Загальні положення термічної обробки

Однією з важливих проблем сучасного технічного розвитку є поліпшення техніко-економічних показників машин, механізмів і інженерних споруд на основі зниження їх питомої металоємності, а також збільшення експлуатаційної надійності і довговічності. Термічна обробка – найпоширеніший в сучасній техніці спосіб зміни властивостей металів і сплавів. Чим відповідальніша конструкція, тим більше в ній термічно оброблених деталей. За глибиною і різноманітністю структурних змін, що виникають в результаті термічної обробки, з нею не можуть порівнятися ні механічні, ні які-небудь інші види дії на метал. У всьому світі за рівнем використовування в промисловості термічної обробки роблять висновки про технічний рівень і культуру виробництва.

Термічна обробка – це технологічний процес теплової обробки виробів з металів і сплавів з метою зміни їх структури і властивостей в заданому напрямі. Ця мета досягається за допомогою нагріву і витримки при певній температурі протягом заданого часу і подальшого охолоджування. Температуру нагріву сплавів даного складу вибирають, виходячи з їх діаграми стану. Тривалість витримки повинна забезпечити крізне або поверхневе нагрівання виробів, протікання фазових перетворень, розчинення карбідів, коагуляцію фаз і т. п. Швидкість подальшого охолоджування визначає вид термічної обробки.

Основними параметрами термічної обробки є температура і час. До допоміжних параметрів відносяться швидкості нагрівання і охолоджування. Будь-який режим термічної обробки може бути зображений у вигляді графіка в координатах: температура, час.

Основою всіх перетворень при термічній обробці є прагнення системи до мінімуму вільної енергії. Фазові перетворення в сплавах відбуваються унаслідок того, що один стан системи стає менш стабільним в порівнянні з іншим, тобто має велику вільну енергію.

Під час термічної обробки в сталі відбуваються такі основні фазові перетворення:

- фериту і цементиту на аустеніт при нагріванні вище А_С1;

- аустеніту у ферит на цементит при охолоджуванні нижче А_r1;

- аустеніту на мартенсит при охолоджуванні з швидкостями більше критичних;

- мартенситу на ферит і карбіди при його нагріванні нижче А_С1.

Як видно з графіку, наведеного на рис. 8, при температурах вище А₁ якнайменшу вільну енергію має аустеніт, і тому відбувається його утворення при нагріві сталі.

Рисунок 8 - Залежність вільної енергії F від температури для різних структурних складових сталі (А – аустеніт, М – мартенсит, П – перліт)

Нижче за температуру А₁ відбувається зворотне перетворення.

При температурі нижче Т_о вільна енергія перліту мінімальна, але робота, необхідна для переходу аустеніту в мартенсит менше, ніж для утворення перліту. Дана обставина сприяє попередньому утворенню мартенситу, після чого за відповідних умов утворюватиметься ферито-цементитна суміш.

Дата добавления: 2014-01-07