60.Структурні напруженни під час загартування

Це процес ↑V і неоднорідності протікання мартенситного перетворення по Vвиробу із-за нерівномірного охолодження при загарт.сталі. Розглянемо умову повного прозагартуваннябез врахування тепл.напружень(хоча вони виникають одночасно).При перетворенні АМ йде збільшення V,тому на поверхні з’являються часові стягування напружень,а у вн.слоях – розтягування. З часом знак напруж.змінюється.Ці напруження відносно теплових міняються навпаки На поверхні залиш.залишкові напруження,що пояснюється пружніми і пласт. (необернена)деформаціями. Амплітуда залежить від шв.охолодження,теплопровідності,степеня тетрагональності(вмісту Н).

61.Обробка сталі холодом.заключається в тому, щоб перетворити залишковий А в М,щоб прилади,які працюють при негативних Т, не міняли своїх розмірів,адже якщо залишається А(особливо з вмістом 4-5%С),який знижує твердість,виносливість,то при зменш.Т він буден самодовільно перетворюватись в М,змінюючи розміри.деталь охолоджують до Т<0,адже Мк лежить нище 0.Цю обробку роблять повільно,щоб було менше вн.напружень.Її приміняють зразу після загартування (бо інакше А стабілізується, і єфект буде незначним).Обробка потрібна для точних деталей.(Сухий лід)

62.Термомеханічна обробка сталі Поділяється на високотемпературну термомеханічну обробку (ВТМО) і низькотемпературну механічну обробку (НТМО). За НТМО сталь нагрівають до аустенітного стану. Після витримки при висок. Темп. Проводять охолодження до темп.вище Мп(400-600град) но ↓темп рекристалізації і при цій темпер проворять обробку тиском и гартування. ВТМО нагрівання ↑темпер. Аустенітного стану (А3) проведення деформації сталі, що веде до наклепу аустеніта, і сталь з таким станом А піддають загартуванню (щоб не розвивалась рекристалізація, ↑Н, міцність, тріщиностійкість,із-за дислокацій А швидше перетвор.в М)

63.Відпущення. Це кінцева термічна обробка для зменшення вн.напружень, ↑.в’язкість,пластичность,зменш.твердості. Нагрів.загартовані деталі нижче А1,витримка і охолодження на повітрі.З підв.Тнагрівання прочність зазвичай знижується,а пластичн.і в’язкість↑.Чим вище Т відпущення,тим більше знім.вн.напруження. Чим повільніше охолоджують,тим менше залишкові напруження.Є 1)Низьке відпущення: нагр.до 150-300град, частково знімаються залишкові напруження, H δ_в ↑ отрим мартенсит відпущення . Для інструм різання, вимірювання, ливарны форми..

2)Середнє відпущення: нагр.300-400 труоостит відпущення, (дисперсний),висока пружність,твердість зменш., викор.для виготовлення пружин.

3)Високе відпушення:-сорбіт відпущення Т=550-650,найкраще співвідношення міцності, в’язкості,

↓Н ,але↑ ударна в’язкість,сорбіт ,викор.для деталей механізмів,які працюють з ударними нагрузками.(характ. Сферичн форма часток цементиту у відпущеній сталі.)

Покращення – загартування високе + відпущення

64.Хім-терм.обробка. процес зміни хімічного складу, мікроструктури і властивостей поверхневого шару деталі. Зміна хімічного складу поверхневих шарів досягається в результаті їх взаємодії з навколишнім середовищем (твердої, рідкої, газоподібної, плазмової), у якому здійснюється нагрівання.У результаті зміни хімічного складу поверхневого шару змінюються його фазовий склад і мікроструктура,основними параметрами хіміко-термічної обробки є температура нагрівання й тривалість витримки.В основі будь-якого різновиду хіміко-термічної обробки лежать процеси дисоціації(одержання елемента, що насичує, в активованому атомарному стані в результаті хімічних реакцій, а також випару.), адсорбції(захоплення поверхнею деталі атомів елемента, що насичує), дифузії(переміщення адсорбованих атомів углиб виробу).Для здійснення процесів адсорбції й дифузії необхідно, щоб елемент, що насичує, взаємодіяв з основним металом, утворюючи тверді розчини або хімічні сполуки. Хім-терм.обр. являеться основним способом поверхневого ущільнення деталей.

