- •Глава 1. Кристаллическое строение металлов
- •Глава 2 механические свойства металлов
- •2.1. Статические испытания
- •2.1.1.Испытания на растяжение.
- •2.2. Динамические испытания
- •2.2.1. Испытание на удар, Ударная вязкость и порог хладноломкости
- •2.2.2. Циклические испытания металлов. Кривая усталости. Предел выносливости.
- •2.2.3. Определение твёрдости
- •Глава 3. Пластическая деформация
- •3.1. Пластическая деформация. Влияние пластической деформации на свойства сталей. Явление наклёпа. Влияние наклёпа на структуру и свойства металлов. Механизмы пластической деформации.
- •3.2. Назначение рекристаллизационного отжига. Первичная и собирательная рекристаллизация. Понятие о критической степени деформации.
- •3.3. Холодная и горячая пластическая деформация.
- •Глава 4. Теория металлических сплавов
- •4.1. Основные понятия теории сплавов.
- •4.1.1. Компонент, фаза, чистые химические элементы.
- •4.1.2.Твёрдые растворы, виды твёрдых растворов. Условия образования твёрдых растворов.
- •4.1.3. Химические соединения.
- •4.2. Диаграммы фазового равновесия (диаграммы состояния)
- •4.2.1. Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии
- •4.2.2. Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью и эвтектикой
- •4.3. Связь диаграмм состояния со свойствами сплавов
- •Глава 5 железо и сплавы на его основе
- •5.1. Компоненты и фазы в системе Fe-c
- •5.2. Диаграмма состояния железо-цементит
- •5.3. Структуры железоуглеродистых сплавов в равновесном состоянии
- •5.4. Серые чугуны
- •5.5. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали
- •Глава 6. Теория термической обработки
- •Глава 6 теория термической обработки
- •6.1.Превращение перлита в аустенит при нагреве
- •6.2. Превращения переохлаждённого аустенита
- •6.2.1. Диаграмма изотермического распада переохлаждённого аустенита
- •6.2.2. Перлитное превращение
- •6.2.3. Мартенситное превращение
- •6.2.4. Промежуточное (бейнитное) превращение
- •6.2.5. Превращения аустенита при непрерывном охлаждении
- •6.2.6. Влияние легирующих элементов на распад аустенита
- •Глава 7. Практика термической обработки стали
- •7.1 Отжиг
- •7.2. Нормализация
- •7.2.1. Классификация сталей по структуре в нормализованном состоянии
- •7.3. Закалка
- •7.4. Отпуск стали
- •7.4.1. Отпускная хрупкость
- •7.5. Закаливаемость и прокаливаемость стали
- •7.6. Способы поверхностного упрочнения сталей
- •7.6.1. Поверхностная закалка стали с индукционным нагревом (закалка твч)
- •7.6.2. Цементация
- •7.6.3. Азотирование
- •8. Стали
- •8.2. Маркировка сталей(5.04.2012)
- •8.2.1.Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества:
- •8.2.2. Углеродистые конструкционные качественные стали
- •8.2.3. Конструкционные легированные стали
- •8.2.4. Инструментальные стали:
- •8.3. Конструкционные стали общего назначения
- •8.4. Конструкционные стали специального назначения
- •8.4.1. Износостойкие стали
- •8.4.2. Стали, устойчивые против коррозии
- •8.4.2.1. Жаростойкие стали
- •8.4.2.2. Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали
- •8.4.3. Жаропрочные стали
- •8.4.3.1. Стали перлитного класса
- •8.4.3.2. Стали мартенситного (мартенситно-ферритного) класса:
- •8.5. Инструментальные стали
- •8.5.1. Стали для режущих инструментов
- •8.5.1.1. Углеродистые стали: у7…у13 (у8а…у13а).
