотично ориентированными кристаллитами векторные свойства отдельных монокристаллов статистически усредняются по всем направлениям в макрообъеме поликристалла ... АНИЗОТРОПИЯ СВОЙСТВ ОТОЖЖЕННОГО МЕТАЛЛА В рекристаллизованном металле с хаотично ориентированными кристаллитами векторные свойства отдельных монокристаллов статистически усредняются по всем направлениям в макрообъеме поликристалла ... Возникновение фестонов, называемых также ушами или языками, является результатом разной вытяжки металла по разным направлениям с соответствующим разным утонением стенки стакана ... Текстурованная трансформаторная сталь Важным примером промышленного материала, в котором текстура рекристаллизации полезна, может служить трансформаторная сталь ... При окончательном высокотемпературном отжиге в стабилизированной матрице развивается вторичная рекристаллизация с преимущественным ростом зерен, имеющих ориентацию ... ВЫБОР РЕЖИМОВ ДОРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИОННОГО И РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИОННОГО ОТЖИГА Основные параметры отжига наклепанных металлов и сплавов — температура и продолжительность ... В отдельных случаях, которые будут рассмотрены ниже, важную роль играют Также скорость нагрева до температуры отжига и скорость охлаждения с этой температуры ... Так как листы из алюминия и магналиев составляют большую часть листовой продукции, выпускаемой заводами по обработке легких сплавов, понятно, насколько широко и эффективно используется дорекристаллизационный смягчающий отжиг ... Дорекристаллизационный отжиг этих металлов и сплавов на их основе не только помогает частично снимать деформационное упрочнение, но и снижает температуру перехода из пластичного состояния в хрупкое ... Дорекристаллизационный отжиг часто наряду с повышением пластичности преследует цель уменьшить остаточные напряжения, стабилизировать свойства и повысить стойкость против коррозии ... Поры возникают при отжиге под действием остаточных напряжений и по аналогии с порами, образующимися при ползучести, растут вследствие конденсации вакансий ... Рекристаллизационный отжиг сталей, цветных металлов и сплавов применяют после холодной прокатки листов, лент и фольги, холодного волочения труб, прутков и проволоки, холодной штамповки и других видов холодной обработки давлением ... В производстве полуфабрикатов и изделий из цветных металлов и сплавов рекристаллизационный отжиг как самостоятельная операция термообработки распространен гораздо шире, чем в технологии производства стали ... Так, например, крупнозернистость является причиной появления апельсиновой корки — характерной шероховатости на поверхности изделий после глубокой вытяжки, растяжки и т ... Если же сплав, способен упрочняться при закалке и старении, то скорость охлаждения с температуры рекристаллизационного отжига иногда приходится регламентировать ... В большинстве случаев внутренние напряжения полностью или частично сохраняются в металле после окончания технологического процесса и поэтому называются остаточными напряжениями ... В большинстве случаев внутренние напряжения полностью или частично сохраняются в металле после окончания технологического процесса и поэтому называются остаточными напряжениями ... Удельный объем меняется при термическом сжатии и расширении, кристаллизации расплава, фазовых превращениях в твердом состоянии и изменении химического состава поверхностных слоев ... Если бы термическое расширение или сжатие, кристаллизация расплава и фазовые превращения в твердом состоянии проходили одновременно и в одинаковой степени по всему объему тела, то внутренние напряжения не возникали бы ... Но при нагреве и охлаждении всегда имеется градиент температур по сечению тела, и поэтому указанные выше изменения удельного объема в разных точках металла протекают неодинаково, в результате чего возникают внутренние напряжения ... Внутренние напряжения могут возникнуть практически при любой обработке, причем одна технологическая операция может привести к созданию разных по своему происхождению остаточных напряжений ... Крупные слитки полунепрерывного литья из малопластичных алюминиевых сплавов через некоторое время после окончания литья могут разрушаться от случайных небольших сотрясений или ударов ... Растягивающие остаточные напряжения в поверхностных слоях особенно вредны для деталей, работающих при знакопеременной нагрузке, так как такие напряжения способствуют усталостному разрушению ... Величина коробления тем больше, чем больше различие в степени релаксации остаточных напряжений в разных участках сечения и чем меньше жесткость изделия при изгибе ... Рентгенографический метод позволяет по относительному изменению межплоскостного расстояния оценить остаточные макронапряжения только в поверхностном слое ... Поэтому всегда можно ожидать, что неконтролируемые остаточные напряжения от обработки давлением, литейные, сварочные, закалочные и другие остаточные напряжения могут ухудшить свойства металла и оказаться опасными при его обработке и эксплуатации изделия ... УМЕНЬШЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ОТЖИГЕ Отжиг, уменьшающий напряжения, — это термическая