МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ

И СПЛАВОВ

(ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ПРОГРАММА

Учебной дисциплины «Термическая обработка металлов»

Для бакалавров по направлению «Металлургия»

Профиль: «Металловедение и термическая обработка стали и высокопрочных сплавов»

Москва 2008г.

1. Аннотация.

Данная дисциплина является учебной для подготовки бакалавров для специальности «Термическая обработка металлов» в Московском государственном институте стали и сплавов». Данная дисциплина является фундаментальной и имеет теоретическую направленность. Она является теоретической базой для создания металлических материалов нового поколения и способов их упрочнения.

2. Цель обучения.

Научить:

-анализировать изменения структуры и свойств металлов и сплавов при термической, химико-термической и термомеханической обработках;

-выбирать режимы термической обработки по заданным свойствам или структуре;

-распознавать структуры и анализировать их происхождение.

3. Приобретаемые умения и навыки на основе полученных

знаний для формирования компетентности.

Умения:

-выполнять в условиях учебной лаборатории операции термической обработки: отжиг, нормализацию (ЛР 3, 4), закалку, отпуск (ЛР 4, 5) и контролировать их результаты;

-распознавать микроструктуры сталей во всех типичных структурных состояниях (ЛР 2, 4, 5, 6), определять тип термический обработки по микроструктуре, излому и механическим свойствам (ЛР 2-6);

-назначать режимы термической обработки на заданный уровень свойств с помощью диаграмм превращений (ЛР 4, 5, 6; СЗ 5, 7, 14, 15).

Навыки:

-владеть методами измерений размеров и формы зеренной структуры металлов, дисперсных частиц с использованием современных методов металлографического анализа (ЛР все, СЗ 5, 7, 9-14, 17);

-использовать информационные средства и технологии для визуализации результатов исследований и расчетов (ЛР все, СЗ 5, 7, 9-14, 17);

-на основе теории фазовых превращений качественно предсказывать возможные структуры, их изменения при заданном термическом цикле и зависимость от состава (СЗ все).

4.Объем дисциплины и виды учебной

работы (час)

Лекции…………………………………………………………….68

Семинары…………………………………………………………34

Лабораторные работы……………………………………………34

Аудиторные занятия…………………………………………....136

Самостоятельная работа………………………………………..136

Вид итогового контроля……………………………………экзамен

СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА

(68 часов)

Тема 1. Образование аустенита при нагреве стали [1, 3, 7, 10], (10 часов)

1. Виды кинетики превращения феррито-цементитной структуры в аустенит в зависимости от способа и темпа нагрева. Превращения в сталях при медленном нагреве. Образование и механизм роста зародыша аустенита. Этапы образования аустенита.

2. Кинетика образования аустенита. Диаграммы изотермического образования аустенита в эвтектоидной, доэвтектоидной и заэвтектоидной стали. Особенности процесса гомогенизации легированного аустенита.

3. Влияние исходной структуры и скорости нагрева на величину зерна аустенита и субструктуру стали. Рост зерна аустенита при нагреве. Наследственно мелкозернистые и наследственно крупнозернистые стали. Пути влияния способа выплавки, раскисления, обработки давлением на склонность к росту зерна аустенита. Методы определения размера зерна. Влияние величины зерна аустенита на механические и технологические свойства стали.

4. Структурная наследственность при образовании аустенита. Фазовый наклеп и рекристаллизация аустенита. Точка «Ь» Д.К.Чернова. Практическое значение структурной наследственности, наследственность в литом и наплавленном металле. Исправление перегрева.

5. Особенности механизма и кинетики фазовых превращений при быстром нагреве. Особенности строения и химическая неоднородность аустенита, образующегося при быстром нагреве.

Тема 2. Перлитное превращение [1, 3, 6], (8 часов)

1. Общая характеристика превращений переохлажденного аустенита. Превращение аустенита при непрерывном охлаждении. Элементарные реакции перлитного превращения. Механизм формирования пластинчатого перлита.

2. Взаимосвязь термодинамических и кинетических факторов при формировании пластинчатого перлита. Морфология перлита. Кристаллографические особенности перлитного превращения.

3. Кинетика перлитного превращения. Диаграммы изотермических превращений. Термокинетические диаграммы. Влияние легирующих элементов, деформации, гидростатического давления, особенностей строения аустенита при быстром нагреве на кинетику.

4. Структура и свойства перлита. Разновидности отжига сталей. Полный отжиг. Сфероидизирующий отжиг. Влияние пластической деформации на изотермический отжиг. Нормализация. Патентирование. Графитизация стали и чугуна.

Тема 3. Бейнитное превращение [1, 3, 6], (6 часов)

1. Механизм превращения. Перераспределение и выделение углерода при бейнитном превращении как способ аккомодации напряжений. Особенности перехода гцк-оцк при бейнитном превращении.

2. Кинетика бейнитного превращения. Влияние легирующих элементов, деформации, давления, особенностей строения аустенита на кинетику. Образование видманштеттового феррита.

3. Морфология бейнита. Механические свойства стали с бейнитной структурой. Сопоставление преимуществ и недостатков сталей со структурой бейнита и мартенсита; свойства смешанных мартенсит-бейнитных, бейнит-перлитных, мартенсит-ферритных структур.

Структура и свойства после неполной закалки. Преимущества закалки из двухфазной области.

Тема 4. Мартенситные превращения [1, 3, 6], (14 часов)

1. Отличительные особенности мартенситного превращения в стали. Мартенситное превращение в сталях как частный случай полиморфного превращения без изменения состава фаз. Термодинамика мартенситного превращения.

2. Структура мартенсита в стали. Решетки аустенита и мартенсита и статические искажения. Микроструктура и субструктура сплавов, закаленных на мартенсит. Переход от одного морфологического типа мартенсита к другому в зависимости от способа аккомодации деформации превращения. Особенности морфологии мартенсита, образовавшегося из аустенита, полученного при быстром нагреве.

3. Механизм мартенситного превращения. Зарождение мартенсита. Принцип структурного и размерного соответствия. Кристаллогеометрия превращения аустенита в мартенсит (ориентационные соотношения Курдюмова-Закса, Нишияма, Гренингера-Трояно).

4. Кинетика мартенситных превращений. Температурная зависимость скорости превращений. Разновидность кинетики. Термическая стабилизация превращения при глубоком охлаждении. Влияние примесей внедрения на кинетику превращения аустенита в мартенсит, термическую стабилизацию мартенсита и температуру начала превращения.

5. Мартенсит деформации. Обратимость превращения. Термоупругий мартенсит. Сверхупругость. Эффект памяти формы. Свойства сталей при закалке на мартенсит, факторы упрочнения: концентрация раствора внедрения, субзеренная структура, плотность дислокаций. Закаливаемость.

6. Нагрев и охлаждение при закалке стали. Прокаливаемость и критическая скорость охлаждения. Влияние различных факторов на прокаливаемость. Способы закалки. Закалка с обработкой холодом. Оптимизация параметров закалки с быстрого нагрева-диаграммы преимущественных режимов.

7. Закалка из жидкого состояния. Общие закономерности формирования структуры при сверхбыстром охлаждении расплава. Микроструктура. Фазовый состав. Механические и физические свойства при закалке из жидкого состояния. Закалка с оплавлением поверхности.