Содержание
- 2. Отжиг I рода частично или полностью устраняет отклонения от равновесного состояния, возникшие при предыдущей обработке, его
- 3. Особенности литого состояния В результате отклонения от равновесия в процессе кристаллизации литой сплав имеет следующие основные
- 4. Особенности литого состояния 4. Дендритная ликвация понижает температуру солидуса сплава, что, как правило, нежелательно. Например, при
- 5. Основные структурные изменения Микроструктура сплава Cu – 20 % Ni. ×100: а – после литья; б
- 6. Термодинамика процесса гомогенизации Неравновесный солидус А′ka в системе эвтектического типа и кривая изменения среднего состава твердого
- 7. Термодинамика процесса гомогенизации Энергия активации диффузии Q обеспечивает переход атомов из одного положения в решетке в
- 8. Основные характеристики гомогенизационного отжига Время выдержки при гомогенизационном отжиге обычно колеблется в пределах от нескольких до
- 9. Побочные структурные изменения Одновременно с основными структурными изменениями, рассмотренными выше и составляющими сущность гомогенизации, могут протекать
- 10. Побочные структурные изменения 4. Закалка. При охлаждении слитков легированных сталей с температуры гомогенизационного отжига на воздухе
- 11. Причины возникновения пористости при гомогенизации Одна из причин вторичной пористости – выделение водорода из пересыщенного им
- 12. Нагрев для снятия остаточных напряжений Многие технологические воздействия на обрабатываемые детали сопровождаются возникновением в них остаточных
- 13. Рекристаллизационный отжиг Нагрев деформированных полуфабрикатов или деталей выше температуры рекристаллизации называют рекристаллизационным отжигом; в процессе выдержки
- 14. Сфероидизирующий отжиг инструментальных сталей Инструментальные стали для режущего, измерительного инструмента и для инструмента, деформирующего металл в
- 15. Превращения при нагреве 1. Нагрев ниже критических точек При нагреве углеродистых сталей с феррито – карбидной
- 16. Превращения при нагреве Сфероидизация %C C rв C r∞ C r0 %C α ц ц Ц,r0
- 17. Превращения при нагреве Сфероидизация В реальных условиях процесс сфероидизации обычно протекает в два этапа: сначала происходит
- 18. Превращения при нагреве Коагуляция %C Cr1 Cr2 Cr0 %C α ц ц Ц,r0 α r2 r1
- 19. Полный отжиг конструкционных сталей Полный отжиг проводят для снижения твердости, повышения пластичности и получения однородной мелкозернистой
- 20. Полный отжиг конструкционных сталей Для полной перекристаллизации структуры конструкционные стали нагревают до температуры, превышающей температуру Ас3
- 21. Неполный отжиг конструкционных сталей Неполный отжиг доэвтектоидной стали проводят до температур выше АС1 , но ниже
- 23. Скачать презентацию
Отжиг I рода частично или полностью устраняет отклонения от равновесного состояния,
Отжиг I рода частично или полностью устраняет отклонения от равновесного состояния,
Отжиг II рода основан на использовании диффузионных (нормальных) фазовых превращений при охлаждении металлов и сплавов.
Особенности литого состояния
В результате отклонения от равновесия в процессе кристаллизации литой
Особенности литого состояния
В результате отклонения от равновесия в процессе кристаллизации литой
1. Пластичность сплава обычно снижается, если в результате дендритной ликвации появляется избыточная хрупкая фаза. Особенно сильно снижается пластичность при образовании по границам дендритных ячеек сплошных прослоек из грубых частиц хрупких соединений (интерметаллидов, карбидов и др.).
2. Центральные участки дендритных ячеек и их границы, имеющие разный химический состав, образуют микрогальванические пары. Поэтому внутрикристаллитная ликвация твердого раствора снижает стойкость против электрохимической коррозии. Появление неравновесной избыточной фазы в твердом растворе обычно также снижает стойкость против коррозии.
3. При обработке давлением, например прокатке и прессовании, микроучастки, имеющие разный химический состав, вытягиваются и может возникнуть строчечная структура. Такая структура обуславливает анизотропию свойств в изделии и повышенную склонность к межкристаллитному разрушению.
