- •Введение
- •1. Строение и свойства материалов
- •1.1. Классификация материалов
- •1.2. Кристаллическое строение материалов
- •1.3. Кристаллизация металлов
- •1.4. Деформация и разрушение металлов
- •1.5. Свойства материалов и методы их испытаний
- •2. Основы теории двойных сплавов
- •2.1. Строение сплавов
- •2.2. Диаграммы состояния двойных сплавов
- •2.3. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов
- •2.4. Углеродистые стали
- •2.5. Чугуны
- •3. Основы термической обработки сталей
- •3.1. Механизмы основных превращений
- •5. Особенности мартенситного превращения.
- •3.2. Отжиг стали
- •3.3. Закалка и отпуск
- •4. Поверхностное упрочнение деталей
- •4.1. Упрочнение методом пластической деформации
- •4.2. Упрочнение методом поверхностной закалки
- •4.3. Химико-термическая обработка
- •5. Легированные стали
- •5.1. Маркировка легированных сталей
- •5.2. Классификация легированных сталей
- •6. Цветные металлы и сплавы
- •6.1. Титан и его сплавы
- •6.2 Алюминий и его сплавы
- •6.3. Магний и его сплавы
- •6.4. Медь и ее сплавы
- •6.5. Другие цветные металлы и сплавы
- •7. Неметаллические и композиционные материалы
- •7.1. Полимеры
- •7.2. Пластмассы
- •7.3. Композиционные материалы
- •7.3. Керамические материалы
- •8. Металлургическое производство
- •8.1. Основные сведения о производстве чугуна
- •8.2. Производство стали
- •8.3. Разливка стали
- •9. Литейное производство
- •9.1. Литейные свойства сплавов
- •9.2. Литье в песчано-глинистые формы
- •9.3. Плавильные печи
- •9.4. Специальные способы литья
- •9.5. Сплавы для изготовления отливок
- •10. Обработка металлов давлением
- •10.1. Прокатка
- •10.2. Волочение и прессование
- •10.3. Ковка
- •10.4. Штамповка
- •11. Обработка металлов резанием
- •11.1. Основы резания металлов
- •11.2. Обработка на токарных станках
- •11.3. Обработка на сверлильных станках
- •11.4. Обработка на фрезерных станках
- •11.5. Обработка на строгальных и долбежных станках
- •11.6. Обработка на шлифовальных и отделочных станках
- •11.7. Точность и качество поверхности при обработке
- •12. Сварка, резка и пайка
- •12.1. Сварка металлов плавлением
- •12.2. Сварка металлов давлением
- •12.3. Термическая резка и пайка металлов
- •Области применения способов термической резки
- •13. Электрофизические и электрохимические способы обработки материалов
- •13.1. Электрофизические способы
- •13.2. Электрохимические способы
- •14. Основы рационального выбора материалов
- •14.1. Выбор материала
- •14.2. Основные направления экономии материалов
- •Литература
- •Оглавление
- •Евгений Петрович Чинков
- •Андрей Геннадьевич Багинский
- •Материаловедение и технология
- •Конструкционных материалов
- •Подписано к печати.
3.2. Отжиг стали
Отжиг – разупрочняющая термическая обработка. Режим назначают в соответствии с диаграммами состояния и изотермического распада аустенита. Скорость нагрева тем выше, чем меньше легированность стали, однороднее структура, проще конфигурация детали. Оптимальная скорость нагрева – 1 мин на 1 мм сечения детали, время выдержки – 20 % от времени нагрева. Среда нагрева в печи оказывает на сталь различное действие: окисляющее (О2, СО2, Н2О); восстанавливающее (СО, СН4); обезуглероживающее (О2, Н2); науглероживающее (СО, СН4); нейтральное (азот, инертные газы). Для всех видов отжига характерно медленное охлаждение – 20-200 °С/час.
Диффузионный (гомогенизирующий) отжиг применяется для устранения внутрикристаллической ликвации и выравнивания химического состава сплава. Кроме того, при нагреве растворяются избыточные карбиды. В основе всех процессов лежит диффузия. Температура нагрева зависит от температуры плавления Тн = 0,8 Тпл. Длительность – 8-20 часов. Скорость охлаждения выбирают таким образом, чтобы полностью успели пройти обратные диффузионные превращения. Отжигу подвергают отливки, поковки, прокат из средне- и высокоуглеродистых легированных сталей с целью улучшения обрабатываемости резанием.
Полный отжиг проводится для доэвтектоидных сталей для исправления структуры при их нагреве на 30-50 °С выше критической температуры АС3 (рис. 3.2), т. е. до однофазного аустенитного состояния. При нагреве образуется мелкозернистый аустенит, после охлаждения сталь имеет мелкозернистую структуру.
Неполный отжиг проводится для заэвтектоидных сталей при нагреве на 30-50 °С выше критической температуры АС1 (см. рис. 3.2), т. е. до двухфазного состояния. В структуре сохраняется цементит вторичный, который при отжиге приобретает сферическую форму (сфероидизация). Неполный отжиг обязателен для инструментальных сталей.
Циклический или маятниковый отжиг применяют, если после неполного отжига цементит остается пластинчатым. После нагрева выше температуры АС1 следует охлаждение до 680 °С, затем снова нагрев до 750-760 °С и медленное охлаждение. В результате отжига получают зернистый цементит.
Рекристаллизационный отжиг применяется для снятия наклепа после холодной пластической деформации. Температура нагрева: Тр= 0,4 Тпл. Продолжительность зависит от габаритов изделия.
Отжиг для снятия напряжений, возникающих в неравномерно охлаждающихся отливках и поковках, в сварных соединениях, в деталях после обработки резанием. Температура нагрева выбирается в зависимости от вида предыдущей обработки и находится в широком диапазоне: Тн=160-700 °С. Продолжительность зависит от габаритов изделия.
Нормализация – разновидность отжига, при котором сталь нагревают до аустенитного состояния на 30-50 °С выше АС3 (или Аст) с охлаждением на воздухе. Твердость и прочность после нормализации несколько выше, чем после отжига. Для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига. Для среднеуглеродистых сталей нормализацию или нормализацию с высоким отпуском применяют вместо закалки с высоким отпуском. При таком режиме термической обработки изделие меньше подвергается короблению, исключаются закалочные трещины.