Общие сведения по теоретической обработке сталей

В общем случае термообработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки твёрдых сплавов с целью достижения требуемых свойств за счёт изменения внутренней структуры этих материалов. Таким образом, в основе термической обработки лежат структурные изменения при их нагреве и охлаждении. Термическую обработку применяют либо как промежуточную операцию, улучшающую обрабатываемость материалов резанием, давлением, либо как завершающую операцию технического процесса, придающая металлу необходимые физико-механические свойства. При нагреве, выдержке и охлаждении материала в их структуре происходят изменения, которые ведут к изменению свойств материала. После термической обработки структура материала может быть равновесной, либо неравновесной (метастабильной). Равновесная структура соответствует его диаграмме состояния. Основными факторами процесса термической обработки является температура и время, поэтому любой режим термической обработки может быть представлен графиком зависимости T от t.

T_H – температура до которой нагревается материал и выдерживают в течение времени .

Скорость нагрева материала характеризуется углом нагрева α, а скорость охлаждения углом β. Чем выше скорость нагрева и охлаждения, тем больше α и β. Термическая обработка углеродистых сталей включает отжиг, нормализацию, закалку, отпуск и старение. Отжиг заключается в нагреве сталей до определённых температур, с последующей выдержкой и медленным равновесным охлаждением вместе с печь. В процессе отжига, структура сталей приобретает равновесное состояние, т.е. полностью соответствует диаграмме состояния. Если после нагрева и выдержки, охлаждение стали производится не вместе с печью, а на воздухе, то такую операцию называют нормализацией. Закалка – это термическая операция, которая состоит в нагреве углеродистых сталей до температур выше фазовых превращений, с последующим быстрым охлаждением со скоростью выше критической. В результате закалки структура сталей оказывается не равновесной (метастабильной). Отпуск – состоит в нагреве не равновесных температур фазовых превращений с последующей выдержкой и охлаждением. При отпуске метастабильная структура сталей приходит в более равновесное состояние. Самопроизвольный отпуск закалённых сталей с течением времени без нагрева или без значительного нагрева, называется старением. При нагреве, выдержке и охлаждении углеродистых сталей в процессе термообработке, в их структуре могут происходить следующие превращения:

1. Превращение перлита в аустенит (П → А), при нагреве сталей: .

2. Превращение аустенита в перлит (А → П), при медленном равновесном охлаждении стали: .

3. Превращение аустенита в мартенсит (А → М),при быстром охлаждении. Мартенсит – неравновесная (метастабильная) фаза – это пересыщенный твёрдый раствор внедрения углерода в фазе. .

4. Превращение мартенсита в смесь феррита с цементитом, при отпуске закалённых сталей: .

Дата добавления: 2014-01-07