65.Цементація сталевих деталей.заключається в дифузійном унасиченні поверхневого шару в сталі С при нагріванні у відповідному середовищі – карбюризаторі.Її проводять при вище А3(930-950).коли Аустеніт стійкий, розчиняючого С багато.призначення – надати поверхневому шару ↑Н і зносостійкість, ↑границю контактн.винослівості при згині і крученні. Використов.низькоС (до 0,18%С),частіше легуючі сталі. Дифузія С в сталі можлива,якщо С знаход.в атомарному стані.Атомарний С адсорбується поверхнею сталі і дифундує в глибину Ме. (вуглецеві солі BaCO₃ Na₂CO₃₎ При Т цементації дифуз.шар складається з аустеніту,а після повільного охол. – Ф+Ц. Концентр.С не досягає межі насичення при данійТ.Цементований шар має змінну концентрацію С по товщині(в серцевині найбільша).Після повіл.охолодження в структурі цементованого шару можна відрізнити: заевиектоїдна(П+Ц2),евтектоїдна(П), доевтектоїдна (П+Ф),к-сть Ф зростає до серцевини. Цементація карбюризатором: Середовище- деревне вугілля;деталі після очистки уклад.в ящик зварювальні стальні. На дно насипають карбюрізатор,потім деталь і так по слоям. В піч,нагр.до А3,витримка,охолодж.на повітрі.В ящиці є повітря, кисень якого при вис.Т взаємодіє з С карбюризатора,створюючи окис С,який дифундує в А. 2CОСО₂+Сатомарний

Газова цементація:нагрівають виріб в середовищі газів з С.Отримують задану концентрацію С в шарі,скороч.тривалість процесу,бо не треба прогрівати в печі.

66.Різновиди хіміко-терм .обробки.1)цементування(в 65).2)Азотування-процес дифузійного насичення поверхні сталі азотом.↑Н, ізностійкість і корозійна стійкість.При нагріванні аміак дисоціюєазот поглинається поверхнею і дифундує вглиб виробу. Фази,отримані в азотованому шарі дають крихкий шар,тому викор.легуючі сталі(Ал,Ті).Глибина азотування залежить від Т,тривалості азотування і складу сталі.Твердість залишається і на високихТ. Значительное сокращение времени азотирования достигается при ионном азотировании, когда между катодом (деталью) и анодом (контейнерной установкой) возбуждается тлеющий разряд. Происходит ионизация азотосодержащего газа, и ионы бомбардируя поверхность катода, нагревают его до температуры насыщения.3)Алітування- насичення Аl.Висока окалиностійкість,корозійна стійкість,структура алітованого шару-тв. Розчин Ал в Feα.4)Нітроцементування(газова технологія,нагр.вище А3) і ціанування(одночасне насичення С(щоб можна було загартовувати) і N(для твердості),корозійна стійуість,зносостійкість),5)дифузійне хромування(дифузія хромом,дифузія протікає повільно,бо утв-ся розчини заміщення,тому при однакових Т дифузійні шари в 10-ки разів вищі за цементування).

67. Механічні власт. що визначаються статичними іспитами. Це іспити, в яких навантаження до матеріалу зростає повільно і плавно.Застосовують іспити на розтягування: по результатам одного іспиту, встановлюють декілька мех. х-тик. 1 – деформація Ме під діею напр. σ, величина яких є умовною. σ=Р\S₀ до т.А деформація пропорційна напруженню, tg ОА до осі х характеризує модуль пружності Е=σ/δ (де δ-відносна деформація), σ _пц=Р_пн/F₀(напруга на плошу перерізу)- границя пропорційності(точ А) далі відбуваеться рівномірна пласт деформація. σ ₀₂= Р₀₂/F₀

-умовна границя текучості – характеризує опір матеріала малим пластичнис деформаціям σ _в= Р_в/F₀ границя міцності. Якшо > напруження концентруються на маленькій ділянці - шийка .

