14. ТЕХНОЛОГИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
Термическая обработка – это процесс нагрева и охлаждения изделий из металлов и сплавов с целью изменения их структуры и свойств в заданном направлении.
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
Любую термическую обработку можно выразить в виде графика в коорди-
натах температура нагрева toC – время τ.
Vист – истинная скорость охлаждения (tg α )
Виды термической обработки отличаются типом фазовых и структурных превращений, проходящих при нагреве и охлаждении.
Собственно термическая – только те-
пловое воздействие.
Химико-термическая - тепловое и химическое
воздействие (ХТО).
Термо-механическая – тепловое и деформацион-
ное воздействие (ТМО).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
высокотемпературная ТМО |
|
низкотемпературная ТМО |
|
||
отжиг 1 рода |
|
отжиг 2 рода |
|
нормализация |
|
закалкасполиморфным превращением |
|
|
закалкабезполиморф- |
ногопревращения |
|
|
поверхностная закалка |
|
|
отпуск |
|
|
старение |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
цементация |
|
|
азотирование |
|
нитроцементация |
|
|
|
борирование |
|
|
|
диффузионная ме- |
таллизация |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75
СОБСТВЕННО ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА(ТО) |
||||
применяется для обработки как полуфабрикатов, так и готовых изделий. |
||||
|
|
ОТЖИГ I РОДА |
||
Эта термическая обработка не зависит от фазовых превращений, проте- |
||||
кающих при нагреве или охлаждении. |
||||
Цель отжига I рода – устранить химическую и физическую неоднородность, |
||||
созданную предшествующими обработками. |
||||
Гомогенизация |
|
(диффузионный |
Рекристаллизационный отжиг - де- |
|
отжиг) – слитки или отливки с це- |
формированные полуфабрикаты или |
|||
лью уменьшения |
дендритной |
или |
изделия для снятия наклепа и вос- |
|
внутрикристаллитной ликвации. |
|
становления пластичности |
||
Тотж ≈ Тпл – 1000С |
|
Тотж > Т0 порогарекристаллизации(Тп.р.) |
||
Тотж стали – 1000-12500С |
|
|
||
Тотж сплавов Аl – 420-5200С |
|
|
||
Отжиг для снятия оста- |
|
|||
точных |
напряжений |
– |
|
|
отливки, сварные со- |
|
|||
единения, |
детали после |
|
||
обработки |
резанием, |
|
||
ковки и т.д. |
|
|
||
Тотж. стали < 7270С |
|
|
||
Тотж. латуни – 250-3000С |
|
|||
|
|
|
|
76 |
|
|
|
|
|
ОТЖИГ II РОДА |
||
Результат отжига 2 рода зависит от фазовых превращений, проте- |
|||||||
кающих при нагреве и охлаждении в твердом состоянии. |
|||||||
Полный отжиг – нагрев выше точ- |
Неполный отжиг – нагрев стали вы- |
||||||
ки АС3 на 30-500С, выдержка для |
ше точки АС1 (АСm) на 30-500С, вы- |
||||||
полного завершения фазового пре- |
держка, медленное охлаждение. |
||||||
вращения и медленное охлаждение |
Цель: улучшение обрабатываемости |
||||||
с печью до ~ 6000С, далее навозду- |
резанием, получение структуры зер- |
||||||
хе. |
|
|
|
|
|
|
нистого перлита. |
Цель: снижение твердости, повы- |
|
||||||
шение пластичности, вязкости, |
|
||||||
улучшение |
обрабатываемости |
ре- |
|
||||
занием, измельчение зерна. |
|
|
|
||||
Подвергают поковки, прокат, тру- |
|
||||||
бы, листы, отливки и т.д. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Сфероидизация заэвтектоидных |
|
|
|
|
|
|
|
сталей (маятниковый отжиг) |
Изотермический |
отжиг |
– |
нагрев |
|
|||
выше А3 (Аm), |
выдержка, |
охлаж- |
|
||||
дение быстрое до 620-6800С, вы- |
|
||||||
держка 3-6 час (полный распад ау- |
|
||||||
стенита), охлаждениенавоздухе. |
|
|
|||||
Цель: снижение твердости, улуч- |
|
||||||
шение |
обрабатываемости |
резани- |
|
||||
ем. Подвергают штамповки, по- |
|
||||||
ковки, заготовки инструмента, де- |
|
||||||
талипослецементации. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
77 |
НОРМАЛИЗАЦИЯ
Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье, поковке или штамповке.