Гомогенизационный отжиг
Особенности литого состояния
4. Дендритная ликвация понижает температуру солидуса сплава, что, как
Особенности литого состояния
4. Дендритная ликвация понижает температуру солидуса сплава, что, как
5. Структура и свойства литого сплава нестабильны во времени. В изделии, работающем при повышенных температурах, могут самопроизвольно постепенно выравниваться состав твердого раствора и растворяться избыточные фазы. Эти процессы вызывают постепенное изменение свойств, которое может выйти за допустимые пределы.
Гомогенизационный отжиг предназначен для устранения дендритной ликвации, возникающей в процессе неравновесной кристаллизации. Этот вид обработки применяют, как правило к литым, реже – к деформированным сплавам.
Гомогенизационный отжиг
Основные структурные изменения
Микроструктура сплава Cu – 20 % Ni. ×100: а
Основные структурные изменения
Микроструктура сплава Cu – 20 % Ni. ×100: а
Изменение структуры сплавов при гомогенизационном отжиге.
Термодинамика процесса гомогенизации
Неравновесный солидус А′ka в системе эвтектического типа и кривая
Термодинамика процесса гомогенизации
Неравновесный солидус А′ka в системе эвтектического типа и кривая
Схема распределения легирующего элемента по сечению дендритной ячейки α-раствора с β-фазой на ее границах в начальный (1), промежуточный (2) и конечный (3) моменты гомогенизации.
Изменение структуры сплавов при гомогенизационном отжиге.
Термодинамика процесса гомогенизации
Энергия активации диффузии Q обеспечивает переход атомов из одного
Термодинамика процесса гомогенизации
Энергия активации диффузии Q обеспечивает переход атомов из одного
Энергия активации диффузии элементов, растворенных по способу внедрения, меньше, чем у элементов растворенных по способу замещения. Поэтому последние диффундируют медленнее. Например, легирующие элементы, растворенные в аустените по способу замещения, обладают значительно меньшей диффузионной подвижностью, чем углерод, растворенный в феррите по способу внедрения.
Поэтому слитки из углеродистых сталей обычно не подвергают гомогенизационному отжигу, так как в них при нагреве под горячую обработку давлением из-за быстрой диффузии углерода в аустените дендритная ликвация успевает исчезнуть. Легированные стали для устранения внутрикристаллитной ликвации и растворения неравновесного избытка карбидов эвтектического происхождения приходится подвергать специальному нагреву – гомогенизационному отжигу при 1050 – 1250 °C.
Изменение структуры сплавов при гомогенизационном отжиге.
Основные характеристики гомогенизационного отжига
Время выдержки при гомогенизационном отжиге обычно колеблется в
Основные характеристики гомогенизационного отжига
Время выдержки при гомогенизационном отжиге обычно колеблется в
Время полной гомогенизации зависит не только от температуры отжига и природы сплава, определяющих диффузионную подвижность компонентов в твердом растворе. На время гомогенизации сильно влияет исходная микроструктура литого сплава. Скорость гомогенизации зависит от толщины частиц растворяющейся избыточной фазы и размера дендритной ячейки основной фазы.
Зависимость времени окончания растворения избыточной фазы τр от средней толщины частиц растворяющейся фазы m подчиняется уравнению:
τр = amb
где a и b – константы для данного сплава и данной температуры гомогенизационного отжига.
Изменение структуры сплавов при гомогенизационном отжиге.
Побочные структурные изменения
Одновременно с основными структурными изменениями, рассмотренными выше и составляющими
Побочные структурные изменения
Одновременно с основными структурными изменениями, рассмотренными выше и составляющими
1. Рост зерна. В сплаве, испытывающем полиморфное превращение, при гомогенизации в области высокотемпературной фазы может вырасти крупное зерно. Так, при гомогенизационном отжиге легированных сталей, который проводят при высоких температурах, вырастает крупное аустенитное зерно. В малолегированных сплавах, если границы зерен свободны от выделений избыточных фаз, и могут легко мигрировать, зерно может вырасти за счет собирательной рекристаллизации.
Изменение структуры сплавов при гомогенизационном отжиге.
Побочные структурные изменения
4. Закалка. При охлаждении слитков легированных сталей с температуры
Побочные структурные изменения
4. Закалка. При охлаждении слитков легированных сталей с температуры
5. Развитие вторичной пористости. С увеличением времени выдержки при отжиге, например литых алюминиевых сплавов иногда развивается пористость.
