Теория и практика термической обработки презентация

Содержание

* copyright Казачков О.В., ПетрГУ нагрев Сущность термической обработки Термической обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения изделий из металлических сплавов с целью получения заданных свойств за счет изменения

Слайд 1КУРС «Материаловедение» Тема: теория и практика термической обработки

Казачков Олег Владимирович, доцент,

к.т.н.
Институт лесных, инженерных и строительных наук,
кафедра технологических и транспортных машин и оборудования
kaz @ psu.karelia.ru

Слайд 2*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
нагрев

Сущность термической обработки
Термической обработкой называется совокупность операций нагрева,

выдержки и охлаждения изделий из металлических сплавов с целью получения заданных свойств за счет изменения структуры

Схема термической обработки

выдержка

охлаждение

Основные параметры:
Тн, τв, Vохл

Слайд 3*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Классификация терм. обработок

Слайд 4*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Основные превращения в сталях при термической обработке
Превращения

перлита в аустенит при нагреве выше А1 ( аустенизация)
Превращения аустенита в перлит при небольших охлаждениях ниже А1
Превращения аустенита в мартенсит при больших охлаждениях ниже А1 ( Vохл > Vкр)
Превращения мартенсита в феррито – карбидную смесь при нагреве ниже А1

Слайд 5*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Образование аустенита при нагреве
Исходная структура перлита
Начало полиморфного превращения.

Растворение цементита в аустенит. Развитие превращение
Закончено полиморфное превращение, остался нерастворимый цементит
Конец превращения

Слайд 6*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Схема изменения размера зерна перлита в зависимости от

нагрева

Слайд 7*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Классификация аустенитных зерен при нагреве выше А1(А3)
Начальное зерно

– размер зерна аустенита в момент окончания перлито - аустенитного превращения
Наследственное (природное) зерно – склонность аустенитных зерен к росту. Различают наследственно мелкозернистую и наследственно крупнозернистую сталь
Действительное зерно – размер зерна в данных конкретных условиях

Слайд 8*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Факторы , влияющие на процесс аустенизации
Протяженность границ зерен
Содержание

углерода
Скорость нагрева
Процесс аустенизации ускоряется с увеличением протяженности границ, количеством углерода и скоростью нагрева
Оптимальная температура нагрева должна быть выше Ас1 на 30…50 0С при процессе П→А

Слайд 9*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Превращения аустенита при охлаждении
Образование зародышей Ц. Обеднение прилегающих

к зародышу участков А углеродом. Полиморфное превращение на этих участках с образованием феррита. Создание условий для образования новых зародышей Ц

А1

Слайд 10*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Диаграмма изотермического превращения аустенита

Слайд 11*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Диаграммы изотермического превращения аустенита
1. Доэвтектоидной, 2. эвтектоидной 3.

заэвтектоидной стали


Слайд 12*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Особенности распада аустенита в до- и заэвтектоидных сталях
Распаду

аустенита предшествует выделение феррита(д/э сталях) и цементита (з/э сталях)
Температура наименьшей стойкости аустенита не зависит от состава стали
Линии начала и конца распада аустенита сдвигаются вправо при увеличении углерода
С увеличением углерода точки Мн, Мк понижаются

Слайд 13*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Температурные области аустенитного превращения
Перлитное превращение.
Протекает в интервале А1…550

0С
Происходит диффузионный распад аустенита с образованием перлита (А1…650 0С), сорбита (650…600 0С), троостита (600…550 0С)
Бейнитное превращение.
Протекает в интервале 550…Мн 0С
Происходит диффузионный и бездиффузионный распад аустенита с образованием бейнита

Слайд 14*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Температурные области аустенитного превращения
Мартенситное превращение
Протекает в интервале температур

Мн…Мк 0С
Происходит бездиффузионный распад аустенита с образованием мартенсита – перенасыщенного твердого раствора углерода в альфа - железе

Слайд 15*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Историческая справка
Генри Сорби (Sir Henry Clifton Sorby) родился

10 Мая 1826 года в Вудбурне, Англия (Woodbourne, Attercliffe), умер 9 марта 1908 в Шеффилде.
Генри Сорби считается "отцом" петрографии. В его работе "Microscopical Petrography", вышедшей в 1849 были предложены основные методы микроскопических исследований. Им был сконструирован поляризационный микроскоп
В 1864 Г. К. Сорби произвёл подобные же исследования микроструктуры железных метеоритов и образцов стали, применив при этом микрофотографию.

Генри Сорби
(1826 – 1908)

Слайд 16*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Историческая справка
1890 Адольф Мартенс исследовал микроструктуру твердой закаленной

стали и обнаружил, что она отличается от структуры менее твердых сталей: зерна заполнены иголками и пластинками..