Нагрев под нормализацию – доэвтектоидные стали выше АС3, заэвтектоидные стали – выше АСm на 30-500С выдержка для прогрева и завершения фазовых превращений и охлаждение на воздухе.
Цель: для низкоуглеродистых сталей вместо отжига, для отливок из среднеуглеродистой стали вместо закалки и высокого отпуска (снижение деформации изделия при термообработке), устранения цементитной сетки заэвтектоидных сталей, исправление структуры после предварительных технологических операций.
Схема нормализации доэвтектоидной стали и диаграмма изотермического распада аустенита углеродистой стали
1 – охлаждение при отжиге;
2 – охлаждение при нормализации.
78
ЗАКАЛКА С ПОЛИМОРФНЫМ ПРЕВРАЩЕНИЕМ
ЗАКАЛКА
Цель закалки стали – получение высокой твердости (структуры мартенсит) и прочности, закалка, не окончательная термическая обработка.
Нагрев под закалку на 30-500С вы- |
Скорость охлаждения выше крити- |
ше критических точек АС3 и АС1. |
ческой Vкр. |
|
|
Vкр. для углеродистых сталей 400-
1400 0/с. Для легированных 10-
150 0/с.
Охлаждающие среды – вода Н2О, технические масла, 10 % водный раствор NaOH или NaCl, расплавы солей, водные растворы полимеров.
Основное требование – быстрое охлаждение в области температур наименьшей устойчивости аустенита и медленное в области температур мартенситного превращения.
79
Режим охлаждения должны быть таким, чтобы не возникали высокие закалочные (внутренние) напряжения, которые могут привести к изменению формы изделия и образованию трещин.
Внутренние напряжения ( + - растягивающие, - - сжимающие)
Тепловые (термические) – возни- |
Структурные (фазовые) напряжения – |
||
кают из-за разницы температур по |
возникают при закалке из-за нерав- |
||
сечению детали при нагреве или |
номерности |
протекания |
мартенситно- |
охлаждении, а так же при умень- |
го превращения в разных точках се- |
||
шении удельного объема при ох- |
чения изделия. Мартенситное пре- |
||
лаждении. |
вращение |
связано с |
увеличением |
|
удельного объема. |
|
|
Разная |
величина |
термического |
|
|
|
|
|
|
|||
сжатия |
внутренних |
и наружных |
Чем выше температура закалки и |
||
слоев изделия в период охлажде- |
скорость охлаждения в мартенситном |
||||
ния приводит к образованию на |
интервале Мн-Мк, тем выше уровень |
||||
поверхности остаточных напря- |
фазовых напряжений и опасность об- |
||||
жений сжатия, а в середине – рас- |
разования трещин. |
||||
тяжения. Это приводит к короб- |
|
|
|
||
лению (изменению формы) изде- |
Д – диаметр сечения детали. |
||||
лия. |
|
|
|
|
|
Д – диаметр сечения детали. |
|
|
|
||
При закалке возникают одновременно и тепловые и фазовые напряжения, ко-
торые |
суммируются |
(σ тепл>σ |
стр). |
Суммарные напряжения
80
С целью снижения остаточных напряжений и уменьшения скорости охлаждения в интервале Мн-Мк применяютразные способы закалки.
СПОСОБЫЗАКАЛКИ
а – закалка в одном охладителе
(непрерывная). Применяется для закалки мелких деталей (до 5 мм) из углеродистой стали и большого сечения из легированной стали.
b - прерывистая закалка (в двух средах) – изделие быстро охлаждают в одной среде (например в воде), а затем медленно в другой (масло). Медленное охлаждение проходит в мартенситном интервале температур. Применяют для закалки инструментальных сталей.
с – ступенчатая закалка – охлаждение в среде, нагретойдо температуры 180-2000 С, выдержка при этой температуре (t0 > Мн) иохлаждение на воздухе. Снижение всех видов напряжений. Применяют для изделий, склонных к короблению.
d - изотермическая закалка – проводится подобно ступенчатой закалке, длительность ступеньки должна быть такой, чтобы закончился распад аустенита с образованием нижнего бейнита. Применяется для повышения конструктивной прочности легированных сталей.
Закалка с самоотпуском – охлаждение прерывают, когда
t0 серед > t0 поверх > Мн.