Пористость, развивающуюся при нагревании сплава, называют вторичной в отличие от первичной, образующейся при кристаллизации. Чем выше температура отжига, тем больше вторичная пористость.
Изменение структуры сплавов при гомогенизационном отжиге.
Причины возникновения пористости при гомогенизации
Одна из причин вторичной пористости – выделение
Причины возникновения пористости при гомогенизации
Одна из причин вторичной пористости – выделение
Увеличение пористости при обычном гомогенизационном отжиге по абсолютной величине невелико и редко значительно сказывается на свойствах изделий, особенно в тех случаях, когда поры завариваются при горячей пластической деформации.
Изменение структуры сплавов при гомогенизационном отжиге.
Нагрев для снятия остаточных напряжений
Многие технологические воздействия на обрабатываемые детали
Нагрев для снятия остаточных напряжений
Многие технологические воздействия на обрабатываемые детали
Значительные остаточные напряжения возникают в отливках и полуфабрикатах, неравномерно охлаждающихся после проката или ковки, в холоднодеформированных полуфабрикатах или заготовках, в прутках в процессе правки, в сварных соединениях, при закалке и т.п.
Чаще всего эти напряжения нежелательны. Они могут вызвать деформацию деталей при обработке резанием или в процессе эксплуатации, а суммируясь с напряжениями от внешних нагрузок, привести к преждевременному разрушению или короблению конструкции;), остаточные напряжения повышают вероятность хрупкого разрушения.
Для уменьшения остаточных напряжении изделия подвергают нагреву.
В стальных и чугунных деталях значительное снижение остаточных напряжений происходит в процессе выдержки при 450 °С; после выдержки при 600 °С напряжения понижаются до очень низких значений. Время выдержки устанавливают от нескольких до десятков часов в зависимости от массы изделия.
В сплавах на основе меди и алюминия существенное уменьшение остаточных напряжений происходит при меньших температурах нагрева. Например, в холоднодеформированных латунных полуфабрикатах остаточные напряжения практически полностью снимаются в процессе отжига при 250-300°С.
По окончании выдержки при заданной температуре изделия медленно охлаждают, чтобы предотвратить возникновение новых напряжений. Допустимая скорость охлаждения зависит от массы изделия, его формы и теплопроводности материала; обычно она находится в пределах 20-200°С/ч.
Рекристаллизационный отжиг
Нагрев деформированных полуфабрикатов или деталей выше температуры рекристаллизации называют
Рекристаллизационный отжиг
Нагрев деформированных полуфабрикатов или деталей выше температуры рекристаллизации называют
Рекристаллизационный отжиг часто используют в качестве межоперационной смягчающей обработки при холодной прокатке, волочении и
других операциях холодного деформирования. Температуру отжига обычно выбирают на 100 - 200 °С выше температуры рекристаллизации.
Рекристаллизационный отжиг может быть использован в качестве окончательной обработки полуфабрикатов.
В некоторых металлах и твердых растворах рекристаллизация сопровождается образованием текстуры (преимущественной ориентации кристаллов в объеме детали), которая создает анизотропию свойств. Это позволяет улучшить те или иные свойства вдоль определенных направлений в деталях (магнитные свойства в трансформаторной стали и пермаллоях, модуль упругости в некоторых пружинных сплавах и т.д.).
В машино- и приборостроении широкое применение находят металлы и сплавы – твердые растворы, не имеющие фазовых превращений в твердом состоянии (алюминий, медь, никель, ферритные и аустенитные стали, однофазные латуни и бронзы).
В таких материалах единственной возможностью регулирования размера зерен является сочетание холодной пластической деформации с последующим рекристаллизационным отжигом.
Сфероидизирующий отжиг инструментальных сталей
Инструментальные стали для режущего, измерительного инструмента и
Сфероидизирующий отжиг инструментальных сталей
Инструментальные стали для режущего, измерительного инструмента и
Наименьшую твердость имеют стали со структурой зернистого перлита, когда цементит перлита имеет округлую форму. Отсюда и название отжига- «сфероидизация».
Зернистый перлит в инструментальных сталях обычно получают путём нагрева сталей до температуры 750 — 770 ° С (немного выше, чем Ас1) и последующего медленного охлаждения или изотермической выдержки при субкритической температуре 650 - 680 °С. При нагреве до температуры, лишь немного превышающей критическую, даже в доэвтектоидных сталях сохраняются не распавшиеся мелкие карбидные частицы, которые при охлаждении или изотермической выдержке выполняют роль центров кристаллизации сфероидального цементита.
