Презентация на тему "Лекция 5Термическая и химико-термическая обработка сталей"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Лекция 5Термическая и химико-термическая обработка сталей

  План лекции 5.1. Основы термической обработки. 5.2. Практика термической обработки 5.3. Химико-термическая обработка сталей 5.4. Основные понятия и определения.

• 
  Слайд 2

  3.1. Диаграмма состояний сплава

  Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение фазового состояния сплавов в зависимости от температуры и концентрации в условиях равновесия. Она отражает и модификацию компонентов 5.1. Основы термической обработки W Т W Т Зависимость свободной энергии вещества (W) от его температуры (Т) W Модификация Fe (аллотропия) Т1 Т2 жс

• 
  Слайд 3

  5.1. Основы термической обработки.

  А E %С Термическая обработка заключается в изменении структуры и свойств материала заготовки в следствии тепловых видоизменений. ( ГОСТ 3.1109 - 82 ) 5.2.1. Критические точки в сталях. Апри охлаждении Обозначаются:Апри нагревании cr Стали. Чугуны. Сплавы цветных металлов. Нагрев. Выдержка. Охлаждение Машиностроение ТО А2 – 768оС -магнитное превращениеFe А0 – 210о С - магнитное превращениеЦ А1-линия PSK - 723оС -соответствует эвтектоидному превращению. (A c1-превращение П в А; A r1– превращениеАв П). Аст - линия SEсоответствует температуре от 723о до 1130оС Начало выделенияЦII А3 – линия GS соответствуеттемпературе от910о до 723о С(Ас3– конец пр. Ф в А ; Аr3– начало выделения ФизА) Режимы Применение

• 
  Слайд 4

  5.2. Практика термической обработки..

  Цементация. Азотирование. Нитроцементация. Цианирование. Борирование. Силицирование. Диффузионное насыщение металла. Зернистый П эвт. и заэт. ст (лист, пров. перед обр. дав. ), снимает внутреннее напряжение Улучшает однор. структ., обрабатываемость резанием(сорт. цем., поковки). Снятие напряжений ( сорт. прокат, поковки, фас. отливки) После горячей деформации - снижение ТВ Высокий отпуск После холодной деформации Рекристаллизационный Слитки легированной стали (дендритная ликвация). Гомогенизация (диффузионный) 5.2.1. Общие положения Измельчение зерна, улучшение обрабатываемости Ликвация, напряжений Устранение дефектов предыдущей обработки Придание свойств Подготовка к последующей обработке Задачи ТО Отжиг 1 рода Полный Изотермический Неполный Отжиг 2 рода Закалка Отпуск Химико-термическая обработка Виды ТО: 5 групп

• 
  Слайд 5

  Режим ТО

  К 5.2.2. Отжиг и нормализация. Температура нагрева (Тн0С) Скорость нагрева (Vн конфигурация, h, %С) Время выдержки при Тн ( tв ) Скорость охлаждения (Vох) Показатели Ас3 A r1 5…10 мин Легир. cтали (Cr, Ni) Диффузионный отжиг. Тн1050…11500Свыдержка. Трек= 0,4Тпл Ас1 8…24 часа Нормализация. ТнGSЕ на 30…500С. Выдержка и охлаждение на воздухе. Т0С Время 0 Изотермический отжиг. ТнGS . Охлаж-дение до 650…7500С и выдержка. 700 650 Отжиг на Пзернистый. ТнGS. Охлаждениедо 650…7500С и на воздухе. Полный. ТнGSK. Охл. с печью. Мелкие зерна Ф-П и П-Fe3C, мягкая, пластичная. 30 50

• 
  Слайд 6

  5.2.3. Закалка стали

  Углеродистая сталь  вода. Лег. сталь  масло, иногда с подстуж. Динамические напряжения. Патентирование проволоки Меньше структурные напряжения, но меньше размеры деталей. Вода  масло или воздух Структура min напряжения (термические, структурные) Задачи В одной охл. среде В двух средах Выдержка при Т=150…5000 С в смеси 45%NaNO2+55%KNO3 Выдержкадо Т игольчатого троостита. 45…55HCэ А1 Мн Т0 С Время Обыкновенная Обыкновенная Ступенчатая Ступенчатая Прерывистая Прерывистая Изотермическая Изотермическая А+ ПР 5.2.3. 1. Способы закалки Троостит игольчатый Мк М

• 
  Слайд 7

  Нагрев сталей перед закалкой

  А А +ЦII А+Ф 0,54 %C 50 0C 30 Т0 С %С P S E 1100 1000 900 800 700 0 0,02 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,4 2,14 G K 0,80 %C 1,10 %C

• 
  Слайд 8

  5.2.3.2. Режимы охлаждения при закалке

• 
  Слайд 9
  

  Химсостав, %С, форма, дефекты Неиспр. брак Отжиг, нормализация Пережог Перегрев Грязь, охлажд. неравномерно, разное исходное зерно Недогрев, VохлVкрит., мало Твыд Общая Мягкие пятна Защитная атмосфера Недостаточная твердость Хрупкость Окисление, обезуглероживание Коробление, трещины 5.2.4. Дефекты при ТО Дефекты при закалке Окисление,обезуглероживание, перегрев, пережог Дефекты при отжиге и нормализации