Отпуск за счет выравнивания температуры по сечению отнагретойсередины к поверхности. Применяют для обработки ударного инструмента (керны, зубила, молотки и т.д.).
81
Свойства стали после закалки зависят от закаливаемости и прокаливаемости стали.
Закаливаемость – способность стали повышать твердость при закалке (образовывать в структуре мартенсит).
Закаливаемость зависит от содержания углерода в стали.
а – нагрев выше АС3; б – нагрев выше АС1;
в – твердость мартенсита.
Прокаливаемость – глубина зака-
ленной зоны со структурой мартенсита или троостомартенсита. Прокаливаемость зависит от критической скорости охлаждения стали, которая зависит от ее состава.
Vкр1 > скорости охлаждения сечения, сквознаяпрокаливаемость.;
Vкр2 – а– глубинапрокаливаемости; Vкр3 – б– глубинапрокаливаемости.
Характеристики прокаливаемости –
критический диаметр Дкр – наибольший размер цилиндра из данной стали, который после закалки имеет структуру мартенситповсемусечению(Д99,9)
(чем меньше Vкр, тем выше прокаливаемость). Дкр зависит от Vкр и охлаждающей среды. Допускается полумартенситная структура (50 % мартенсита и50 % трооститавцентреобразца(Д50).
82
Т.к. состав стали одной и той же марки, размер зерна, форма изделия и др. могут меняться в широких пределах, прокаливаемость каждой стали характеризуютполосой (а не кривой) прокаливаемости (max и min Дкр).
Полоса прокаливаемости для разных сталей
Наглядно видно влияние легирования на прокаливаемость.
Глубина прокаливаемости определяет свойства стали после термической обработки (закалка и
высокий отпуск).
Несквозная прокаливаемость
В сердцевине наблюдается небольшое снижение твердости, предела прочности и значительное снижение вязкости и предела текучести.
Сквозная прокаливаемость
По всему сечению структура сорбитотпуска, свойства одинаковы.
Закалка не является окончательной обработкой, после нее необходимо провести отпуск. 
83
ОТПУСК ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ
Эта обработка проводится после закалки с полиморфным превращением и является окончательной операцией термической обработки стали.
Цель отпуска – снятие закалочных напряжений и придание стали заданных свойств прочности, твердости и пластичности.
ВИДЫОТПУСКА
Низкий отпуск - температура нагрева < 2500С, выдержка до 2,5 час. Охлаждение на воздухе (мартенсит закалки превращается в мартенсит отпуска).
Мз → Мот
Снимаются закалочные макронапряжения. Повышается вязкость, твердость практически не снижается.
Применение: инструментальные стали для режущего и измерительного инструмента, стали после ХТО.
Высокий отпуск – 500-6800С, τ - 1,6 час. Структура – сорбит отпуска. Отпуск дает наилучшее сочетание свойств прочности, пластичности и вязкости, полное снятие закалочных напряжений. Закалка с высоким отпуском называется улучшение, наилучшие результаты обработки получаются при сквозной прокаливаемости.
Применение: изделия из среднеуглеродистых сталей (0,3 – 0,5%С).
Средний отпуск – температура нагрева 350 – 5000С, время выдержки зависит от размеров изделия, охлаждение в воде.
Охлаждение в воде с температуры отпуска создает сжимающие напряжения на поверхности изделия, что приводитк повышению предела выносливости σ -1.
Структура троостит отпуска обеспечивает высокий предел упругости и выносливости, релаксационную стойкость. Применение: для рессорно-пружинных сталей, штамповых сталей.
