Отжиг и нормализация стали

               Балтийский Федеральный Университет

                                     имени Иммануила Канта

                                             Факультет «Сервис» 
 

              “ Отжиг и нормализация стали “

                               Реферат по дисциплине «Материаловедение» 
 

                                                                                                                                           Выполнил:

                                                                                                                                  студент 2 курса

                                                                                                                 заочной формы обучения

                                                                                                                           факультета сервиса

                                                                                                                              по специальности

                                                                                                                                            «Сервис»

                                                                                                                                Иванова Л.Ю. 

                                                                                                                                    Руководитель:

                                                                                                                               В.М. Ходоркова 

                                                     
 

                                                  Калининград 2012

                                                   Содержание

Введение

     1.  Виды термической обработки металлов.

   2.  Превращения, протекающие, в структуре стали при нагреве и охлаждении

   3.  Механизм основных превращений:

      1)  Превращение перлита в аустетит

     2) Превращение аустенита в перлит при медленном охлаждении.

   Закономерности превращения.

  Промежуточное превращение

     3) Превращение аустенита в мартенсит при высоких скоростях охлаждения

     4) Превращение мартенсита в перлит

  4.  Технологические возможности и особенности отжига и нормализации.

  5.  Отжиг и нормализация. Назначение и режимы

   Список используемой литературы  

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                

Введение 

        Материаловедение относится к числу основополагающих дисциплин для машиностроительных специальностей. Это связано с тем, что получение, разработка новых материалов, способы их обработки являются основой современного производства и во многом определяют уровенем своего развития научно-технический и экономический потенциал страны. Проектирование рациональных, конкурентноспособных изделий, организация их производства невозможны без достаточного уровня знаний в области материаловедения.

        Материаловедение является основой для изучения многих специальных дисциплин.

       Разнообразие свойств материалов является главным фактором, предопределяющим их широкое применение в технике. Материалы обладают отличающимися друг от друга свойствами, причем каждое зависит от особенностей внутреннего строения материала. В связи с этим материаловедение как наука занимается изучением строения материала в тесной связи с их свойствами. Основные свойства материалов можно подразделить на физические, механические, технологические и эксплуатационные.

      От физических и механических свойств зависят технологические и эксплуатационные свойства материалов.

 Среди механических свойств прочность занимает особое место, так как прежде всего от нее зависит не разрушаемость изделий под воздействием эксплуатационных нагрузок. Учение о прочности и разрушении является одной из важнейших составных частей материаловедения. Оно является теоретической основой для выбора подходящих конструкционных материалов для деталей различного целевого назначения и поиска рациональных способов формирования в них требуемых прочностных свойств для обеспечения надежности и долговечности изделий.

 Основными материалами, используемыми в машиностроении, являются и еще долго будут  оставаться металлы и их сплавы. Поэтому основной частью материаловедения является металловедение, в развитии которого, ведущую роль сыграли российские ученые: Аносов П.П., Чернов Д.К., Курнаков Н.С., Гуляев А.П. и другие.

 В настоящих  лекциях рассмотрены физические основы строения и свойств конструкционных  материалов, приводятся широко используемые методы определения механических свойств  материалов при пазличных видах нагружения, излагаются основы термической обработки и поверхностного упрочнения деталей, даются характеристики основных групп конструкционных материалов. 

                      1. Виды термической обработки металлов.

    

      Свойства сплава зависят от его структуры. Основным способом, позволяющим изменять структуру, а, следовательно, и свойства является термическая обработка.

          Основоположником теории термической обработки является выдающийся русский ученый Д.К. Чернов, который в середине ХIХ в., наблюдая изменение цвета каления стали при ее нагреве и охлаждении и регистрируя температуру «на глаз», обнаружил критические точки (точки Чернова).

 Советские ученые достигли больших успехов в усовершенствовании уже известных и в разработке новых технологических процессов термической обработки стали.

  В дальнейшем они развивались в работах Бочвара А.А., Курдюмова Г.В., Гуляева А.П.

          Термическая обработка представляет  собой совокупность операций  нагрева, выдержки и охлаждения, выполняемых в определенной последовательности при определенных режимах, с целью изменения внутреннего строения сплава и получения нужных свойств (представляется в виде графика в осях температура – время, см. рис. 12.1).

    

    

 Рис.12.1. Графики  различных видов термообработки: отжига (1, 1а), закалки (2, 2а), отпуска (3), нормализации (4)

    

      Различают следующие виды термической  обработки:

     1. Отжиг 1 рода – возможен для любых металлов и сплавов.

     Его  проведение не обусловлено фазовыми  превращениями в твердом состоянии.

     Нагрев, при отжиге первого рода, повышая  подвижность атомов, частично или  полностью устраняет химическую  неоднородность, уменьшает внутреннее  напряжения.

      Основное значение имеет температура  нагрева и время выдержки. Характерным  является медленное охлаждение. 

 Разновидностями отжига первого рода являются: 

     1 диффузионный;

    

     2 рекристаллизационный;

    

     3 отжиг для снятия напряжения  после ковки, сварки, литья.

    

    

 2. Отжиг 2 рода – отжиг металлов и сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии при нагреве и охлаждении.

         Проводится для сплавов, в которых  имеются полиморфные или эвтектоидные  превращения, а также переменная  растворимость компонентов в  твердом состоянии.

        Проводят отжиг второго рода с целью получения более равновесной структуры и подготовки ее к дальнейшей обработке. В результате отжига измельчается зерно, повышаются пластичность и вязкость, снижаются прочность и твердость, улучшается обрабатываемость резанием.

         Характеризуется нагревом до температур выше критических и очень медленным охлаждением, как правило, вместе с печью (рис. 12.1 (1, 1а)).

    

     3. Закалка – проводится для сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии при нагреве и охлаждении, с целью повышение твердости и прочности путем образования неравновесных структур (сорбит, троостит, мартенсит).

        Характеризуется нагревом до  температур выше критических  и высокими скоростями охлаждения (рис. 12.1 (2, 2а)).

    

     4. Отпуск – проводится с целью снятия внутренних напряжений, снижения твердости и увеличения пластичности и вязкости закаленных сталей.

        Характеризуется нагревом до  температуры ниже критической  А  (рис. 12.1 (3)). Скорость охлаждения  роли не играет. Происходят превращения, уменьшающие степень неравновесности структуры закаленной стали.

    

     Термическую  обработку подразделяют на предварительну ю и окончательную.

           Предварительная – применяется для подготовки структуры и свойств материала для последующих технологических операций (для обработки давлением, улучшения обрабатываемости резанием).

          Окончательная – формирует свойство готового изделия.

       2. Превращения, протекающие, в структуре стали при нагреве и охлаждении

       Любая разновидность термической обработки состоит из комбинации четырех основных превращений, в основе которых лежат стремления системы к минимуму свободной энергии (рис 12.2).   

 

 Рис. 12.2. Зависимость  свободной энергии структурных  составляющих сталей от температуры: аустенита (FA), мартенсита (FM), перлита (FП)

    

      1. Превращение перлита в аустенит   , происходит при нагреве выше критической температуры , минимальной свободной энергией обладает аустенит.

                                        

      2. Превращение аустенита в перлит , происходит при охлаждении ниже А1, минимальной свободной энергией обладает перлит:

                             

      3. Превращение аустенита в мартенсит    , происходит при быстром охлаждении ниже температуры нестабильного равновесия

                                 

4. Превращение  мартенсита в перлит , – происходит при любых температурах, т.к. свободная энергия мартенсита больше, чем свободная энергия перлита.