обработка, при которой главным процессом является полная или частичная релаксация остаточных напряжений ... Избыточная энергия в упругодеформированных областях может понизиться без нарушения целостности тела, если разрядка остаточных напряжений произойдет путем пластической деформа ... Нижняя температурная граница уменьшения остаточных напряжений не очень четкая, так как в разных участках тела действуют разнообразные по величине остаточные касательные напряжения ... Напряжения в этом опыте падают вначале быстро, затем все медленнее и медленнее, и, наконец, достигается некоторый практически неизменный уровень напряжений ... Напряжения в нем снижаются потому, что упругая деформация уменьшается при одновременном и равном увеличении пластической деформации, развивающейся в условиях пол ... С увеличением продолжительности отжига они вовлекают в скольжение менее благоприятно расположенные дислокации, помогают дислокациям преодолевать и обходить препятствия ... Идеальна для отжига релаксация напряжений в ее классическом виде, когда медленная пластическая деформация нарастает при одновременном и равном уменьшении упругой деформации так, что линейные размеры в направлении действия сил не изменяются ... Определенной температуре отжига в каждом конкретном изделии соответствует свой конечный уровень остаточных напряжений, по достижении которого увеличивать продолжительность отжига практически бесполезно ... Остаточные напряжения, возникшие в результате холодной обработки давлением, уменьшаются при рекристаллизационном отжиге, основной целью которого является снятие наклепа ... Нагрев для уменьшения остаточных напряжений довольно часто приходится применять как самостоятельную операцию термообработки, которая в этом случае и называется отжигом для уменьшения напряжений ... Использование отжига для уменьшения напряжений лимитируется теми нежелательными структурными и фазовыми изменениями, которые могут произойти при нагреве ... Например, чтобы достаточно полно снять закалочные напряжения в изделиях из термически упрочняемых алюминиевых сплавов, необходимо нагревать их до температур около ... Для полного снятия остаточных макронапряжений после холодной обработки давлением желательно проводить отжиг при таких температурах, при которых протекает рекристаллизация ... Поэтому приходится либо мириться с недостаточно полным снятием остаточных напряжений при низких температурах, либо идти на компромисс, достигая более полного снятия напряжений при некотором ухудшении механических и других свойств ... , вание к деталям — высокая стабильность размеров и формы, то для предотвращения коробления не обязательно добиваться значительного уменьшения остаточных напряжений ... Старинная практика предотвращения коробления таких отливок — вылеживание их на складе при температуре окружающей среды в течение нескольких месяцев и даже нескольких лет ... Это можно объяснить тем, что коробление отливок из серого чугуна вызывается релаксацией главным образом пиковых напряжений в местах их концентрации около пластинок графита ... Оказалось, что медленнее всего напряжения релаксировали в образцах из стали, несколько быстрее — в образцах из чугуна с шаровидным графитом и наиболее быстро — в образцах из серого чугуна с грубыми пластинами графита ... Можно предположить, что при комнатном вылеживании отливок из серого чугуна релаксируют главным образом пиковые напряжения около включений графита, что предотвращает коробление деталей, хотя и мало сказывается на измеряемых средних остаточных напряжениях ... Многомесячное вылеживание отливок из серого чугуна в условиях современного производства трудно использовать как основной способ предотвращения коробления ... Если слитки непрерывного литья из деформируемых алюминиевых сплавов не подвергались гомогенизационному отжигу, то перед разрезкой на мерные заготовки их следует отжечь при ... Временные перегрузки для уменьшения остаточных напряжений Как уже отмечалось, разрядка остаточных напряжений при отжиге происходит только в результате развития пластической деформации ... Для более полного и более быстрого уменьшения остаточных напряжений используют различные временные перегрузки изделия, которые суммируясь с остаточными напряжениями, вызывают пластическую деформацию во всем изделии или в отдельных его участках ... Термоциклирование наиболее целесообразно применять к сплавам, которые содержат фазы с резко различающимися термическими коэффициентами линейного расширения, например к силуминам ... При обработке холодом эти микронапряжения усиливаются и, складываясь с остаточными напряжениями, вызывают при нагреве значительные пластические деформации ... Таким образом, чередование захолаживания до отрицательных температур и последующего нагрева усиливает пластическое течение в микроучастках и этим способствует более полному уменьшению остаточных напряжений ... Метод термоударов состоит в создании при быстром нагреве изделия термических напряжений, которые, вызывая временную перегрузку, способствуют релаксации остаточных напряжений ... Если изменение фазового состава связано только с переменной растворимостью компонентов в твердом состоянии, то