2015-05-26
3066
Нагрев закаленных сталей до температур, не превышающих А1, называют отпуском. В результате закалки чаще всего получают структуру мартенсита с некоторым количеством остаточного аустенита. Процесс нагрева и выдержки закаленной стали сопровождается превращением мартенсита и остаточного аустенита. В результате этого превращения уменьшаются внутренние напряжения и хрупкость, повышаются вязкость и пластичность.
Фазовые превращения при отпуске закаленной стали можно показать в виде схемы (рис. 8.5).
Рис. 8.5. Схема фазовых превращений при отпуске закаленной стали
При низкотемпературном отпуске (150–300 °С) из мартенсита выделяется часть избыточного углерода с образованием мельчайших карбидных частиц. Дисперсные кристаллы 
-карбида когерентны с решеткой мартенсита. В мартенсите остается около 0,2 % растворенного углерода. Распад остаточного аустенита происходит по механизму бейнитного превращения: образуется смесь кристаллов низкоуглеродистого мартенсита и дисперсных карбидов. При температуре около 250 °С начинается превращение -карбида в цементит; при этом когерентность решеток α-твердого раствора и карбида нарушается.
|
|
|
При среднем отпуске (350–400 °С) из мартенсита выделяется весь избыточный углерод с образованием цементитных частиц. При этом тетрагональность решетки железа уменьшается, она становится кубической. В результате вместо мартенсита остается феррит. Такая феррито-цементит-ная смесь называется трооститом отпуска, а процесс, приводящий к таким изменениям, среднетемпературным отпуском. При таком нагреве значительно уменьшаются внутренние напряжения и снижается плотность дислокаций.
При более высоких нагревах (500 °С и выше) в углеродистых сталях происходят изменения структуры, не связанные с фазовыми превращениями: изменяются форма, размер карбидов и структура феррита. С повышением температуры происходит коагуляция – укрупнение частиц цементита. Форма кристаллов постепенно становится сферической – этот процесс назвали сфероидизацией.
Коагуляция и сфероидизация карбидов происходят с заметной скоростью, начиная с температуры 400 °С. Зерна феррита становятся крупными, и их форма приближается к равноосной. Феррито-карбидная смесь, которая образуется после отпуска при температуре 400–600 °С, называется сорбитом отпуска. При температуре, близкой к точке А1, образуется грубая феррито-цементитная смесь – зернистый перлит.
Влияние температуры отпуска на механические свойства стали с 0,4 % углерода показано в таблице 8.1.
Таблица 8.1
| Температура отпуска, °С |  , МПа
| НRС |  , %
|
| Без отпуска | |||
При отпуске некоторых сталей возможны негативные явления – отпускная хрупкость. Это снижение ударной вязкости сталей, отпущенных при температуре 250–400 и 500–550 ºС (рис. 8.6).
|
|
|
Первый вид отпуска называется необратимой хрупкостью (Ι рода); присущ практически всем сталям и обусловлен неоднородным выделением карбидов из мартенсита. Повторный отпуск при более высокой температуре (400–500 °С) снимает хрупкость и сталь становится к ней не склонной даже при повторном нагреве при 250–400 °С. В связи с этим эта хрупкость получила название необратимой. Отпуск сталей, склонных к этому виду хрупкости при температурах 250–400 °С, не назначается. Этот род хрупкости не зависит от скорости охлаждения после отпуска.
Рис. 8.6. Влияние температуры отпуска на ударную вязкость стали:
Ι – зона необратимой отпускной хрупкости; ΙΙ – зона обратимой отпускной хрупкости
Второй вид отпускной хрупкости (ΙΙ рода) является обратимым. Проявляется он при медленном охлаждении легированной стали при температуре 500–550 °С. Данная хрупкость может быть устранена повторным отпуском с большой скоростью охлаждения. В этом случае устраняется причина этой хрупкости – выделение карбидов по границам бывших аустенитных зерен. Устранение отпускной хрупкости легированных сталей возможно введением в них малых добавок молибдена (0,2–0,3 %) или вольфрама (0,5–0,7 %).
Тесты для контроля текущих знаний
1. Твердый раствор внедрения углерода в Feα называется:
1) цементитом;
2) ферритом;
3) аустенитом;
4) ледебуритом.