84
ПОВЕРХНОСТНАЯ ЗАКАЛКА |
|
|||
Цель обработки – сочетание высокой твердости и прочности поверхност- |
||||
ного слоя изделия и вязкой сердцевины. В аустенитное состояние перево- |
||||
дится только поверхностный слой заданной толщины, поэтому нагрев |
||||
должен быть очень быстрым. |
|
|
|
|
Поверхностная закалка током вы- |
Закалка при нагреве лазером – осно- |
|||
сокой частоты – закалка ТВЧ – |
вана |
на |
трансформации |
световой |
нагрев детали в индукторе, частота |
энергии лазера в тепловую. Ско- |
|||
тока 10-3 – 10-5 Гц, индуцируется |
рость нагрева очень высокая – 10-3 – |
|||
ток в поверхностный слой детали. |
10-7 |
с до Тпл. Охлаждение за счетте- |
||
Скорость нагрева на 2-4 порядка |
плоотвода вглубь металла, т.е. не |
|||
выше, чем в печи. Охлаждение че- |
требуется закалочная среда; форми- |
|||
рез душевое устройство (спрейер) |
руется очень мелкое зерно, остаются |
|||
сразу после нагрева. |
нерастворенные дисперсные карби- |
|||
|
ды. В результате закалки лазером |
|||
|
растет σ в, предел контактной вынос- |
|||
|
ливости – на 60 – 70 %. Нетокисле- |
|||
|
ния поверхности. Применяют для |
|||
|
изделий сложной формы из сталей |
|||
|
35, 40, 40Х, ШХ15, 40Х12 и др., а |
|||
|
также чугуна. |
|
||
1 – деталь; 2 – индуктор; 3 – маг- |
Для поверхностной закалки крупно- |
||||
нитные силовые линии |
габаритных деталей – прокатные |
||||
валки, крупные шестерни, червяки – |
|||||
Глубина закаленного слоя |
|
||||
|
закалка с нагревом пламенем газо- |
||||
у = 4,46 105 |
ρ |
/ µ f |
|
||
|
вой горелки. Газокислородное пламя |
||||
f – частота тока, µ - магнитная про- |
с Т0 2000-30000С направляется на по- |
||||
ницаемость, |
ρ |
- удельное электро- |
верхность и разогревает слой в 2-4 мм |
||
сопротивление. |
выше |
твердость, |
до Т0 > АС3 охлаждение водой из |
||
Преимущества: |
охлаждающей части горелки. |
||||
мельче зерно, сокращается длитель- |
Недостаток – возможен перегрев. |
||||
ность обработки, уменьшается короб- |
|
||||
ление, легко применить при серийном |
|
||||
|
|||||
автоматизированномпроизводстве. |
|
||||
Применение: для деталей, работаю- |
|
||||
щих на износ (среднеуглеродистые |
|
||||
стали). |
|
|
|
|
|
85
ЗАКАЛКАБЕЗ ПОЛИМОРФНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ
Эта термическая обработка, фиксирующая при комнатной температуре состояние сплава, свойственное ему при более высокой температуре. При этом подавляются диффузионные процессы, приводящие к выделению второй фазы.
Т0 нагрева (Тзак.) должна обеспечивать растворение кристаллов второй фазы. Vохл. – подавление процесса выделения вторичных кристаллов.
аbd – температура нагрева под закалку (ниже линии солидуса); охлаждение, чаще всего в воде.
В структуре образуется пересыщенный вторым компонентом (Cu) α - твердый раствор за счет фиксирования высокотемпературного состояния сплава с максимальной растворимостью (Cu) в α -растворе (растворимость В(Cu) в А(Al) при Тком определяется точкой С и составляет0,2 %).
Цель обработки: подготовка сплава к упрочняющей обработке – старению. Этот вид обработки рекомендуется сплавам на основе алюминия, меди, цинка, также аустенитным сталям.
После закалки без полиморфного превращения обязательно проводится термическая обработка – старение.
86
СТАРЕНИЕ
Старение – это термическая обработка, при которой в сплаве, подвергнутом закалке без полиморфного превращения, главным процессом является распад пересыщенного твердого раствора. Эта термообработка приводит к изменению свойств сплава за счет уменьшения концентрации пересыщенного ком-
понента в твердом растворе и выделения упрочняющих фаз.
Процесс естественного старения проходит при комнатной температуре, искуственного – при нагреве до 150-2500С. Нагрев увеличивает скорость диффузии, распад пересыщенного твердого раствора проходитбыстрее и полнее.
Процесс старения протекает в несколько стадий (сплавы на основе Аl, Mg, Zn, Ni, Fe).
Образование зон Гинье-Престона (ГП) – образование в пересыщенном твердом растворе участков, обогащенных вторым компонентом. Раз-
меры этих зон субмикроскопиче- 
ские, сохраняется решетка растворителя, имеют форму дисков или вытянутых пластин.
Зоны ГП 1 – диаметр 30-60 A& (3-6
нм), толщина несколько атомных
слоев (5 – 10 A&).
Зоны ГП 2 – укрупненные до диа-
метра 200-300 A& (20-30 нм) и тол-
щиной 10-40 A&(1-4 нм) зоны ГП1.