68. Механічні власт. що визначаються динамічними іспитами : Іспити, при яких швидкість деформації значно вища, ніж при статичних іспитах. Д.іспити на вдарний згиб виявляють схильність Ме до крихкого руйнування. “Маятникова копра” дозволяє дізнатися роботу затрачену на руйнування досліджуваного тіла. В залежності від концентратора напруження вдарну в’язкість позначають КС(U V T),Дж/м² KCU=A/F А-робота руйнування ,F-площа попереч переризу . Вдарна в’язкість-це інтегральна

х-ка, що включає роботу зародження тріщини, (a₃) та роботу розповсюдження в’язкої тріщини (А_р):

КСU=а_з + а_р. Схильність до крихкого руйнування в першу чергу визначається роботою розповсюдження тріщини.Метод зводиться до іспиту на удар зразків з втомленною тріщиною (КСТ), яку створюють на спеціальному вібраторі.Уся робота, використана на руйнування зразка, в цьому випадку витрачається лише на розвиток до цього створенної тріщини.(а_з=0). Вдарна в’язкість КСТ визначається як відношення роботи, витраченної на руйнування зразка до його живого перерізу. Холодноломкістю називають збільшення крихкості матеріалу при пониженні температури Температурний запас вязкості-інтервал температур, між порогом холодноломкості та робочої температури.Чим більший температурний запас, тим менша небезпека крихкого руйнування.Поріг холодноломкості визначають при іспиті ударним згином надрізаних зразків для різних температур.потім будують криву залежності вдарної вязкості від температури іспиту.

69 Механічні властивості що визначаються поздовжніми іспитами (циклічними навантаженнями)

Поступове збільшення концентрація пошкоджень в Ме, під дією циклічних навантажень, що приводить до утворення тріщин і руйнувань наз.- втомленість.

Границею витривалості називається макс напруга при дії якої не відбувається руйнування після великої кількості циклів нагрузки.

70.Пружна деформація.Деформація – зміна розмірів і форми тіла під дією прикладених сил.Наз.диформація, вплив якої на форму, структуру і властивості тіла зникає після того,як зовн.сили перестають діяти. Не викликає помітних залишкових змін в структурі і властивостяхМе,відбувається незначне відносне і обернене зміщення атомів. При розтязі монокристала збільшуються відстані між атомами, а при стисканні атоми зближуються.при такому зміщенні атомів із положення рівноваги порушується баланс сил притягування і електростатичного відштовхування.після зняття напруження зміщені атоми завдяки дії сил притягування чи відштовхування повертаються в початковий рівноважний стан і кристали мають свою початкову форму і розмір.

71.Пластична деформація.при зростанні дотичних напруг вище деякої величини деформація стає необерненою.при цій деф.необернено змінюється структура Ме і властивостей.Здійснюється ковзанням(в крист.гратці протікає по площинам і напрямках з найбільш щільною упаковкою атомів,де опір зсуву мін.,це пояснюється тим,що відстань між сусідніми атомними площинами мах., тобто зв’язок між ними найменший;здійснюється в результаті переміщення в кристалі дислокацій,атоми поблизу дислокації на відстань<міжатомної,дилокації можуть переходити з однієї площини ковзання на ін.;цей перехід здійснюється додаванням чи видаленням шару атомів шляхом дифузії;можливість утв-ня дислокації в процесі деформації показана Франком-Рідом) Законн Шміта:розгл.монокристал.А-площина зсуву,який робить силаF, δ =Р/S-напруга розтягування,механічне напруження зсуву τ =F/А виз-ся атомами,які знаходяться по обидві сторони від А.

σ =(S/cosλ)/(Pcos(фі))= τ cosλcos(фі)

(σ -міцність),площина ковзання і напрямок зсуву різні;площина А не паралельна до осей,тому λ≠0.Максим.величина τ при λ=45. λ≠ψ,бо вони в різних площинах . завдяки з-ну можна визначити τ теоритичне.