2. Твердый раствор внедрения углерода в Feg называется:
1) цементитом;
2) ферритом;
3) аустенитом;
4) ледебуритом.
3. Химическое соединение Fe3C называется:
1) цементитом;
2) ферритом;
3) аустенитом;
4) ледебуритом.
4. Упорядоченный перенасыщенный твердый раствор углерода в Feα называется:
1) цементитом;
2) ферритом;
3) аустенитом;
4) мартенситом.
5. Сталями называют:
1) сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02 % С;
2) сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 до 2,14 % С;
3) сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 6,67 % С;
4) сплавы железа с углеродом, содержащие 0,8 % С.
6. Чугунами называют:
1) сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02 % С;
2) сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 до 2,14 % С;
3) сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 6,67 % С;
4) сплавы железа с углеродом, содержащие 0,8 % С.
7. Эвтектоидной сталью называют:
1) сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02 % С;
2) сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 до 2,14 % С;
3) сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 6,67 % С;
4) сплавы железа с углеродом, содержащие 0,8 % С.
8. Заэвтектоидной сталью называют:
1) сплав железа с углеродом, содержащий до 0,02 % С;
2) сплав железа с углеродом, содержащий от 0,02 до 0,8 % С;
3) сплав железа с углеродом, содержащий от 0,8 до 2,14 % углерода;
4) сплав железа с углеродом, содержащий 0,8 % углерода.
9. Доэвтектоидной сталью называют:
1) сплав железа с углеродом, содержащий до 0,02 % С;
2) сплав железа с углеродом, содержащий от 0,02 до 0,8 % С;
3) сплав железа с углеродом, содержащий от 0,8 до 2,14 % С;
4) сплав железа с углеродом, содержащий 0,8 % С.
10. Доэвтектическими чугунами называют:
1) сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14 % С;
2) сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 4,3 % С;
3) сплавы железа с углеродом, содержащие от 4,3 до 6,67 % С;
4) сплавы железа с углеродом, содержащие 4,3 % С.
11. Эвтектическим чугуном называют:
1) сплав железа с углеродом, содержащий до 2,14 % С;
2) сплав железа с углеродом, содержащий от 2,14 до 4,3 % С;
3) сплав железа с углеродом, содержащий от 4,3 до 6,67 % С;
4) сплав железа с углеродом, содержащий 4,3 % С.
12. Заэвтектическими чугунами называют:
|
|
|
1) сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14 % С;
2) сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 4,3 % С;
3) сплавы железа с углеродом, содержащие от 4,3 до 6,67 % С;
4) сплавы железа с углеродом, содержащие 4,3 % С.
13. Какие примеси в железоуглеродистых сталях относятся к вредным:
1) кремний;
2) марганец;
3) сера;
4) фосфор.
14. Какие примеси в железоуглеродистых сталях относятся к полезным:
1) кремний;
2) марганец;
3) сера;
4) фосфор.
15. В каких сталях в наибольшей степени удален кислород:
1) в кипящих «кп»;
2) в спокойных «сп»;
3) в полуспокойных «пс»;
4) в низкоуглеродистых.
16. Стали, характеризующиеся низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений, называются:
1) малопрочными и высокопластичными;
2) углеродистыми качественными;
3) углеродистыми сталями обыкновенного качества;
4) автоматными сталями.
17. Чугун, в котором весь углерод находится в виде химического соединения Fe3С, называется:
1) серым;
2) ковким;
3) белым;
4) высокопрочным.
18. Чугуны с пластинчатой формой графита называются:
1) серыми;
2) ковкими;
3) белыми;
4) высокопрочными.
19. Чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму, называются:
1) серыми;
2) ковкими;
3) белыми;
4) высокопрочными.
20. Чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму, называется:
1) серыми;
2) ковкими;
3) белыми;
4) высокопрочными.
21. Среднее значение предела прочности чугуна СЧ25 в МПа равно:
1) 25;
2) 150;
3) 250;
4) 2500.
22. Среднее значение предела прочности чугуна ВЧ60 в МПа равно:
1) 60;
2) 150;
3) 600;
4) 2500.
23. Среднее значение предела прочности чугуна КЧ37–12 в МПа равно:
1) 37;
2) 150;
3) 370;
4) 12.
24. Признаками перегрева стали являются:
1) образование мелкозернистой структуры;
2) образование крупного действительного зерна;
3) получение видманштеттовой структуры;
4) появление участков оплавления по границам зерна и их окисление.