основная фаза, в которой растворяется избыточная фаза, стабильна и при низких, и при высоких температурах ... Скорость охлаждения должна быть достаточно мала, чтобы при понижении температуры успели пройти обратные фазовые превращения, в основе которых лежит диффузия ... ТЕРМОДИНАМИКА ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ Как известно, при постоянных температуре и объеме все самопроизвольные процессы в системе идут в сторону уменьшения свободной энергии ... Пренебрегая этими малыми объемными изменениями, можно использовать свободную энергию для анализа закономерностей фазовых превращений в металлах и сплавах ... ТЕРМОДИНАМИКА ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ Как известно, при постоянных температуре и объеме все самопроизвольные процессы в системе идут в сторону уменьшения свободной энергии ... Позднее было установлено, что кристаллизационные процессы образования фаз в твердом состоянии подчиняются тем же общим закономерностям, что и процессы кристаллизации жидкости ... Таким образом, при образовании частицы новой фазы внутри материнской свободная энергия системы, с одной стороны, должна уменьшиться вследствие перехода некоторого объема ... Таким образом, при образовании частицы новой фазы внутри материнской свободная энергия системы, с одной стороны, должна уменьшиться вследствие перехода некоторого объема ... Следовательно, центрами кристаллизации являются только способные к самопроизвольному росту зародыши новой фазы, имеющие размеры не меньше некоторой критической величины якр ... Следовательно, центрами кристаллизации являются только способные к самопроизвольному росту зародыши новой фазы, имеющие размеры не меньше некоторой критической величины якр ... Критический зародыш образуется там, где участок материнской фазы размером не меньше критического обладает повышенной энергией не ниже определенного уровня ... Таким образом, хотя у решетки новой фазы запас свободной энергии меньше, чем у решетки материнской фазы, переход от одной фазы к другой при образовании центра кристаллизации происходит через промежуточное состояние с повышенной свободной энергией, большей, чем у исходной фазы ... Очевидно, чем больше флуктуация по уровню энергии и по размерам в кристалле участка с повышенной энергией, тем меньше вероятность флуктуации в пределах исходной фазы ... Следовательно, чем больше степень переохлаждения, тем меньшая по уровню энергии и геометрическим размерам требуется флуктуация, на базе которой образуется критический зародыш, и тем больше число таких флуктуации ... Поэтому с ростом степени переохлаждения увеличивается число критических зародышей, возникающих в единицу времени в единице объема в результате флуктуации энергии ... Следовательно, скорость зарождения центров кристаллизации, зависящую от вероятности образования определенных энергетических флуктуации и вероятности присоединения атомов к критическим зародышам, можно представить следующим выражением ... Таким образом, с одной стороны, с увеличением степени переохлаждения возрастает разность объемных свободных энергий — движущая сила превращения, уменьшаются критический размер зародыша и работа его образования, ... Следовательно, чем больше степень переохлаждения, тем меньшая по уровню энергии и геометрическим размерам требуется флуктуация, на базе которой образуется критический зародыш, и тем больше число таких флуктуации ... Поэтому с ростом степени переохлаждения увеличивается число критических зародышей, возникающих в единицу времени в единице объема в результате флуктуации энергии ... Так как превращение развивается в упругой кристаллической среде, то изменение удельного объема при этом вызывает появление энергии упругой деформации в одной или обеих фазах, что затрудняет превращение и повышает свободную энергию ... Следовательно, в изменение свободной энергии при превращении в твердом состоянии вносит положительный вклад некоторая упругая составляющая АРупр, которую необходимо учесть в выражении ... Максимумы скорости зарождения и линейной скорости роста соответствуют разным степеням переохлаждения, причем восходящая ветвь кривой скорости зарождения сдвинута в сторону больших переохлаждений ... Это не обесценивает наши выводы, полученные для изотермического фазового превращения, так как при непрерывном охлаждении металл проходит через бесчисленное множество степеней переохлаждения ... Чем быстрее охлаждается металл, тем меньше успевает образовываться центров кристаллизации новой фазы при каждой степени переохлаждения и тем сильнее переохлаждается материнская фаза ... Основное отличие фазового превращения при нагреве от превращения при охлаждении — это нарастающее увеличение подвижности атомов при удалении от температуры равновесия двух фаз ... Поэтому с увеличением степени перегрева скорость превращения интенсивно растет вследствие уменьшения размера критического зародыша и работы его образования, а также увеличения подвижности атомов ... Очевидно, чем больше отклонение от среднего состава и больше размер участка с таким отклонением, тем меньше вероятность концентрационной флуктуации в пределах исходной фазы ... Двухфазная же система не