Адольф Мартенс
(1850 – 1914)

Слайд 17*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Особенности мартенситных превращений
Содержание углерода в мартенсите = содержанию

углерода в исходном аустените (А0,8 М0,8 )
Протекает в температурном интервале Мн - Мк при непрерывном охлаждении со скоростью роста кристаллов мартенсита 1…7 км/с и сопровождается увеличением объема структуры на 1%
Положение Мн, Мк зависит от С%
Бездиффузионное полиморфное превращение приводит к образованию тетрагональной решетки

Микроструктура мартенсита

Слайд 18*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Типы мартенситных кристаллов
а) мартенсит пластинчатый (двойниковый). Образуется в

высокоуглеродистых сталях С>0,8%.,игольчатая форма
б) мартенсит реечный (пакетный). Образуется в сталях С<0,5%. Кристаллы имеют форму пластин 0,2мкм, образующих пакет. В сталях 0,5…0,8%С присутствуют оба типа кристаллов


Слайд 19*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Превращения мартенсита при нагреве ниже А1
1.Стадия- зарождения карбидов

Fe2C.
Сопровождается распадом Мзакл Мотп
2. Стадия - обособления карбидов.
Сопровождается распадом ост. аустенита
( Аост Мотп)
3.Стадия – полное выделение карбидов из α- раствора. Fe2C Fe3C
4.Стадия – коагуляция карбидов.


До 200

200
300

300…400

400
600

Слайд 20*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Отжиг 1 рода; цели и разновидности
Цель: получить равновесную

структуру, устранить дендридность, снять внутренние напряжения, улучшить обрабатываемость. При данных видах отжига не используются фазовые превращения

Слайд 21*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Отжиг 1 рода
Гомогенизация(диффузионный отжиг)
Применяется для слитков

из легированной стали с целью устранить дендридность
Параметры: Тн=1100…1200 0С, τ =80…100ч
Рекристаллизация
Применяется для снятия наклепа перед повторным деформированием Тн=600…720 0С
Смягчающий отжиг
Применяется для снятия остаточных напряжений после сварки . мех.обработки, ОМД Тн=200…700 0С

Слайд 22*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Отжиг 2 рода; определение и разновидности
Т.о, заключающаяся в

нагреве стали до аустенитного состояния и последующего медленного охлаждения с целью обеспечить перлитное превращение

Слайд 23*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Отжиг стали второго рода ( с полиморфными превращениями)
Цель

полного отжига: снижение твердости, повышение пластичности, обрабатываемости резанием, измельчение зерна
Цель неполного отжига: улучшение обрабатываемости резанием, получение зернистого перлита
Цель нормализации: для н/у сталей вместо отжига, для с/у сталей вместо улучшения, устранения цементитной сетки у заэвтектоидных сталей

Слайд 24*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Отжиг 2 рода (сфероидизация)
Сфероидизация – т.о. заэвтектоидной стали,

заключающая в ее нагреве выше А1 , выдержке и медленном охлаждении до 650…680 0С, выдержке до полного распада аустенита и охлаждении на воздухе с целью получения зернистого перлита

Слайд 25*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Закалка стали
Закалка – т.о, заключающая в нагреве стали

до температур выше А3 для доэвтектоидных сталей и А1 для заэвтектоидных сталей, выдержке и последующем охлаждении со скоростью выше критической с целью получения высокой твердости и прочности

закалка

полная


неполная

Слайд 26*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Охлаждение при закалке стали
Охлаждающие среды : вода, технические

масла, 10% водный раствор NaOH, NaCl, растворы солей, водные растворы полимеров
Требование: быстрое охл. в области наименьшей устойчивости аустенита и медленное в области температур мартенситного превращения с целью снизить закалочные напряжения
Критическая скорость для угл. сталей 400…1400 0С/с, лег. 10..150 0С/с

Способы закалки

непрерывная

прерывистая

ступенчатая

изотермическая

С самоотпуском

Слайд 27*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Виды отпуска стали

Слайд 28*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Отпуск стали
Отпуск – это вид термической обработки ,

заключающий в нагреве закаленной стали до температуры ниже А1

Влияние температуры отпуска на мех. свойства стали

Слайд 29*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Низкий отпуск
Цель: снятие закалочных напряжений, повышение вязкости при

не снижении твердости
Температура нагрева 150…250 0С
Выдержка до 2,5 ч, охлаждение на воздухе
Структура: Мартенсит отпуска
Применение: режущий и измерительный инструмент, детали после поверхностного упрочнения

Слайд 30*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Средний отпуск
Цель: снятие закалочных напряжений, повышение предела упругости

и выносливости, релаксационной стойкости
Температура нагрева 350…500 0С
охлаждение в воде
Структура: Троостит отпуска
Применение: рессорно – пружинные стали, штамповые стали
Релаксация - постепенное снижение напряжений в теле при постоянной его деформации ;

