Справочник от Автор24
Найди автора для помощи в учебе
Найти автора
+2

Термическая обработка железоуглеродистых сплавов

Железоуглеродистые сплавы

Определение 1

Железоуглеродистые сплавы – это сплавы железа, которые насыщаются углеродом и другими химическими элементами в процессе доменной плавки или другого металлургического процесса.

Железоуглеродистые сплавы являются основным конструкционным материалом. По физико-механическим свойствам железоуглеродистые сплавы делятся на:

  1. Стали. Сталь является сплавом железа и углерода, содержание которого не превышает 2,14 %. Углеродистая сталь представляет собой ковкий, деформируемый и прочный конструкционный материал, предел прочности которого достигает 1150 мегапаскалей, твердость 285, относительное удлинение составляет 32 %. Стали хорошо поддаются обработке давлением, также резанию и свариваемости.
  2. Чугун. Чугун является сплавом железа и углерода, содержание которого составляет от 2,14 до 6,67 %. В зависимости от структуры чугун может обладать различными свойствами. Например, при зернистой структуре чугун обладает высокой обрабатываемостью, твердостью и прочностью.

Термическая обработка железоуглеродистых сплавов

Самыми распространенными способами термической обработки железоуглеродистых сплавов являются:

  • закалка,
  • отпуск,
  • отжиг,
  • нормализация.

Существуют следующие виды отжига: полный, неполный, диффузионный, рекристаллизационный, изотермический. Полный отжиг заключается в нагреве сплава на 30 - 50 градусов выше, чем критическая точка превращения структуры стали в аустенит и последующем охлаждении до температуры 500-600 градусов по Цельсию для образования перлита и феррита. Скорость охлаждения составляет 50 - 100 градусов в час. Неполный отжиг заключается в нагреве сплава до температуры между верхней и нижней критическими точками и последующем охлаждении. Для легированных сталей применяется изотермический отжиг, который состоит в нагреве выше, чем верхняя критическая точка избыточного аустенита, выдержке, охлаждении ниже критической точки, выдержке, которой достаточно для полного превращения в перлит аустенита.

Диффузионный отжиг заключается в нагреве до такой температуры, которая существенно выше превосходящих критических точек, и длительной выдержке. Данный способ термической обработки используется для литого материала и обеспечения получения равновесной структуры. Благодаря диффузионному отжигу достигается однородность свойств готового изделия по его объему, особенно улучшаются механические свойства в поперечном направлении. Диффузионный отжиг состоит из следующих процессов:

«Термическая обработка железоуглеродистых сплавов» 👇
Помощь автора по теме работы
Найти автора
Скидки на первый заказ
Все промокоды
Собрали более 72 000 авторов учебных работ
Найти автора
  1. Выравнивание до равновесного химического состава.
  2. Растворение избыточных фаз.
  3. Выделение фазы из пересыщенного твердого раствора.
  4. Рост зерен.
  5. Образование и рост пор.

В начале диффузионного отжига растворяются самые легкоплавкие эвтектики - тройные и четверные. 3атем осуществляется нагрев до двойной эвтектики, завершается процесс нагревом до температуры метастабильного солидуса. Основная задача - сокращение времени обработки. Чтобы этого достичь необходимо на максимально высокую температуру. При высокотемпературном отжиге нагрев происходит температуры, значение которое находится между температурами стабильного и метастабильного солидуса, стоит учитывать, что в данном случае происходит частичное расплавление сплава. В том случае, если объем легкоплавких фаз не превышает 1 %, то образовавшаяся жидкость не оказывает никакого влияния на свойства сплава и спустя некоторое время рассасывается.

При рекристаллизационном отжиге происходит нагрев сплава до температуры на 200 градусов выше, чем температура рекристаллизации, после итого сплав выдерживается и охлаждается. Благодаря такой термической обработке снимается наклеп, а свойства сплава соответствуют равновесному состоянию.

Нормализация представляет собой разновидность отжига с фазовой перекристаллизацией, которая отличается скоростью охлаждения. Сначала происходит нагрев до температуры на 30-50 градусов выше, чем критическая. 3атем сплав охлаждается на открытом воздухе. Ускоренный процесс охлаждения является причиной переохлаждения аустенита и измельчения ферроцементитной смеси, в результате чего получается сорбит закалки. Твердость нормализованного сплава существенно выше, чем того, который подвергался отжигу, однако вязкость и пластичность ниже.

3адача закалки - получение максимально твердой структуры - мартенсит. По последующем отпуске, твердость мартенсита может быть понижена, а пластичность увеличена. При равной твердости структуры, которые были получены в результате отпуска мартенсита, обладают более лучшими механическими свойствами, чем структуры, являющиеся результатом распада аустенита. Таким образом закалка представляет собой такой режим термической обработки, при котором после фазовой перекристаллизации и последующего быстрого охлаждения образуется пересыщенный твердый раствор.

Дата последнего обновления статьи: 15.04.2025
Не знаешь, как приступить к заданию?
За 5 минут найдем эксперта и проконсультируем по заданию. Переходи в бота и получи скидку 500 ₽ на первый заказ.
Запустить бота
Нужна помощь с заданием?

Эксперт возьмёт заказ за 5 мин, 400 000 проверенных авторов помогут сдать работу в срок. Гарантия 20 дней, поможем начать и проконсультируем в Telegram-боте Автор24.

Перейти в Telegram Bot