Графики термической обработки: простой и сложной

Основными видами термической обработки являются:
Отжиг
Нормализация
Отпуск
Старение
Закалка

Отжиг заключается в нагреве сталей до температур выше фазового превращения с последующей выдержкой и медленным охлаждением сплава вместе с печью. В результате отжига получают структуру перлит с ферритом или цементитом, и сталь приобретает высокую пластичность и низкую твёрдость.

Отжигу подвергают отливки, поковки, прокат, заготовки из углеродистой и легированной стали.

Различают следующие виды отжига: неполный, полный, низкотемпературный, диффузионный и рекристализационный.

Если после нагрева охлаждение происходит не вместе с печью, а на воздухе, то такую операцию называют нормализацией. Получаемая структура после нормализации – мелкопластинчатая перлитного класса (перлит, сорбит, троостит).

Для низкоуглеродистых сталей структура и свойства после отжига и нормализации ничем не отличаются.
При этом операция нормализации дешевле отжига.
По этой причине для низкоуглеродистых сталей рациональней проводит нормализацию.
Отличия в структуре появляются с повышением содержания углерода.
Также существенно может отличаться структура после отжига и нормализации у легированных сталей.

Закалка – нагрев стали до температур выше фазовых превращений с последующим быстрым охлаждением со скоростью выше критической. Цель закалки – придать стали большую твердость.
После закалки сталь приобретает неравновесную метастабильную структуру и обладает высокой прочностью, твердостью, износостойкостью и повышенной хрупкостью. Закалка не является окончательным видом термической обработки.

Для устранения избыточных напряжений и повышенной хрупкости сталь после закалки обязательно подвергают отпуску.

Отпуск – нагрев закаленной стали до температур ниже фазовых превращений с последующим охлаждением.

В результате отпуска структура стали переходит к более равновесному состоянию, твердость снижается, а пластичность повышается.

В зависимости от температуры нагрева отпуск подразделяется на:
низкий (150–250 ^оС),
средний (300-450 ^оС),
высокий (500-700 ^оС).

С увеличением температуры отпуска повышаются пластические свойства и снижается прочность стали.

Самопроизвольный отпуск закаленных сталей при незначительном нагреве или без него, наблюдающийся с течением времени называют старением.

Улучшение. Закалку в сочетании с высоким отпуском называют улучшением. Его назначение – измельчение структуры, повышение механических свойств и повышение обрабатываемости стали резанием.

12. Медь и ее сплавы

Медь и ее сплавы находят широкое применение в электротехнической промышленности, электронике, приборостроении, плавильном производстве, двигателестроении. Основные сплавы, применяемые в конструкциях, – это латуни и бронзы.

Медь плавится при 1083°С, плотность 8, 94 кг/дмі, ГЦК – решетка, диамагнитна, не имеет полиморфизма, отлично электро- и теплопроводна. Выпускается 11 марок меди МООБ (99,99% Cu, бескислородная), МОБ (99,97% Cu), МО (99,95% Cu), М1 (99,9% Cu), М2 (99,7% Cu) и др. Вредные элементы в меди: Bi, Pb, O, H, Se, S, Te и др. придают красноломкость, хрупкость, хладноломкость, трещиночувствительность. В таблице 7 приведены свойства меди и сплавов на ее основе.

Сплавы меди с цинком называются латунями. Они содержат до 45% Zn. Сплавы меди с другими элементами таблицы Менделеева (Ag, Al, Au, Cd, Fe, Ni, Pt, P, Sb, Sn, Zn, Be, Pb, Kd и др.) называются бронзами.

Латуни бывают деформируемые (ГОСТ 15527 – 70) и литейные (ГОСТ 17711 – 93). Деформируемые латуни обозначаются буквой «Л» и цифрой, показывающей содержание меди (Л96, Л63). Часто латуни легируют Pb, Sn, Fe, Al, Si, Mn, Ni и др. элементами с целью придания определенных свойств. В этом случае ставят после Л обозначение элемента соответственно O, Ж, А, С, Мц, Н и т.д. Числа показывают содержание меди и последующих легирующих элементов.

Например: ЛАНМц59 – 3 – 2 – 2 содержит Cu – 59%, Al – 3%, Ni – 2%, Mn – 2%, Zn – остальное – 34%.

