Закалка и отпуск углеродистых сталей

Тема 1.6 Химико-термическая обработка металлов и сплавов

Студент должен:

знать:

- основные процессы и стадии химико-термической обработки металлов и сплавов;

- основные фазовые и структурные изменения, происходящие при различных видах химико-термической обработки;

- назначение процессов химико-термической обработки;

- оборудование для проведения химико-термической обработки;

уметь:

- выбирать вид химико-термической обработки в зависимости от требуемого комплекса свойств;

- выбирать режимы химико-термической обработки металлов и сплавов;

- определять структуру и свойства металлов после химико-термической обработки.

Определение и классификация основных видов химико-термической обработки металлов и сплавов. Цементация стали. Азотирование стали. Ионное (плазменное) азотирование и цементация. Диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами.

Методические указания

При изучении данной темы необходимо обратить внимание на процессы, протекающие на поверхности обрабатываемой детали. При изучении процессов химико-термической обработки необходимо обращать внимание на температуру процесса и химический состав сталей (особенно процентное содержание содержание углерода). При изучении цементации, особое внимание необходимо уделить газовой цементации, как наиболее прогрессивному методу; при изучении азотирования необходимо обратить внимание на то, что после этого процесса твердость не снижается при повторных нагревах до 500 - 600 С; нужно иметь представление о диффузионной металлизации хромом, алюминием, кремнием и бором, понимать принципиальное отличие диффузионного насыщения поверхности металла от гальванических покрытий.

При изучении высокотемпературной механической обработки (ВТМО ) необходимо знать, что этой операции можно подвергать любые стали, а при низкотемпературной (НТМО ) только те у которых переохлажденный аустенит обладает повышенной устойчивостью, т. е. легированные.

Литература: основная – 1, 5, 6; дополнительная – 2.

Раздел 2

МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В МАШИНОСТРОЕНИИ И ПРИБОРОСТРОЕНИИ

Тема 2.1 Конструкционные материалы

Студент должен:

знать:

- общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам;

- классификацию конструкционных материалов;

- технические характеристики конструкционных материалов: критерии прочности, надёжности, долговечности, экономической целесообразности и т.д.;

- методы повышения конструктивной прочности;

- маркировку и область применения сталей;

- принцип выбора сталей для конкретных условий работы;

уметь:

- выбирать стали для конкретных условий работы.

Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам. Методы повышения конструктивной прочности материалов. Классификация конструкционных материалов. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей. Углеродистые стали: обыкновенного качества и качественные стали. Легированные стали.

Методические указания

При изучении данной темы основное внимание необходимо обратить на классификацию конструкционных материалов, область их применения, маркировку согласно ГОСТ, знать все существующие методы повышения прочности металлических материалов, целесообразность их проведения.

Литература: основная – 3, 4, 6; дополнительная – 2.

Тема 2.2 Материалы с особыми технологическими свойствами

Студент должен:

знать:

- количественные и качественные характеристики обрабатываемости резанием;

- классификацию сталей с улучшенной обрабатываемостью резанием;

- понятие о технологической пластичности; свойства, характеризующие технологическую пластичность;

- понятие свариваемости; факторы, влияющие на свариваемость;

- железоуглеродистые сплавы с высокими литейными свойствами;

- свойства и классификацию меди и медных сплавов;

уметь:

- выбирать материалы для обработки резанием;

- выбирать материалы для сварных соединений;

- выбирать материалы по их технологическим характеристикам.

Стали с улучшенной обрабатываемостью резанием. Стали с высокой технологической пластичностью и свариваемостью. Железоуглеродистые сплавы с высокими литейными свойствами. Медные сплавы: общая характеристика и классификация латуни, бронзы.

Методические указания

При изучении данной темы необходимо представлять, каким требованиям должны отвечать стали с улучшенной обрабатываемостью резанием:

o Интенсивность изнашивания режущего инструмента;

o Максимально допустимая скорость резания;

o Чистота поверхности резания;

o Форма стружки и легкость ее отвода.

Повышение обрабатываемости резанием достигается технологическими и металлургическими приемами . к технологическим относятся термообработка и наклеп. Заготовки среднеуглеродистых сталей подвергают нормализации, т. к. она формирует наиболее благоприятную, с точки зрения обрабатываемости, структуру, состоящую из феррита и пластинчатого перлита. Нормализацию проводят с высоких температур нагрева для укрепления зерна, что несколько увеличивает допустимую скорость резания.

Обрабатываемость низкоуглеродистых сталей повышают холодной пластической деформацией, которая, снижая пластичность сталей, способствует получению сыпучей, легкоотделяющейся стружки.

Более эффективны металлургические приемы, предусматривающие введение в конструкционную сталь серы, селена, теллура, кальция , изменяющих состав и количество неметаллических включений; свинца, создающего собственные металлические включения; фосфора, изменяющего свойства металлической основы. Технологическая пластичность – способность металла подвергаться горячей и холодной пластической деформации.

В горячем (аустенитном) состоянии большинство сталей обладают высокой пластичностью, что позволяет получать фасонный прокат и поковки без дефектов (трещин, разрывов и т. п.), более того, горячей обработкой давлением (в сочетании с последующим отжигом) измельчают микроструктуру, устраняют литейные дефекты и, формируя волокна вдоль контура поковок, создают благоприятно ориентированную макроструктуру.

Микроструктура стали должна состоять из феррита с небольшим количеством перлита. Выделение по границам зерен структурно свободного (третичного) цементита строго ограничивается во избежание разрывов при штамповке.

Для глубокой, сложной и особосложной вытяжки используют малопрочные, высокопластичные стали 05; 08; 10 всех видов раскисления. Их поставляют в виде холоднокатанного листа, подвергнутого рекристаллизационному отжигу при температуре 650 – 690С.

Кипящая сталь из-за повышенной газонасыщенности склонна к деформационному старению. В связи с этим для холодной штамповки используют сталь, микролегированную ванадием или алюминием.

Свариваемость – способность получения сварного соединения, равнопрочного с металлом. Для образования качественного соединения важно предупредить возникновение в сварном шве дефектов: пор, непроваров и, главным образом, трещин. Свариваемость стали тем выше, чем меньше в ней углерода и легирующих элементов. Углерод расширяет интервал кристаллизации и увеличивает склонность к образованию горячих трещин, которая тем больше, чем дольше металл шва находится в жидком состоянии. Причина холодных трещин – внутренние напряжения, возникающие при структурных превращениях, особенно в результате местной закалки. Сварка высокохромистых и хромоникелевых сталей в связи с неизбежными фазовыми превращениями в металле требует снижения скорости охлаждения, применения защитных атмосфер и последующей термообработки.

Литература: основная – 1, 3, 5, 7; дополнительная – 1.

Лабораторная работа 5

Микроанализ сталей.

Лабораторная работа 6