Контрольная работа - основы технологии металлов - файл n1.doc
Контрольная работа - основы технологии металловскачать (48.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc
Министерство образования и науки Украины
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры
Кафедра "Металлические конструкции"
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА:
Основы технологии металловПодготовила: студентка 3 курса
гр. ЗВВУ-42
Выбыванец Т.В.
Вариант № 48.
Проверил:
Макеевка 2009г.
Контрольная работа № 2Основные виды термической обработки углеродистой стали.
Термическая обработка стали - это совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твёрдых металлических сплавов с целью придания им определённых свойств за счёт изменения внутреннего строения и структуры.
Цель термообработки - это придание сплавам таких свойств, которые требуются в процессе эксплуатации этих изделий.
Основными видами термической обработки стали являются:
-отжиг;
-нормализация;
-закалка;
-отпуск.
Назначение отжига стали.
После проката, литья, ковки, обработки резаньем и прочих видов обработки происходит неравномерное охлаждение заготовок. В результате чего появляется неоднородность, как структуры, так и свойств, а также появление внутренних напряжений. А также отливки при затвердевании получаются неоднородными по химическому составу. Для устранения таких дефектов и применяют отжиг.
Отжигом - называется вид термической обработки, состоящий в нагреве металла, имеющего неустойчивое состояние в результате предшествующей обработки и приводящей металл в более устойчивое состояние. При этом процессе заготовки и изделия получают устойчивую структуру без остаточных напряжений.
Цели отжига - снятие внутренних напряжений, устранение структурной и химической неоднородности, снижение твердости и улучшение обрабатываемости, подготовка к последующим операциям.
Отжиг делится на полный, неполный, диффузионный, рекристаллизационный, низкий, изотермический.
Полный отжиг применяется для снижения твердости, прочности стали, а пластичность при этом повышается. При полном отжиге в металле происходит, перекристаллизация стали и уменьшения размера зерна, за счёт чего и достигаются указанные выше свойства.
Неполный отжиг применяется, для улучшения обрабатываемости резанием и для подготовки стали к закаливанию.
Изотермический отжиг заключается, в нагреве стали до определённой температуры и относительно быстром охлаждении, также до определенных температур и последующем охлаждении на воздухе. При этом получается, более однородная структура стали. Изотермическая выдержка производится в расплаве соли.
Диффузионный отжиг заключается, в нагреве стали до 1000-1100 градусов по Цельсию, выдержке (10-15 часов) при этой температуре и последующем медленном охлаждении. В результате такого отжига происходит, выравнивание неоднородности стали по химическому составу. Такая высокая температура необходима для ускорения диффузионных процессов. При высокой температуре нагрева и продолжительной
выдержке получается крупнозернистая структура, которая устраняется последующим полным отжигом.
Рекристаллизационный отжиг необходим для снятия наклёпа и внутренних напряжений после холодных деформаций и подготовки к дальнейшему деформированию. В результате такого отжига образуется однородная мелкозернистая структура с небольшой твердостью и значительной вязкостью.
Низкий отжиг применяют для того, что бы только снять внутреннее напряжение, которое возникает после механической обработки.
Структура стали после отжига. Отжиг применяют для получения мелкозернистой структуры литой стали.
Формирование структуры стали в основном связано с распадом аустенита при его охлаждении с различными скоростями.
При медленном охлаждении аустенит превращается в перлит. При средних степенях переохлаждения аустенита (600-650°С), получают структуру мелкозернистого перлита, иначе называемого сорбитом. При быстром охлаждении аустенита (500-600°С) получают структуру троостита, представляющую собой высокодисперсную ферритоцементитную смесь. При охлаждении аустенита (до 550-240° С) он распадается на ферритоцементитную смесь, имеющую игольчатое строение - игольчатый троостит. С понижением температуры Эвтектоидной стали ниже 240°С диффузионные процессы резко ослабляются и, наконец,
при температурах ниже 50°С практически полностью прекращаются. Образованная новая структура представляет собой перенасыщенный твердый раствор углерода и называется мартенситом. Структура мартенсита игольчатая. Иглы, как правило, расположены относительно друг друга под углом 60 или 120° и характеризуют те плоскости, по которым
произошли сдвиги в кристаллической решетке.