Примечание -Н — сплав нагартованный, упрочненный со степенью пла- стической де- формации 50% (Н) и 40% (Н*); О — отожженный при 600 °С по- сле соот- ветствующей степени деформации; 3 — закаленный, (3+С) — после закал- ки и старения; (3+Н+С) — закаленый, нагартованный и соста- ренный; П — литье в песчаные формы; К— литье в кокиль

Литейные латуни обозначаются буквами ЛЦ с цифрой указывающей со- держание Zn. Их так же легируют другими элементами, например, Лц23А6Ж2Мц2 содержат: 23% – Zn, 6% – Al, 2% – Fe, 2% – Mn. По сравнению с медью латуни обладают большей прочностью, твердостью, коррозионной стойкостью, жидкотекучестью, отлично обрабатываются давлением (ά – латуни) на лист, сорт, трубы, специальный профиль.

Из литейных латуней изготавливают запорную арматуру, задвижки, подшипниковые вкладыши и многое другое. Бронзы маркируют буквами Бр. В деформируемых бронзах (Гост 5017- 74,18185-78) после этих букв указывают легирующие элементы, а в конце их содержание. Например, Бр0Ф6,5-04 содержит 6,5% Sn и 0,4% P, остальное медь. Литейные бронзы маркируются (ГОСТ 613 – 79, 493 – 79) с букв. Бр, затем легирующий элемент с цифрой и т.д. Например, Бр03Ц12С5 содержит Sn – 3%, Zn – 12%, Pb – 5%, основа Cu.

Бронзы оловянистые бывают одно – и двухфазные. С увеличением содержания олова прочность увеличивается в связи с появлением, кроме ά – фазы, δ – фазы. Оловянистые бронзы бывают деформируемые и литейные. Деформируемые бронзы имеют однофазную ά – структуру, их обычно легируют фосфором (до 0,4%). К ним относятся, например, БрОФ65 – 04, БрОЦ4 -3, БрОЦС4 – 4 – 25 и т.д. Для удешевления оловянистой бронзы в нее добавляют 5 – 10% Zn, 3 – 5% Pb, чтобы получать БрОЦС 5 – 5 – 5. Литейные оловянистые бронзы Бр03Ц12С5, Бр03Ц7С5Н1, Бр05Ц5С5, Бр05С25, Бр010ФЛ и др. обычно имеют двухфазную структуру (ά + δ). Они химстойки, антифрикционны. Из них изготавливают запорную арматуру, подшипники скольжения. Фосфор вводят для легирования и лучшего раскисления от CuO, SnO.

Применяют так же алюминиевые бронзы (БрA5), алюминиевожелезистые (БрА9ЖЗ), алюминиевомарганцовистые (БрАМц 9 – 2), алюминиевожелезоникелиевые БрАЖН10 – 4 – 4), кремнистые (БрК3), кремниймарганцевые (БрКМц3 – 1), бериллиевые (БрБ2), бериллиевоникельтитановые 19), хромовые (БрХ05), хромосеребряные (БрХAg05 – 05), циркониевые (БрЦр07) и т.д. Эти бронзы имеют большую твердость и упругость, особенно бериллиевые. Алюминиевые бронзы применяются для изготовления втулок, флянцев, шестерен. Бериллиевая бронза закаливается с 800°С и подвергается старению при 300 – 350°С. Получается твердость 350 – 400 НВ. Она используется для изготовления пружин, мембран, пружинящих контактов и т.д.

Отличным антифрикционным материалом является свинцовистая бронза (БрС30). Из латуней, как конструкционных сплавов, изготавливают трубки, силь- фоны, гибкие гофрированные шланги, мелкий сортовой прокат, лист и т.д.

Из оловянистых бронз изготавливают антифрикционные изделия, подпят- ники, подшипники скольжения, втулки, пояски поршневых колец. Высоко- прочные алюминиевые бронзы идут на изготовление шестерен, втулок, пружин, подшипников.

Из бериллиевой бронзы изготавливают упругие элементы манометров, приборов, пружины, мембраны. Хромистые и циркониевые бронзы используются в двигателестроении.

Алюминиевый сплав — сплав, основной массовой частью которого является алюминий. Самыми распространенными элементами в составе алюминиевых сплавов являются: медь, магний, марганец, кремний и цинк. Все алюминиевые сплавы можно разделить на две основные группы: термически обработанные и термически не обработанные. Большая часть производимых сплавов относится к деформируемым, которые предназначены для последующей ковки и штамповки.^[1]

1 Термическая обработка

2 Маркировка

• 2.1 Принята буквенно-цифровая система маркировки.
• 3 Химический состав
• 4 См. также
• 5 Примечания

Термическая обработкаПрименяют: отжиг, закалку, старение.