72.Джерело Франка-Ріда.Дислокація закріплена в т.А і А1 .Прикладається напруження .Лінія дислокації,розростаючись,(радіус кривизни дислокацій зменшуеться) перетворюється в дислокаційні петлі.,Дислокаційні гвинтові петлі різних знаків- анігілюються. кінцеві частини спіралі,зливаючись,дають дислокацію А-А1 в початковому стані.Під дією напружень процес починається знову з здвигом на довжину вектора Бюргерса.Процес повторюеться поки не будет завад(границі зерен)

7 3.Деформаційне зміцнення.Із збільшенням холодної деформації опір їй теж зростає,а здатність до пластичної деф.зменш. Це наз. наклепом.Зміцнення Ме в процесі пласт.деформації пояснюється збільшенням числа дефектів,що затруднює рух окремих нових дислокацій,тому підвищує опір деформації і зменшує пластичність.Чим більша концентр.дислокацій,тим більша їх взаємодія,тим менше вони рухаються.Зміцнення матеріалу,збілш.твердості(залежить від концентрації С). В кожному кристаліті є площина ковзання,кристаліт розбив.на оболонки,зростає дисперсність,відбув.поворот кристалографічних вісей у напрямках пластичної деформаціїтекстура деформації,але анізотропія буде,тому наклеп має різні вн.напруження.Наклеп зменшує корозійну стійкість,підв.зносостійкість,мех.міцність і твердість.

74.Вороття(відпочинок).Уже невеликий нагрів

(Fe 300-400 С) визиває прискорення руху атомів, зменшення внутрішніх напружень і відновлення кристал градки. Зменшення напружень при нагріві приводить до руху дислокацій. При зустрічі дислокацій різних знаків вони анігілюються, що веде до пониження густини дислокацій, що призводить до малого зниження твердості і збільшення пластичності. Це явище і називається відпочинок. .Рекристалізація. При ↑Т збільш.рухливість атомів і утв-ся нові різновісні зерна.До tр(за Бочваром Т_рек=0,4Т_плав)-вороття і збереження деформованого зерна.Утв-ня нових зерен замість орієнтованої волокнистої структури деформованого Ме-рекристалізація.Утв-ся нові зерна↓к-сть дислокацій пластуванням вивільнення енергії-термодин.стимул рекристалізації. Збиральна рекр.:ріст одних зерен за рахунок інших.причина:прагнення до зменшення зернограневої енергії. Збірна кристалізація.: підвищення температури нагріву супроводжується збільшенням зерен при зменшенні їх кількості. Цей процес називається збірна рекристалізація він наступає коли центри рекристалізації що виросли дотикаються. Причина – прагнення системи зменшити вільну енергію, що досягаеться розчиненням мілких зерен і переходом їх атомів до крупних зерен.(зменшення відносної протяжності меж зерен)

7 5.Діаграма рекрист.Показує залежність середнього розміру зерна від Т і ступеню пластичної деформації,(∆L\L)але вони не враховують домішок,швидкості нагрівання і величини зерна до деформ.,що теж впливає на рекрист. Чим більша Т, тим менше зерно.При зменшенні величини початкового зерна збільш.крит.ступінь деформації і рекриста-не зерно буде мільче.

З-ни:1)При відсутності пластичної деформ.не буде рекрист.2)Існують обл. критичних ступенів деформ.,після чого відб.зростання зерен(метод отримання монокрист.)3)чим більша ступінь деформ.,тим менш.Т рекрист.4)на величину зерна головним чином впливає Т.

76.Ефект Баушингера. - зниження меж пропорційності, пружності й плинності матеріалів у результаті зміни знака напруження, якщо первісне навантаження викликало наявність пластичних деформацій. Метал, підданий слабкій пластичній деформації навантаженням одного знаку, виявляє при зміні знака напруження що мають знижений опір в порівнянні з початковими напруженнями пластичної деформації. Ефект Баушингера зв'язують із наявністю залишкових напруг у найбільш деформованих зернах металу, які складаючись із робочими напругами при зміні знака навантаження, викликають зниження зазначених вище характеристик зразка.

77.Гаряча(Тдеформ.>Трекрист.,викон.джерело Франка-Ріда, невисока якість поверхні(дисперсність+великі зерна—нерівномірність)) і холодна деформація(Тдеформ.<Трекрист,супроводжується явищем наклепу(відпочинку) і загартування,висока точність деталей і якісна поверхня).Але в цих випадках рекристалізацію і наклеп наз.динамічними.При гарячій деформації відбув.упрочнення із-за наклепу(багато дислокацій) неперервно чергується із процесом розупрочнення(зменшення к-сті дислокацій) при динам.воротті і рекрист.під час деформації і охолодження. Це головна різниця між динам.рекр. і просто рекрист.