- •8.5.1.3. Быстрорежущие стали
- •8.5.2. Стали для измерительных инструментов
- •8.5.3. Стали для штампов
- •9. Сплавы цветных металлов
- •9.1. Алюминий и его сплавы
- •9.1.1. Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термообработкой
- •9.1.2. Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термообработкой
- •9.2. Медь и ее сплавы
- •9.2.1. Латуни
- •9.2.2. Бронзы
- •9.2.2.1. Оловянные бронзы
- •9.3. Подшипниковые сплавы
- •9.4. Титан и его сплавы
- •Пластмассы
- •9.2. Полимерные структуры Наполнители
- •9.3. Клеи
- •9.4. Герметизирующие материалы
- •9.5. Лакокрасочные материалы
9.1.1. Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термообработкой
К этим сплавам относятся сплавы алюминия с марганцем (АМц2), содержащие 1…1,6% Mn, и магнием (АМг2, АМг6), содержащие 2…7%Mg. Структура этих сплавов в равновесном состоянии - твердый раствор легирующих элементов в алюминии. Упрочняют сплавы путем пластической деформации (нагартовки).
Свойства:
легко обрабатываются давлением;
хорошо свариваются;
обладают высокой коррозионной стойкостью;
обработка резанием затруднена.
Применяются эти сплавы для изготовления строительных конструкций (витражи, двери, оконные рамы и т.д.), емкостей для жидкостей (баки для бензина), палубных надстроек речных и морских судов.
9.1.2. Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термообработкой
Дуралюмины (Д1, Д3, Д6, Д16 и т.п.) – сплавы системы Al-Cu. Основным легирующим элементом является медь. Сплав Д1 содержит 3,8…4,8%Cu, 0,5…1,5% магния, ~0,5% марганца. Согласно диаграмме Al-Cu (рис. 9.1.) в сплавах образуются следующие фазы:
α – твердый раствор меди в алюминии, максимальная растворимость Cu в Al составляет 5,7%;
θ –твердый раствор на основе химического соединения СuAl2, содержащего 54,1%Cu.
Структура сплава Д1 в равновесном состоянии (после литья) α + θII, причем частицы θII располагаются по границам зерен и охрупчивают сплав (рис. 9.2. а).
Рис.9.1. Диаграмма состояния Al-Cu.
Для упрочнения дуралюминов проводится термическая обработка: закалка + старение. Закалка заключаетсяв нагреве до температуры ~ 500°С, при которой хрупкая избыточная θII-фаза полностью растворяется в α-твердом растворе, быстрое охлаждение фиксирует структуру пересыщенного твердого раствора меди в алюминии (рис. 9.2 б, 9.2 а).
а) б) в)
Рис.9.2. Микроструктуры дуралюмина: а – после литья (α + θII), б – после закалки (α-твердый раствор), в - после закалки и старения.
Для повышения прочности закаленного сплава проводят старение. Старение – это упрочнение закаленного сплава за счет распада пересыщенного твердого раствора и выделения избыточных вторичных фаз в мелкодисперсном виде (дисперсионное твердение).
Естественное старение заключается в выдержке закаленного сплава при комнатной температуре 5…7 суток. Искусственное старение заключается в выдержке при повышенной температуре 100…200°С в течение 10…24 часов.
Процесс старения идет в 3 стадии:
На первой стадиистарения атомы меди образуют скопления в кристаллической решетке α–твердого раствора -зоны Гинье-Престона(зоны ГП) (рис. 48 б), что вызывает искажения кристаллической решетки и, следовательно, повышение прочности сплава (рис. 49).
На второй стадиистарения по мере выдержки сплава при повышенных температурах образуется метастабильная θ'-фаза, близкая по составу к CuAl2, имеющая свою кристаллическую решетку, которая сохраняет когерентные связи с решеткой α-твердого раствора (рис. 48 в). Это усиливает искажения кристаллической решетки, твердость и прочность сплава повышается (рис. 9.3).
На третьей стадиистарения при дальнейшей выдержке происходит срыв когерентности и выделение частиц стабильной θ–фазы (CuAl2) (рис. 9.2. г). Искажения кристаллической решетки частично снимаются, и прочность сплава понижается (рис. 49).
а) б) в) г)
Рис.9.3. Влияние температуры и длительности старения на прочность алюминиевых сплавов