Слайд 31*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Высокий отпуск
Цель: полное снятие закалочных напряжений, повышение конструктивной

прочности
Температура нагрева 550…600 0С
Закалка + высокий отпуск = улучшение
Структура: Сорбит отпуска
Применение: улучшаемые стали (среднеуглеродистые стали 0,3…0,5 %С)

Слайд 32*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Поверхностная закалка стали
Цель: получение большой твердости в поверхностном

рабочем слое детали с сохранением вязкой сердцевины. Это обеспечивает износостойкость при одновременной высокой динамической прочности.
Методы нагрева
1.в расплавленных солях, 2.газовым пламенем, 3.лучом лазера, 4. электротоком высокой частоты

Слайд 33*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Высокочастотная закалка
Метод основан на явлении электромагнитной индукции
Параметры: частота

тока 103…105 Гц, высокая Vнагр
Спрейерное водяное охлаждение
Глубина закаленного слоя= 4,46 · 105 (ρ/μf)1/2

Слайд 34*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Лазерная закалка
Основан на трансформировании световой энергии лазера в

тепловую.
Параметры: очень высокая Vнагр, время нагрева 10-3…10-7 с, быстрое охлаждение
Используется для изделий сложной формы

Слайд 35*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Химико – термическая обработка(ХТО)
ХТО – обработка, заключающаяся в

сочетании термического и химического воздействия на поверхностные слои металла
Три стадии ХТО
Диссоциация – образование свободных атомов
Адсорбция – поглощение поверхностью свободных атомов
Диффузия – перемещение атомов вглубь детали

Слайд 36*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Цементация
Цементация – процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стальных

деталей углеродом
После цементации изделия подвергают закалке и низк. отпуску
Цементацию проводят в среде карбюризатора, содержащий Сатм
2СО →СО2+Сатм при температуре 910…930 0С
Толщина слоя 0,5…2,0 мм
Обрабатываемые стали: н/угл стали (0,1…0,2%С), наследственно мелкозернистые легированные стали (до 0,3%С)

Слайд 37*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Режимы т.о. цементируемых изделий их назначение
Для наследственно мелкозернистых

сталей

Для деталей с повышенными требованиями к свойствам и структуре

Для деталей с особо высокими требованиями к мех. свойствам

Ц 930, з 820-850, о 180
З1 880-900, з2 760-780

Тн

Слайд 38*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Азотирование
Азотирование – процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стальных

деталей азотом
До азотирования изделия подвергают улучшению
Азотирование проводят в среде аммиака:
2NH3 →2N+6H при температуре 500…600 0С
Толщина слоя 0,3…0,6 мм
Обрабатываемые стали: лег. стали (нитраллои)- 38Х2МЮА, 38ХВФЮА, 18Х2Н4ВА

Слайд 39*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Диффузионная металлизация

Слайд 40*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Термомеханическая обработка
ТМО
1. ВТМО
Нагрев выше А3

+деформация 30% +закалка + н. отпуск
2. НТМО
Нагрев выше А3 +охлаждение до 600…400 0С +деформация 75…90% +закалка + н. отпуск

Слайд 41*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Термоциклическая обработка
Основным структурным изменением при ТЦО

сталей является сильное измельчение зерна, сопровождающее уменьшением разнозернистости и более однородным распределением химических элементов.

Микроструктура стали а)до и б) после ТЦО

а)

б)

Графики ТЦО

Слайд 42*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Прокаливаемость стали
Прокаливаемость – глубина закаленной зоны со структурой

мартенсита или троостомартенсита
Зависит от состава стали и от ее критической скорости охлаждения
Характеристика прокаливаемости – критический диаметр Дкр-макс диаметр, прокаливаемый насквозь

Слайд 43*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Схема установки для торцевой закалки ,где
1- образец,
2-корпус установки
3-

сопло, 4-шланг

Определение критического диаметра

Слайд 44*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Кривые прокаливаемости сталей

Слайд 45*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Закаливаемость стали
способность стали приобретать в

результате закалки высокую твёрдость (структуру мартенсита).
определяется главным образом количеством углерода в стали, например при увеличении содержания углерода с 0,3 до 0,7% твёрдость углеродистой стали возрастает с 30 до 65 HRC (дальнейшее увеличение содержания углерода не влечёт за собой роста твёрдости).
Закаливаемость повышают легированием стали никелем, марганцем, хромом, кремнием.

Похожие презентации

yuriy alekseevich gagarin 256
predshkolnaya podgotovka 226
Профессия журналист: этические нормы и технологические стандарты 396
Посвящение в пятиклассники 275
Нил Армстронг 556
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯЛекция 15 538

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика