книги / Теория термической обработки Ч

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов»

ТЕОРИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Часть I

Методические указания

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2017

3

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Цель учебной дисциплины – формирование комплекса знаний, умений и навыков в области термической обработки металлов.

Впроцессе изучения данной дисциплины студент расширяет и углубляет следующие компетенции:

– способность использовать принципы системы менеджмента качества;

– способность осуществлять и корректировать технологические процессы в металлургии и материалообработке;

– готовность использовать основные понятия, законы

имодели термодинамики, химической кинетики, переноса тепла и массы.

Задачи учебной дисциплины:

•изучение различных видов термической обработки изделий, структуры и свойств металлов и сплавов, методик исследования микроструктуры;

•формирование умения оценивать структуру и свойства металла после термической обработки;

•формирование навыков выбора способа термической обработки при заданных условиях эксплуатации деталей.

Курс «Теория термической обработки» состоит из двух частей. Приступая к изучению каждой темы, следует ознакомиться с программой. Затем необходимо изучить соответствующие разделы в литературе. Проверить усвоение теоретического материала можно с помощью вопросов для самоконтроля.

Втечение изучения части I курса студент должен выполнить одну контрольную работу, а в конце сдать экзамен.

Контрольная работа включает в себя четыре задания, в свою очередь задания 3 и 4 состоят из двух частей. Выполнить необходимо всё. Номер варианта указывает преподаватель. Контрольная работа оформляется в рукописном виде.

4

I. ПРОГРАММА И КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

Классификация и краткая характеристика видов термической обработки; собственно термическая, химико-термическая и термомеханическая обработка. Связь термической обработки с диаграммами состояния сплавов. Основные закономерности фазовых превращений в твердом состоянии: термодинамика, механизм, кинетика фазовых превращений.

Вопросы для самоконтроля

1.Место и роль термической обработки в производственном цикле изготовления деталей.

2.Что такое термическая обработка? Что изучает теория термической обработки?

3.Классификация видов термической обработки.

4.Перечислите параметры термической обработки.

5.Чем различаются наборы параметров собственно термической, термомеханической и химико-термической обработок?

6.Какие виды диаграмм состояния вы знаете? Охарактеризуйте каждый из них. Нарисуйте диаграммы и приведите для каждой диаграммы примеры сплавов.

7.Какие виды термической обработки возможны для сплавов в зависимости от вида их диаграммы состояния?

8.Каковы виды и назначение предварительной термической обработки?

9.Каковы виды и назначение окончательной термической обработки?

5

10.Какие механические свойства металлов вы знаете?

11.Физический смысл и единицы измерения характеристик твердости, прочности, пластичности, ударной вязкости.

12.Что такое полиморфизм?

13.Что такое кристаллическая решетка? Какие типы кристаллических решеток вы знаете?

14.Термодинамика, механизм и кинетика фазовых превращений.

15.От чего зависит критический размер зародыша при фазовом превращении? Что такое критический зародыш?

16.Какова роль свободной энергии системы при фазовом превращении?

17.Правило фаз. Что характеризует число степеней свободы при фазовом превращении?

18.Чем определяется число центров кристаллизации и возможностьихростапри фазовомпревращении?

19.Каковы роль степени переохлаждения при фазовом превращении?

20.Как влияет скорость нагрева и охлаждения на результат фазового превращения?

2. ОТЖИГ ПЕРВОГО РОДА

Гомогенизационный отжиг. Рекристаллизационный отжиг и дорекристаллизационный отжиг. Отжиг, уменьшающий напряжения.

Вопросы для самоконтроля

1.Какие виды отжига первого рода вы знаете?

2.На чем основан отжиг первого рода?

3.В чем принципиальное отличие отжига первого рода от отжига второго рода?

6

4.Для каких материалов возможно проводить отжиг первого рода?

5.Что такое холодная и горячая пластическая деформация? Как изменяются структура и механические свойства при этих видах деформации?

6.Что такое рекристаллизация? Как рассчитать температуру рекристаллизации?

7.Гомогенизационный отжиг: назначение, технология проведения, изменениеструктурыи свойств.

8.Рекристаллизационный и дорекристаллизационный отжиг: назначение, технология проведения, изменение структуры и свойств.

9.Отжиг для снятия напряжений: назначение, технология проведения, изменение структуры и свойств.

3. ОТЖИГ ВТОРОГО РОДА

Отжиг сталей. Образование аустенита при нагреве: механизм и кинетика аустенитизации, размер аустенитного зерна, влияние легирующих элементов на процесс аустенитизации. Структурная наследственность и перекристаллизация аустенита. Диффузионное превращение аустенита при охлаждении – перлитное превращение; превращения аустенита в доэвтектоидных и заэвтектоидных сталях, влияние легирующих элементов на перлитное превращение. Разновидности отжига сталей: полный отжиг, неполный отжиг, сфероидизирующий отжиг, изотермический отжиг, нормализация. Патентирование.