Отжиг применяют 3-х типов:
Диффузионный (гомогенизация)
Рекристаллизационный
Отжиг термически упрочняемых сплавов.

Гомогенизация выравнивает химическую микронеоднородность зерен путем диффузии (уменьшение дендритной ликвации)
Рекристаллизационный отжиг восстанавливает пластичность после обработки давлением
Отжиг термически упрочняемых сплавов полностью снимает упрочнение.

Магниевые сплавы

Магниевые сплавы

Первые М. с. на базе систем магний — алюминий — цинк и магний — марганец, содержащие до 10%алюминия, до 3% цинка и до 2,5% марганца, появились в начале XX в. (под названием «электрон», теперьмало употребляемым). Значение конструкционных промышленных материалов М. с. приобрели в конце 20-х— начале 30-х гг. В промышленных М. с. содержатся добавки алюминия, цинка, марганца, циркония, тория,лития, некоторых редкоземельных металлов, серебра, кадмия, бериллия и др. Общее количество добавок внаиболее легированных М. с. достигает 10—14%. М. с. подразделяют на литейные (для производствафасонных отливок) и деформируемые (для производства полуфабрикатов прессованием, прокаткой, ковкойи штамповкой).
М. с. — наиболее лёгкие из конструкционных сплавов, Плотность их колеблется от 1400 до 2000 кг/м3 (тоесть примерно в 4 раза меньше плотности стали и в 1,5 меньше плотности алюминиевых сплавов). М. с.обладают высокими жёсткостью (наибольшая у сплавов магний — литий), теплоёмкостью, демпфирующейспособностью.
Максимальный уровень механических свойств достигнут у М. с., легированных иттрием (прочность до 450МПа). Сплавы этой системы, как и сплавы, легированные неодимом и литием, работают длительно до300(°)С и кратковременно до 400(°)C. Модуль упругости М. с. колеблется в пределах 41—45 ГПа, модульсдвига равен 16—16,5 ГПа. При криогенных температурах модуль упругости, пределы прочности и текучестиМ. с. увеличиваются, а удлинение и ударная вязкость падают, но не в такой степени, как это наблюдается усталей.
При получении М. с. из-за высокого сродства магния с кислородом поверхность расплава защищаютфлюсами или специальными газовыми средами. Чтобы избежать горения металла, при непрерывном литьеМ. с. применяются газовые среды, а при фасонном литье в состав формовочных смесей вводят защитныеприсадки, кокили красят красками, содержащими борную кислоту. Отливки получают всеми известнымиспособами. М. с. деформируются только после нагрева (исключение составляют сплавы магний — литий ссодержанием лития больше 11%). Детали, узлы различных конструкций из деформируемых М. с. изготовляютмеханической обработкой, сваркой, клёпкой, объёмной и листовой штамповкой. При конструированиидеталей из М. с. избегают острых надрезов и резких переходов сечений. Сварке не подвергаются толькосплавы с высоким содержанием цинка.
Из-за высокого электроотрицательного потенциала и недостаточных защитных свойств оксидной плёнки М. с.требуют специальных мер для защиты от коррозии. М. с. повышенной чистоты пригодны для эксплуатации вморском воздухе. Некоторые М. с. склонны к коррозии под напряжением. Консервация деталей иполуфабрикатов осуществляется с помощью хроматных плёнок, жидких нейтральных обезвоженных масел,специальных смазок. М. с. пригодны для работы при криогенных, нормальных и повышенных температурах.
В авиационной технике М. с. служат материалом для деталей колёс, систем управления и крыла, корпусалетательного аппарата и двигателей. В 1934 в СССР был построен экспериментальный самолёт из М. с.,который в течение четырёх лет выполнил более 600 испытательных полётов.

13. Титановые сплавы. Основные характеристики

Важнейшими преимуществами титановых сплавов перед другими конструкционными материалами являются их высокие удельная прочность и жаропрочность в сочетании с высокой коррозионной стойкостью. Кроме того, титан и его сплавы хорошо свариваются, парамагнитны и обладают некоторыми другими свойствами, имеющими важное значение в ряде отраслей техники. Перечисленные качества титановых сплавов открывают большие перспективы их применения в тех областях машиностроения, где требуются высокая удельная прочность и жаропрочность в сочетании с высокой коррозионной стойкостью. Это относится, в первую очередь, к таким отраслям техники как авиастроение, ракетостроение, судостроение, химическое, пищевое и транспортное машиностроение.
Касаясь некоторых специфических свойств титана, можно отметить, что он представляет большой интерес как конструкционный материал для космических кораблей.