может характеризоваться равновесным распределением частиц фаз по их размерам, так как эти частицы беспредельно стремятся к укрупнению — вначале растут за счет исходной фазы, а затем коагулируют соседние частицы, принадлежащие одной фазе ... Необходимость флуктуации концентрации в добавление к флуктуации энергии затрудняет образование центров новой фазы, особенно в тех случаях, когда составы исходной и новой фаз сильно различаются ... Если при фазовом превращении обеспечивается когерентность фаз, то это означает, что соседи любого атома в исходной фазе остаются соседями этого же атома в новой фазе ... Несоответствие двух решеток может быть скомпенсировано за счет когерентных деформаций только в том случае, когда разница в межатомных расстояниях сопрягающихся фаз достаточно мала ... Поэтому чисто когерентная межфазная граница возможна только на сравнительно небольшой поверхности раздела фаз и тем меньшей, чем больше несоответствие их решеток ... При увеличении размера зародыша может быть достигнут момент, когда компенсация несоответствия решеток двух фаз становится энергетически более выгодной не в результате когерентной деформации по всей поверхности раздела, а частично за счет дислокаций ... При большой степени несоответствия решеток двух фаз расстояние между структурными дислокациями настолько уменьшается, что они теряют свою индивидуальность ... Следовательно, при прочих равных условиях работа образования критического зародыша, имеющего когерентные границы, должна быть самой низкой, а скорость образования таких зародышей — наиболее высокой ... Возникающая при указайном процессе кристаллическая решетка новой фазы сопрягается с кристаллической решеткой исходной фазы подобными кристаллическими плоскостями, параметры которых отличаются друг от друга минимально ... Следовательно, при прочих равных условиях работа образования критического зародыша, имеющего когерентные границы, должна быть самой низкой, а скорость образования таких зародышей — наиболее высокой ... ГОМОГЕННОЕ И ГЕТЕРОГЕННОЕ ЗАРОЖДЕНИЕ ФАЗ Зарождение новой фазы, происходящее совершенно случайным образом в разных местах объема исходной фазы, называют гомогенным ... Сами флуктуации энергии и концентрации являются результатом хаотичного теплового движения, и возникновение их в разных участках исходной фазы носит вероятностный характер ... Повышение скорости зарождения на готовых поверхностях раздела при росте переохлаждения объясняется, как и в случае гомогенной кристаллизации, уменьшением размеров критического зародыша и работы его образования ... Поверхностно активные элементы, уменьшающие поверхностное натяжение раствора, должны самопроизвольно концентрироваться, адсорбироваться около его поверхности, так как при этом уменьшается свободная энергия системы ... Самопроизвольное обогащение границ зерен растворенным элементом называют равновесной сегрегацией в отличие от неравновесного повышения концентрации твердого раствора вблизи межзеренных ... Если дендритная ликвация постепенно рассасывается при отжиге, то равновесная сегрегация, наоборот, усиливается с увеличением времени изотермической выдержки ... Атомы растворенного элемента с диаметром, большим, чем у основного металла, будут стремиться попасть в разреженные участки на границе зерен, а атомы растворенного элемента с меньшим диаметром, чем у растворителя, — в участки сгущения на межзеренной границе ... Таким образом, движущей силой равновесной сегрегации является разность в энергии искажений решетки вокруг атома растворенного элемента в объеме кристалла и на межзеренной границе ... Так как вокруг атомов растворенного элемента в объеме кристалла решетка всегда искажена, то, следовательно, всегда существует упругое взаимодействие этих атомов с межзеренной границей ... Из этой аналогии вытекает, что отношение концентраций растворенного элемента в объеме зерна и на межзеренной границе должно быть равно отношению концентраций его в твердом ... Однако надежных количественных предсказаний степени проявления горофильности или горофобности на основе указанного метода сделать нельзя хотя бы потому, что структура границ зерен не тождественна структуре жидкого раствора ... Равновесная сегрегация горофильного элемента или, наоборот, обеднение приграничной зоны горофобным элементом может сильно влиять на зарождение новой фазы по границам зерен, причем в принципе возможно и облегчение, и затруднение здесь фазового превращения ... Особенно важно то, что при незначительном общем содержании горофильного элемента в сплаве концентрация его в растворе на межзеренной границе может быть достаточно велика, чтобы повлиять на фазовое превращение ... Разные плавки сплава одной и той же марки в силу случайных обстоятельств содержат неодинаковое количество неконтролируемых обычными методами анализа горофильных примесей, и поэтому эти плавки могут существенно различаться по скорости зарождения новой фазы на границах зерен ... Из этой аналогии вытекает, что отношение концентраций растворенного элемента в объеме зерна и на межзеренной границе должно быть равно отношению концентраций его в твердом ... |
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