Шпаргалка по "Металлургии"

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 предварительную 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.

 

 

 

 

 

 

 

14.  Кристаллизация  сталей и чугунов

Структура сталей и белых чугунов в связи  с процессом их кристаллизации.

Сплавы железа с углеродом представляют одну из сложных систем. Начало изучению железных сплавов положили своими трудами  и открытиями крупнейшие русские  металлурги П.П. Аносов и Д.К. Чернов.

Д.К. Чернов обнаружил, что сталь при нагревании или  при охлаждении с высоких температур претерпевает превращения при определенных температурах, называемых критическими точками.

Одна из этих точек, названная Черновым точкой α, соответствует  темно-вишневому калению, вторая - точка  в - красному калению и последняя - точка с - почти совпадает с  точкой плавления.

Существование критических  точек было установлено Д.К. Черновым в 1865 г. при обработке орудийной  стали на б. Обуховском заводе.

Только спустя 30 лет Аустеном была опубликована первая диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов.

В дальнейшем над  усовершенствованием и уточнением этой диаграммы работали ученые многих стран.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15. Технология ТО сталей

Осадка – уменьшение высоты заготовки, увеличение диаметра.

 

Высадка – частичная  осадка, создание местных утолщений  на заготовке (уменьшается длина  заготовки).

 

В последние годы получают распространение безотходные  технологии формообразования взамен металлообработки резанием: холодное выдавливание, высадка, штамповка, вырубка (чеканка). Основным требованием к сортовому прокату  из конструкционных сталей является технологическая пластичность. Она  характеризует способность стали  к холодной деформации без разрушения, оценивается с помощью технологических  испытаний на холодную осадку образца  до ½, 1/3, ¼ от исходной высоты без  разрушения и трещин. Прокат из конструкционной  стали имеет феррито-перлитную  структуру (пластинчатый), которая плохо  высаживается, т.е. не удовлетворяет  требованиям по осадке. Для получения  требуемых свойств по осадке сталь  должна иметь структуру зернистого перлита со сфероидизированными  карбидными частицами. Твердость доэвтектоидных сталей для холодного выдавливания (после термической обработки) должна быть ниже, чем сталей, подвергающихся обработке резанием. Поэтому режимы термообработки сталей для холодного  выдавливания более длительны, чем  для обработки резанием.

 

Поставка проката  осуществляется в виде бунтов или  прутков. Стали углеродистые 08кп-50, хромистые 15Х-45Х, марганцовистые 14Г-45Г, 20Г2-40Г2 и сложнолегированные. При  этом ряд сталей имеет пониженное содержание марганца или кремния, так  называемый селект. Требования в ГОСТ 10702-78.

 

Для всех сталей регламентирована твердость и холодная осадка, для  некоторых сталей – еще и механические свойства.

 

Лучшая пластичность металла обеспечивается в рекристаллизованной  стали со структурой зернистого перлита, которая может быть получена изотермическим отжигом с замедленным охлаждением или высоким отпуском.

 

Режимы термообработки сталей для холодного выдавливания более длительны (чем сталей, используемых для обработки резанием) для сфероидизации  карбидных частиц, обеспечивающих изотропность, меньшее упрочнение при деформации стали и ее лучшую штампуемость.

 

Оптимальная термообработка стали для холодного выдавливания – неполный сфероидизирующий отжиг  с нагревом в интервале Ас1-Ас3 и замедленное охлаждение или  изотермический сфероидизирующий неполный отжиг с нагревом в интервале  Ас1-Ас3, быстрое охлаждение до t немного  ниже А1, изотермическая выдержка при  этой температуре. Изотермический отжиг  проводится в основном для прутков  металла, охлаждение которых в проходных  печах происходит достаточно быстро.

 

Необходимое снижение твердости и высокая пластичность обеспечиваются и высоким отпуском , однако эта обработка более длительная. Но она является единственно возможной  для сталей мартенситного класса 18Х2Н4МА-25Х2Н4МА.

 

Общая глубина  обезуглероженного слоя (феррит + переходная зона) для сталей с концентрацией  углерода более 0,3% - менее 1,5% сечения  на сторону.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16. Углеродистые  стали

Сталь углеродистая обыкновенного качества изготовляется  согласно ГОСТ 380—71* трех групп: А —  поставляемая по механическим свойствам; Б — поставляемая по химическому  составу и В — поставляемая по химическому составу и механическим свойствам. Химический состав стали  группы В такой же, как у стали  группы Б. В зависимости от степени  раскисления сталь изготовляется  кипящей (кп), полуспокойной (пс) и спокойной (сп). Эти буквы ставятся при обозначении  марок стали (ВСтЗкп, ВСтЗпс и т.д.). Наиболее пригодной для сварных  конструкций является низкоуглеродистая  сталь марок ВСтЗпсб, ВСтЗспб, ВСтЗГпс  и СтЗГсп, которые поставляются с  гарантией свариваемости. Сталь  марок ВСт4 и ВСтб — сред-неуглеродисгая и марки ВСтб — высокоуглеродистая. Содержание С, Si и Мп в стали приведено  в табл. 16.1. Цифра 5 (ВСтЗспб) обозначает категорию стали, гарантирующую  величину ударной вязкости при температуре +20 и —20 °С.