Вопросы для самоконтроля

1.Классификация сплавов системы «железо – цементит» по содержанию углерода.

2.Что такое равновесная структура? Какая равновесная структура у сплавов системы «железо – цементит»?

7

3.Что такое фаза? Перечислите фазы системы «железо – цементит».

4.Что такое структурная составляющая? Перечислите структурные составляющие системы «железо – цементит».

5.Что такое феррит, перлит, аустенит, цементит?

6.Чем различаются между собой первичный, вторичный

итретичный цементит?

7.Какуюкристаллическуюрешетку имеетα-, γ- и δ-железо?

8.Перечислите критические точки на диаграмме «железо – цементит». Объясните физический смысл и укажите положение на диаграмме каждой точки.

9.Почему каждая критическая точка имеет две разновидности, отличающиеся друг от друга по температуре (на-

пример, Ас1 и Аr1)?

10.Какие четыре фазовых превращения фактически возможны в сталях?

11.Какие диффузионные фазовые превращения вы знаете?

12.Термодинамика, кинетика и механизм образования аустенита.

13. Кинетика превращения перлита (П) в аустенит (А)

визотермических условиях. Диаграмма образования аустенита.

14.Как и где образуются зародыши аустенита?

15.Обобщенная схема образования аустенита.

16.Какова растворимость углерода в феррите и аустените при разных температурах?

17.Превращение П → А при непрерывном нагреве.

18.Каковы особенности формирования структуры и свойств сталейприскоростномнагреве?

19.Что понимают под зерном в сталях? От чего зависит размер зерна? Какие виды зерна выделяют?

20.Какие существуют методы выявления зерна в соответствии с ГОСТ 5639?

21.Какие существуют методы определения величины зерна в соответствии с ГОСТ 5639?

8

22.Каквлияетразмерзернанамеханическиесвойствастали?

23.Что такое структурная наследственность и от чего зависит ее проявление? Что такое перекристаллизация аустенита?

24.Механизм превращения А → П.

25.Кинетика превращения А → П в изотермических ус-

ловиях.

26.Методы построения изотермических диаграмм распада переохлажденного аустенита. Что можно определить по изотермической диаграмме? Для каких условий обработки целесо-

образно ее использовать?

27. Особенности распада аустенита в доэвтектоидных

изаэвтектоидных сталях.

28.Что такое псевдоэвтектоид?

29.Что представляет собой видманштеттов феррит и какими свойствами он обладает?

30.Что такое степень перегрева и переохлаждения при фазовом превращении? Каконавлияет наобразующуюся структуру?

31.Кинетика распада аустенита при непрерывном охлаждении.

32.Построение и использование термокинетических диаграмм распада переохлажденного аустенита.

33.Как влияют легирующие элементы на кинетику распада аустенита?

34.Что такое инкубационный период превращения?

35.Физический смысл и положение на С-образной диаграмме нижней и верхней критических скоростей охлаждения.

36.Как влияют легирующие элементы на устойчивость аустенита и критическую скорость охлаждения?

37.Схема и принцип действия анизометра Акулова.

38.Чем отличаются друг от друга перлит, сорбит и троостит и что у них общего?

39. Условия образования перлита, сорбита и троостита в изотермических условиях и при непрерывном охлаждении.

9

40.На чем основан отжиг второго рода?

41.Какие виды отжига второго рода вы знаете?

42.Для каких материалов возможно проводить отжиг второго рода?

43.Полный, неполный и изотермический отжиг: назначение, технология проведения, изменение структуры и свойств.

44.Сфероидизирующий отжиг: назначение, технология проведения, изменение структуры и свойств.

45.Нормализация: назначение, технология проведения, изменение структуры и свойств.

46.Что такое патентирование? Какие свойства позволяет получить эта обработка?

4. ЗАКАЛКА

Закалка с полиморфным превращением. Особенности мартенситного превращения в углеродистых сталях. Термодинамика мартенситных превращений, температура начала мартенситного превращения. Механизм мартенситного превращения: сдвиговый механизм перестройки решетки, кристаллогеометрия превращения аустенита в мартенсит, дополнительная деформация при мартенситном превращении, зародыши мартенсита. Микроструктура и субструктура сплавов, закаленных на мартенсит. Кинетика мартенситных превращений. Термическая стабилизация аустенита. Влияние деформации на мартенситное превращение. Изменение свойств сплавов при закалке на мартенсит: упрочнение при закалке; изменение пластичности при закалке.

Бейнитное превращение. Строение бейнита. Кинетика бейнитного превращения. Механизм бейнитного превращения. Механические свойства сталей с бейнитной структурой.

Прокаливаемость сталей. Критическая скорость охлаждения. Характеристики прокаливаемости.

10