Нормализация стали.Нормализация - вид термической обработки стали, заключающийся в нагреве до температуры на 30...50°С выше
верхних, критических точек, выдержке и охлаждении на спокойном воздухе. Нормализация применяется в тех случаях, когда необходимо получить мелкозернистую однородную структуру с более высокой твердостью и прочностью, но с несколько меньшей пластичностью, чем после отжига. При нормализации в заэвтектоидных сталях устраняется цементитная сетка, поэтому ею часто заменяют полный или неполный отжиг при подготовке углеродистых сталей к механической обработке.
Нормализация более производительный и экономичный процесс, чем отжиг.
Структура стали после нормализации. Структура стали после нормализации будет такой же, как и после отжига, некоторые высоколегированные стали после нормализации приобретают структуру закалки. Доэвтектоидные стали после нормализации состоят из феррита и перлита, а у заэвтектоидных устраняется цементитная сетка и образуется мелкая ферритоцементитная смесь (сорбит).
Задачи и методы закалки стали. К термической обработке стали также, относят закалку.
Суть этого процесса заключается, в нагреве стали до больших температур и после чего сталь быстро охлаждают.
Цель закалки - это придание стали повышенной прочности, твердости, но при этом снижается вязкость и пластичность.
Закалка характеризуется двумя способностями:
-закаливаемостью
-прокаливаемостью.
Закаливаемость характеризуется определённой твёрдостью, которая сталь приобретает после закалки, а также зависит от содержания углерода в данной стали. Стали с очень низким содержанием углерода (до 0,3) закалке не поддаются и она для них не применяется.
Прокаливаемость - это глубина проникновения закалённой зоны (области).
Прокаливаемость зависит от химического состава стали. С повышением содержания углерода прокаливаемость увеличивается. На прокаливаемость влияет также скорость охлаждения. Чем выше скорость охлаждения, тем больше прокаливаемость. Поэтому при закалке в воде прокаливаемость более высокая, чем при закалке в масле. Большие размеры закаливаемой детали, также приводят к значительному уменьшению прокаливаемости.
Способы охлаждения также относят к одной из операций термообработки.
По способу охлаждения различают виды закалки:
- в одной среде;
- в двух средах;
- ступенчатая;
- изотермическая.
Закалке
в одной среде проще и наиболее чаще применяется, но недостаток её состоит в том, что возникают внутренние напряжения.
При закалке
в двух средах, изделие сначала охлаждают сначала в одной среде, а затем в другой (вода, масло, воздух).
Ступенчатую закалку производят путем быстрого охлаждения в соляной ванне, затем делают выдержку и охлаждают на воздухе. Ступенчатую закалку применяют для деталей из углеродистой стали небольшого сечения (8-10 мм). Для сталей, имеющих небольшую критическую скорость закалки, ступенчатую закалку применяют в основном для изделий большого сечения.
При
изотермической закалке, как и при ступенчатой, детали переохлаждают в среде, далее на воздухе. Преимущества этого способа закалки заключается в большей вязкости, отсутствии трещин, минимальном короблении. Изотермическую закалку применяют для изделий сложной формы. Существенную роль играют также способы погружения деталей в охлаждающую жидкость. Например длинные изделия вытянутой формы ( свёрла, метчики) погружают в строго вертикальном положении, чтобы избежать коробления.
Литература:
1. П.И. Полухин. "Технология металлов и сварка". "Высшая школа"
2. Лахтин Ю.М ., Металловедение и термическая обработка металлов., Металлургия, 1993, 447 с.
3. Солнцев Ю. П., Пряхин Е.Н., Войткун Ф. Материаловедение, М. МИСиС, 1999, 477
4. Технология металлов и конструирование материалы. В.М. Никифоров, Москва, 1968, Изд. "Высшая школа".
5. Материаловедение. А.Е. Лейкин, Б.И. Родин, Москва, 1971, Изд. "Высшая школа".