Выделение метастабильной фазы (промежуточной). На базе зон ГП2 выделяется фаза с кристаллической решеткой, отличной от α - раствора и некогерентной границей (II фаза).
Выделение стабильной фазы с кристаллической решеткой, отличной от α - раствора и некогерентной границей (II фаза).
Зоны ГП и выделения второй фазы тормозят движение дислокации через кристалл, что приводитк упрочнению сплава.
Выделения II фазы склонны к укрупнению – процесс коагуляции или коалесценции. При этом прочность падает.
87
ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА(ТМО)
Термомеханическая обработка заключается в сочетании пластической деформации стали и термической обработки (закалки и отпуска).
Высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО) – нагрев стали до температуры аустенитного состояния (выше АС3), деформация при этой температуре (наклеп аустенита) и немедленная закалка с низким отпуском.
Структура после обработки – мелкокристаллический мартенсит отпуска.
ВТМО обеспечивает рост прочности с одновременным повышением вязкости разрушения, понижения порога хладноломкости при хорошей пластичности. Высокие механические свойства объясняются большой плотностью дислокаций в мартенсите, дроблением его кристаллов на отдельные субзерна.
Низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО) – переохлажденный до Т0 600-4000 аустенит деформируется (ε = 75-90 %), наклепывается, после чего – низкий отпуск.
Структура после обработки – мартенсит отпуска с повышенной плотностью дислокаций. НТМО обеспечивает высокую прочность, но снижение пластичности, т.к. деформация проводится при температурах ниже температуры рекристаллизации, что ограничивает область применения НТМО).
88
ВОПРОСЫ ИЗАДАЧИПО ТЕМЕ
1. Что такое термическая обработка, какими параметрами можно ее охарактеризовать (режим термической обработки)?
2.Что такое отжиг I рода, с какой целью проводится эта обработка?
3.Что такое отжиг II рода, цель обработки, для каких материалов может быть проведен отжиг II рода?
4.Какое влияние оказываетотжиг на пластичность и вязкость стали?
5.Как изменяется структура после полного и неполного отжига?
6.Какой отжиг применяется для доэвтектоидных сталей?
7.С какой целью проводится изотермический отжиг, чем отличается структура стали У8 после обычного и изотермического отжига?
8.Что такое нормализация и в каких случаях можно рекомендовать этот вид обработки?
9.В чем отличие структуры стали 45 после отжига и нормализации, как это различие влияетна свойства?
10. Установите температуры нагрева под полный отжиг и нормализацию для сталей 40, У12, У8.
11. Что такое закалка стали и с какой целью она проводится?
12. Что такое закаливаемость стали, отчего зависитзакаливаемость?
13. Что такое полная и неполная закалка? Для каких целей проводятся эти виды закалки?
14. С какой скоростью надо охлаждать изделия при закалке? Что можно использовать в виде охлаждающей среды?
15. Что такое прокаливаемость стали и от чего она зависит? Характеристики прокаливаемости.
16. Какие виды (способы) закалки вы знаете, с какой целью их применяют на практике?
17. В чем отличие изотермической и ступенчатой закалки. Каковы преимущества каждого вида обработки?
18. Что такое остаточные напряжения при термической обработке, какие виды напряжений вы знаете?
19. Что называется отпуском, цель этого вида обработки? 20. Какие виды отпуска вы знаете?
21. Какая структура отпущенной стали обеспечивает получение максимальной пластичности и вязкости в сочетании с хорошей прочностью?
22.Что такое улучшение?
23.Чем отличается структура сорбит отпуска от сорбита, полученного при нормализации, как это отличие влияетна свойства?
24.Что такое закалка без полиморфного превращения, для чего проводят этот вид обработки?
25.Как выбрать температуру нагрева под закалку без полиморфного превращения?
26.Что такое старение сплавов?
27.Что такое зоны Гинье-Престона и как их появление влияет на механические свойства?
28.Что такое естественное и искуственное старение?
29.Как провести закалку поверхностного слоя изделия?
89
30. Какие стали можно закалить током высокой частоты?
31. Чем регулируется глубина закаленного слоя при закалке ТВЧ?
32.Какие особенности закалки при нагреве лазером?
33.Для чего применяютзакалку при нагреве лазером?
34.Для чего применяется газопламенная закалка? Достоинства и недостатки процесса.