Кроме углеродистой стали обыкновенного качества изготовляется  сталь углеродистая качественная конструкционная  по ГОСТ 1050—74. Ее насчитывается 24 марки  — от 08 кп до 60. В строительных конструкциях иногда применяют конструкционную  низкоуглеродистую сталь марок 10, 15, 20. Цифры, обозначающие марки стали, показывают среднее содержание в  ней углерода в сотых долях  процента

В настоящее время  применяют прокат из стали углеродистой свариваемой для строительных конструкций, изготовленный в виде листов, полос, уголков, балок и швеллеров следующих  марок: 18кп толщиной 4—40 мм, 18пс толщиной 4—16 мм (лист) и 4—20 мм (фасонный прокат), 18сп толщиной 4—20 мм, 18пс толщиной 4—30 мм, 18Гсп толщиной 31—40 мм. Это все  низкоуглеродистая хорошо свариваемая  сталь с содержанием углерода 0,14—0,22 %.

 

 

 

 

 

 

 

17. Превращения  в сталях при ТО

При нагреве стали  выше критических точек с образованием аустенита исходной структурой чаще всего является смесь феррита  и цементита — перлит. Превращение  перлита в аустенит в точном соответствии с диаграммой «железо-углерод» происходит лишь при очень медленном нагреве. В реальных условиях нагрева при  термообработке превращение перлита  в аустенит запаздывает и имеет  место перегрев. Скорость превращения  зависит от степени перегрева. Чем  выше температура, тем больше степень  перегрева и тем быстрее идет превращение. Кинетику превращения  можно проследить на диаграмме изотермического  превращения перлита в твердый  раствор аустенит эвтектоидной стали (рис. 1.2).

 

При достаточно высокой  температуре из-за большой подвижности  атомов превращение протекает практически  мгновенно, поэтому кривые начала и  конца превращения сливаются  и попадают на ось ординат. При  очень малом перегреве над  А1 превращение протекает очень  вяло и поэтому превращение может  протекать практически бесконечно. В этом случае кривые начала и конца  превращения также сливаются  и асимптотически приближаются к  линии А1. Совпадение кривых начала и конца превращения в одной  точке соответствует равновесному превращению по диаграмме железо-углерод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18. Чугуны

Чугу́н — сплав  железа с углеродом с содержанием  более 2,14 % (точка предельной растворимости  углерода в аустените на диаграмме  состояний). Углерод в чугуне может  содержаться в виде цементита  и графита. В зависимости от формы  графита и количества цементита, выделяют: белый, серый, ковкий и высокопрочные  чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях  также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок.Виды чугуна [править]

Белый чугун [править]

В белом чугуне весь углерод находится в виде цементита. Структура такого чугуна — перлит, ледебурит и цементит. Такое название этот чугун получил  из-за светлого цвета излома.

Серый чугун [править]

Основная статья: Серый чугун

Серый чугун это  сплав железа, кремния (от 1,2- 3,5 %) и  углерода, содержащий также постоянные примеси Mn, P, S. В структуре таких  чугунов большая часть или  весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Излом  такого чугуна из-за наличия графита  имеет серый цвет.

Ковкий чугун [править]

Основная статья: Ковкий чугун

Ковкий чугун  получают длительным отжигом белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевидной формы. Металлическая  основа такого чугуна: феррит и реже перлит. Ковкий чугун получил свое название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением  не подвергается). Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару. Из ковкого чугуна изготовляют детали сложной формы: картеры заднего  моста автомобилей, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.

 

 

 

 

 

 

19. Основы теории  ТО

Термической обработкой называют технологические процессы теплового воздействия, состоящие  из нагрева, выдержки и охлаждения металлических  изделий по определенным режи­мам с  целью изменения структуры и  свойств сплава.

Любой процесс  термической обработки может  быть описан графиком в координатах  тем­пература — время (рис. 30). Параметрами  про­цесса термической обработки  являются макси­мальная температура  нагрева (t max) сплава; вре­мя выдержки ( τ k) сплава при температуре нагре­ва; скорость нагрева (Vн) и охлаждения (Vo). На практике обычно подсчитывают среднюю  ско­рость нагрева или охлаждения. Она равна мак­симальной температуре  нагрева, поделенной на время нагрева  или охлаждения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20. Основные свойства  материалов. Методы оценки их  характеристик

Технологические свойства материалов характеризуют  восприимчивость материалов технологическим  воздействием при переработке в  изделия. Знание этих свойств позволяет  рационально осуществлять процессы изготовления изделий.

Основными характеристиками материалов являются:

обрабатываемость  резанием;

обрабатываемость  давлением

свариваемость;

склонность к  короблению при термической обработке  и другие.

Обрабатываемость  резанием характеризуют следующими показателями:

качеством обработки  материалов - шероховатостью обработанной поверхности и точностью размеров;

стойкостью режущего инструмента;

сопротивлением  резанию - скоростью и силой резания;

видом стружкообразования. Обрабатываемость давлением определяют в процессе технологических испытаний (проб) материалов на пластическую деформацию. Методы оценки обрабатываемости давлением  зависят от вида материалов и технологии их переработки.

Обрабатываемость  давлением порошковых материалов характеризует  их текучесть, уплотняемость и формуемость. Методы определения характеристик  порошковых материалов установлены  государственными стандартами.

Литейные характеристики материалов - совокупность технологических  показателей, характеризующие формирование отливки путем заливки расплавленного материала в литейную форму.

Жидкотекучесть - свойство расплавленного материала  заполнять литейную форму.

Литейная усадка - уменьшение объема расплава при переходе из жидкого состояния в твердое. Коэффициент усадки индивидуален для  каждого вида материала.

Свариваемость - свойство материала образовывать сварное  соединение, работоспособность которого соответствует качеству основного  материала, подвергнутого сварке. О  свариваемости судят по результатам  испытания сварных образцов и  характеристикам основного материала  в зоне сварного шва.