• 
  Слайд 10

  5.2.5. Обработка холодом

  Отпуск на сорбит500…6000 С Режущий инструмент150…2000 С Цементируемая сталь 200…2200 С Нагрев ниже Ас1  повышение пластичности Продолжение охлаждения Стали Мкп на 3…5 HRC, стабилизируются размерыи структура  инструменты: измерительные, режущие Низкий Высокий Отпуск на троостит350…5000 С Пружины 350…4500 С, рессоры450…5000 С Средний Ударные нагрузки Снятие температурных напряжений Вязкость и достаточная прочность 5.2.6. Отпуск стали (окончат. операции ТО)

• 
  Слайд 11

  5.2.7. Особенности ТО легированных сталей

  Ухудшают теплопроводность Выше нагрев при ТО растворение ЛЭ в А Охлаждение с большей V То отпуска  выше Отпускная хрупкость ЛЭ Дендритная ликвация Шиферный излом Флокены Ухудшение свавриваемости 5.2.7.1. Пороки в легированных сталях

• 
  Слайд 12

  5.2.8 Термомеханическая обработка

  Термомеханическая обработка (ТМО) является методом обработки стали, позволяющим повысить механические свойства по сравнению с полученными при обычной закалке и отпуске: прочность 220-300 кгс/см², при хорошей пластичности и вязкости δ=6-8%, ан=5-6 кгс·м/см². ТМО заключается в сочетании пластической деформации стали в аустенитном состоянии с ее закалкой. Формирование структуры закаленной стали при ТМО происходит в условиях повышенной плотности дислокаций, обусловленных наклепом. Два основных способа ТМО высокотемпературная ТМО – сталь деформируют при температуре выше точки А3, при которой сталь имеет аустенитную структуру. Степень деформации составляет 20-30%. После деформации следует немедленная закалка во избежание развития процесса рекристаллизации. низкотемпературная ТМО – сталь деформируют в температурной зоне переохлажденного аустенита (400-600° С). Степень деформации составляет 75-95%. Закалку осуществляют сразу деформации.

• 
  Слайд 13
  
• 
  Слайд 14

  5.2.9. Поверхностная закалка

  При поверхностной закалке на некоторую заданную глубину закаливается только поверхностный слой, тогда как сердцевина изделия остается незакаленной. Основное назначение: повышение твердости, износостойкости и предела выносливости по способу нагрева Электроконтактный Индукционный Пламенный Электролитический Стали  0,35…0,55%С.  Ст40, 45, 35Х, 40Х,40Г и др

• 
  Слайд 15

  5.2.9.1.Индукционная закалка

  Охлаждение на воздухе 850…9000С ОТПУСК  200…250оС . 350…500оС. Масло, вода 850…900оС Предотвраще- ние коробления на 2…3 года 500…550оС 2 часа на каждые 25 мм. толщины Растворе- ние свободного С, разложение Fe3C устраняется отбел 900…950оС 2…3 часа ОТЖИГ ОТЖИГ для снятия внутренних напряжений ЗАКАЛКА НОРМАЛИ- ЗАЦИЯ

• 
  Слайд 16
  

  Торсион (объемная и ТВЧ закалка)

• 
  Слайд 17

  5.3.Химико-термическая обработка стали.

  480…7000C 0,1 мм.10 час Высокая твердость на поверхности (58…62HRC), мягкая сердцевина Изменение % содержания С на поверхности детали из стали (0,1…0,2%С, мелкозернистые) с последующей ТО Диффузия С из карбюризатора  при Т=900…9500С (950… 110000С ) V=0,8…1,0 мм/час Цель Твердый Жидкий Na2CO3+NaCl+SiC Газообразный CH4C+4H NH3 3H + N  Поверхность твердость 900…1150HV. Сердц.сорбит 5.3.2. Азотирование (нитрирование) Одновременное насыщение Cи N 5.3.3. Цианирование и нитроцементация Ванна с расплавленными солями  0,15…0,22 мм/час NaCH, KCN, Ca(CN)2NaCl, BaCl2,Na2CO3 В газовой среде0,1мм/час. СО2 20…30% NH3 низкотемп. 540…5600С, 3…7% NH3 высокотемп. 820…8600С. 800… 900HV Хромирование 0,1…0,3 мм 1200..1300HVокалиностойкость 8000 Алитирование(жидкое)  0,2…0,4 мм окалиностойкость до 9000 БорированиеNa2S4O7 2000HVизносостойкость Силицирование2…5 час.0,6…1,1 ммизносостойкость 5.3.4. Сульфоцианирование (диффузионное насыщение) 5.3.1. Цементация Насыщение поверхностного слоя N . Образование нитридов F и др. элементов  (Al, Cr, Mo, V и др.) h 0,3…0,6; 0,015…0,02 мм. Цель  антикоррозионная и износостойкость.

• 
  Слайд 18
  

  5.3.2.Азотирование

• 
  Слайд 19

  Превращения А

  Бейнит*1000 650оС 550оС 450оС 400оС Сталь У10. Перлит. *7500 Аустенит *500 Начало кристаллизации. перлита *800 *450 Верхний Нижний

• 
  Слайд 20

  Мартенсит

  +20 +2 -15 -25 -30 Сталь У16 *1000 +20 У16 *250 -70 Размер зерна –иглы М *250

• 
  Слайд 21

  5.4. Основные понятия и определения

  Заполнить самостоятельно!

• 
  Слайд 22

  Задание на дом

  Составить тематический кроссворд «Термическая и химико-термическая обработка сталей». 2. Подготовиться к тестированию по теме «»Железоуглеродистые сплавы. 3. Заполнить п.5.4. Основные термины и определения. 4. Подготовиться к лабораторной работе № 8.