78.Діаграма Бочвара. Показує залежність мех.властивостей(σ_в\ σ_в0- міцності після відповідної технології і міцність у рівноважному стані) від густини дифектів.Якщо щільність дислокацій< крит.щільності дислокацій,опір диформації різко збільшується і міцність шв.наближається до теоретичної. Кристали без дислокації – вуса(кристаліз.проводять з пару: П—К,дуже вис. прочність, збільшення їх розмірів супроводжується різким зниженням міцності ,що обмежує їх використання, микроелектроніка, микророзтяжки).При збільшенні дефектів більше крит.(10⁷см^-2)відбув.зміцнення Ме внаслідок взаємодії дислокації і уповільнення їхнього руху. При більшій щільності,ніж 10¹³см^-2 – тріщини.Опір пласт.деформ. тим вище,чим менша рухливість дислокацій,чим більше перешкод на їх шляху.Пластичність і в’язкість тим вище,чим легче рухаються дислокації.1-відпал,2-загартування,3-відпущення,4-мартенситне перетворення.

7 9.Схеми пластичної деформації: двобічного стискання(ковка,прокат), 4х-го стискання (волочіння), всебічного стискання(при дуже високому тиску 3000МПа,то КМ переходить в особливий стан-квазі-рідину(будова залишається кристалічною,але матеріал має властивості рідини).Екстузія-процес всебічного витікання,матеріал-екструдат,а машина,яка це робить-екструдер.Відбувається самоліквідація дислокацій.Мех.властивості дуже великі,можна зменшити завдяки екстузії масу конструкції. Екструдер Дриджмена:матеріал стискається рідиною,яка навколо нього).

80.Класифікація методів термообробки за Бочваром.1)методи термообр.,які не супроводжуються фазовими перетвореннями(відпал І-го роду: хар-ся проходженню процесів, незалежно від того, протікають в сплавах при цій обробці фазові перетворення (α↔γ)чи ні,тому відпал можна проводити нище і вище Т фазових пертворень;дифузійний відпал (Ціль:зменшення дендритної або внутрішньокристалічної ліквації);рекристалізаційний відпал(боротьба з нагартуванням),вороття(наклеп,дислокаційні стінкисубграниці,які обмежують субзерна без дислокацій));2)ІІ-го роду,який пов’язаний з фазовими переходами:повний(При нагріванні утв-ся дисперсний аустеніт,тому при охолодженні теж буде дисперсна структура.Велике підвищенняТ викликає зростання зерна аустеніта,час нагрівання і витримки залеж.від типу печі, способу укладки сталі в піч.Повільне охолодженнярозпад аустеніту при малих степенях переохолодження,щоб не була сис-ма дуже дисперсною), неповний(30-50⁰вище А1,витримка для аустенізації,повільне охолодження,нагрівання як і у повного відпалу,охол.+ізотермічна витримка для утворення перліту – часткова перикристалізація сталі(залишковий ферит лише частково переходить в аустеніт),підв.пластичність,знім.внутрішні напруження.добра потім обробка різанням.

),ізотермічний(Нище А1,ізотерм.витримка для розпаду аустеніту і охолодження.Переваги: коротший процес(Т витримки=мін.Т стійкості аустеніту в перлітній області),виходить більш однорідна структура) відпал.3)методи термообробки,які дають нерівноважний стан (загарт.тв.розчинів,мартенситне загартування,нормалізація)4)методи,які повертають до рівноваги (відпущення: для зменшення вн.напружень,підв.в’язкості,пластичності,зменш.твердості. Нагрів.загартовані деталі до Т1,витримка і охолодження на повітрі.З підв.Тнагрівання прочність зазвичай знижується,а пластичн.і в’язкість↑.Чим вище Твідпущення,тим більше знім.вн.напруження. Чим повільніше охолоджують,тим менше залишкові напруження).