35.Что такое термомеханическая обработка?
36.Что такое ВТМО, почему свойства стали после этой обработки выше, чем после закалки?
37.Что такое НТМО, для чего применяют этот процесс? Каковы технологические трудности проведения этого процесса?
Задача № 1 Образцы из стали 40 были подвергнуты полной и неполной закалке. При
этом получили разную твердость. Чем объяснить это явление?
Задача № 2 Термической обработке – закалке подвергаются детали, у которых недо-
пустимо образование даже микроскопических закалочных трещин в поверхностном слое. Какой режим охлаждения необходимо дать этой детали и почему он содействуютпредотвращению образования трещин?
Задача № 3 На завод поступили заготовки из стали с 1,2 %С, имеющие структуру
зернистого перлита. Эту сталь предусмотрено использовать для режущего инструмента – фрез. Какой вид обработки надо дать этой стали для получения рабочей структуры Мот + К?
Задача № 4 Вал переменного сечения из стали был нагрет на температуру АС3 + 500 и
закален в масло. В разных сечениях вала твердость оказалась разная, в сечении > 100 мм она была ниже, чем в меньших сечениях. Объясните причину этого явления.
Задача № 5 Стали 35 и У8 после закалки в воде имели различную твердость. Чем
можно объяснить это явление?
Задача № 6 Для стальных деталей закалка в масло заменена изотермической закал-
кой. Как изменится структура и свойства сталей после такой обработки?
Задача № 7 Стальной лист после пластического деформирования имеет высокую
твердость, низкую пластичность, что затрудняет его дальнейший технологический передел. Какую обработку следует рекомендовать для повышения пластичности?
90
Задача № 8
С помощью диаграммы состояния Fe-Fe3C определите температуры полного и неполного отжига, а также нормализации для сталей 20, 60, У12. Охарактеризуйте микроструктуру и свойства каждой стали после этих видов термической обработки.
Задача № 9 Слитки стали были нагреты на температуру 11500С с длительной вы-
держкой, а потом были медленно охлаждены на воздухе. Какой вид обработки был дан отливкам, с какой целью и какая структура при этом образовалась?
Задача № 10 Необходимо улучшить обрабатываемость резанием инструментальной
стали У9. Какую обработку надо дать заготовке из этой стали и почему эта обработка улучшитрежущие свойства стали У9?
Задача № 11 После отливки в изложницу сталь имела ярко выраженную дендритную
ликвацию, что могло бы отрицательно сказаться на ее свойствах после пластической деформации слитка. Какую обработку необходимо дать слитку для устранения подобного явления и что является причиной устранения ликвации?
Задача № 12 После обработки резанием поверхность детали получила значительный
наклеп за счет давления резца на ее поверхность. Появление наклепанного слоя может привести к дефектам на поверхности детали. Каким способом можно устранить это явление, какие процессы, проходящие при этом в стали, способствуютэтому?
Задача № 13
Выберите температуру закалки для сплавов I, II, III. Укажите состав сплавов, у которых при старении будет выделяться максимальное количество упрочняющих фаз.
91
Задача № 14 В сплаве на основе алюминия в процессе естественного старения снизи-
лась пластичность. Что является причиной этого, как повысить пластичность снова?
Задача № 15 После определенного времени выдержки при искусственном старении
прочность сплава Д16 на основе Аl стала снижаться. Что является причиной данного явления?
Задача № 16 Поверхностная закалка с использованием нагрева ТВЧ позволяетнамного
повысить усталостную прочность изделия из стали 45. Что является причиной этого?
Задача № 17 Нагрев под закалку токами высокой частоты проводится до температур
1100-11500С, однако при этом не наблюдается потери вязкости, как при печном нагреве под закалку до этих же температур. Что является причиной этого явления?
Задача № 18 Необходимо упрочнить поверхности крупных прокатных валков. Какой
вид обработки надо применить и почему?
Задача № 19 Необходимо повысить твердость и износостойкость внутреннего отвер-
стия в детали сложной формы. Какой вид термической обработки надо рекомендовать в этом случае и почему?
Задача № 20 Кольцо подшипника из стали ШХ15СТ изготавливают путем раскатки за-
готовки при температуре 10000С. Как будут отличаться механические свойства, если закалку провести сразу после пластического деформирования (раскатки), а не после охлаждения на воздухе и повторной закалки по обычному режиму?
92