25. Признаками пережога стали являются:
1) образование мелкозернистой структуры;
2) образование крупного действительного зерна;
3) получение видманштеттовой структуры;
4) появление участков оплавления по границам зерна и их окисление.
|
|
|
26. Какие структуры термообработанной стали образованы диффузионным превращением переохлажденного аустенита и различаются лишь степенью дисперсности?
1) Сорбит;
2) перлит;
3) троостит;
4) мартенсит.
27. При закалке углеродистых сталей со скоростью V>Vкр. образуется:
1) перлит;
2) графит;
3) мартенсит;
4) ледебурит.
28. Для повышения вязкости стали после закалки обязательной термической операцией является:
1) обжиг;
2) отпуск;
3) нормализация;
4) отжиг.
29. Какую структуру имеют доэвтектоидные стали после нормализации?
1) Перлит и цементит;
2) мартенсит;
3) феррит и цементит;
4) феррит и перлит.
30. Структура, образующаяся при нагреве закаленной углеродистой стали до 350–400 °С, называется:
1) сорбитом отпуска;
2) мартенситом отпуска;
3) трооститом отпуска;
4) бейнитом отпуска.
31. Структура, образующаяся при нагреве закаленной углеродистой стали до 500–600 °С, называется:
1) сорбитом отпуска;
2) мартенситом отпуска;
3) трооститом отпуска;
4) бейнитом отпуска.
32. Термическая операция, состоящая в нагреве металла в неустойчивом состоянии, полученном предшествующими обработками, выдержке при температуре нагрева и последующем медленном охлаждении для получения структур, близких к равновесному состоянию, называется:
1) нормализацией;
2) отжигом;
3) закалкой;
4) отпуском.
33. Термическая обработка стали, заключающаяся в нагреве, выдержке и последующем охлаждении на воздухе, называется:
1) нормализацией;
2) отжигом;
3) закалкой;
4) отпуском.
34. Термическая обработка (нагрев и последующее быстрое охлаждение), после которой материал находится в неравновесном структурном состоянии, не свойственном данному материалу при нормальной температуре, называется:
1) нормализацией;
2) отжигом;
3) закалкой;
4) отпуском.
35. Вид термической обработки сплавов, осуществляемой после закалки и представляющей собой нагрев до температур, не превышающих А1, с последующим охлаждением, называют:
1) нормализацией;
2) отжигом;
3) закалкой;
4) отпуском.
36. Введение в состав металлических сплавов примесей в определенных концентрациях с целью изменения их внутреннего строения и свойств называется:
1) легированием;
2) азотированием;
3) цементацией;
4) нормализацией.
37. Процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали углеродом называется:
1) легированием;
2) азотированием;
3) цементацией;
4) нормализацией.
38. Процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом называется:
1) легированием;
2) азотированием;
3) цементацией;
4) нормализацией.
39. Процесс одновременного насыщения стали углеродом и азотом в газовой среде называется:
1) легированием;
2) азотированием;
3) нитроцементацией;
4) нормализацией.
40. Цементуемые изделия после закалки подвергают:
1) высокому отпуску;
2) среднем отпуску;
3) улучшению;
4) низкому отпуску.
41. Какая структурная составляющая не должна встречаться в структуре серых чугунов?
1) Шаровидный графит;
2) феррит;
3) ледебурит;
4) перлит.
42. Какая из предложенных форм графита характерна для высокопрочного чугуна?
1) Вермикулярная;
2) пластинчатая;
3) шаровидная;
4) хлопьевидная.
43. СЧ15 – одна из марок серого чугуна с пластинчатым графитом. Цифра 15 означает:
1) содержание углерода в процентах;
2) относительное удлинение;
3) предел прочности при растяжении;
4) твёрдость по Бринеллю;
44. Какой чугун получают отжигом белых доэвтектических чугунов?
1) Высокопрочный;
2) ковкий;
3) половинчатый;
4) вермикулярный.
45. К отжигу I рода относятся:
1) полный;
2) рекристаллизационный;
3) диффузионный;
4) неполный;
5) изотермический.
46. К отжигу II рода относятся:
1) полный;
2) рекристаллизационный;
3) диффузионный;
4) неполный;
5) изотермический.