Микроструктура эвтектоидной углеродистой стали после сфероидизирующего отжига. Зернистый перлит. *500
Низко-, средне- и высоколегированные инструментальные стали сфероидизируют аналогичным образом, однако чаще вместо непрерывного охлаждения от температуры нагрева используют субкритические, изотермические выдержки.
Превращения при нагреве
1. Нагрев ниже критических точек
При нагреве углеродистых сталей
Превращения при нагреве
1. Нагрев ниже критических точек
При нагреве углеродистых сталей
На избыточный феррит в доэвтектоидных сталях и избыточный цементит в заэвтектоидных нагрев влияет в меньшей мере.
Основными процессами, протекающими при нагреве стали до температур ниже точки А1, являются сфероидизация и коагуляция карбидов.
Сфероидизация – процесс превращения частицы пластинчатой формы в более равновесную глобулярную с меньшей протяженностью межфазных границ.
Коагуляция – процесс роста более крупных частиц за счет растворения более мелких.
Превращения при нагреве
Сфероидизация
%C
C rв
C r∞
C r0
%C
α
ц
ц
Ц,r0
α
r∞
rв
6,67
6,67
0,01
C r0
t1
Ц, r0 – частица критического
Превращения при нагреве
Сфероидизация
%C
C rв
C r∞
C r0
%C
α
ц
ц
Ц,r0
α
r∞
rв
6,67
6,67
0,01
C r0
t1
Ц, r0 – частица критического
ц
?
Превращения при нагреве
Сфероидизация
В реальных условиях процесс сфероидизации обычно протекает в
Превращения при нагреве
Сфероидизация
В реальных условиях процесс сфероидизации обычно протекает в
а
б
Пластины цементита в стали 70:
а – исходная структура, х 45000
б – после нагрева до 650°, выдержка 30 минут х 30000
Превращения при нагреве
Коагуляция
%C
Cr1
Cr2
Cr0
%C
α
ц
ц
Ц,r0
α
r2
r1
6,67
6,67
0,01
C r0
t1
Ц, r0 – частица критического размера с равновесной
Превращения при нагреве
Коагуляция
%C
Cr1
Cr2
Cr0
%C
α
ц
ц
Ц,r0
α
r2
r1
6,67
6,67
0,01
C r0
t1
Ц, r0 – частица критического размера с равновесной
Полный отжиг конструкционных сталей
Полный отжиг проводят для снижения твердости, повышения пластичности
Полный отжиг конструкционных сталей
Полный отжиг проводят для снижения твердости, повышения пластичности
Полуфабрикаты из конструкционных сталей после литья или горячего деформирования из-за ускоренного охлаждения с высоких температур могут иметь повышенную твёрдость, что затруднит их обработку резанием и приведет к понижению пластичности. Кроме того, отливки и горячедеформированная сталь часто приобретают структурные дефекты, ухудшающие их свойства. Характерный структурный дефект стальных отливок — крупнозернистость.
При ускоренном охлаждении крупнозернистого аустенита создаются условия для образования видманштеттовой структуры.
Видманштеттовая структура горячедеформированной стали
Полный отжиг конструкционных сталей
Для полной перекристаллизации структуры конструкционные стали нагревают до
Полный отжиг конструкционных сталей
Для полной перекристаллизации структуры конструкционные стали нагревают до
Скорость охлаждения при отжиге выбирают в зависимости от степени легированности стали. Углеродистые стали получаются достаточно мягкими при скорости охлаждения 100 — 200 °С/ч. Легированные стали с более высокой устойчивостью переохлажденного аустенита нужно охлаждать медленнее -со скоростью 20 -70 С/ч. Высоколегированные стали экономичнее подвергать изотермическому отжигу, т.е. дать выдержку при температуре немного меньшей Аr1 , чтобы получить продукты распада аустенита с низкой твердостью.
Охлаждение при отжиге чаще всего проводят вместе с печью.
Неполный отжиг конструкционных сталей
Неполный отжиг доэвтектоидной стали проводят до температур выше
Неполный отжиг конструкционных сталей
Неполный отжиг доэвтектоидной стали проводят до температур выше
Используют для смягчения доэвтектоидной стали перед обработкой резанием. Данный отжиг позволяет сэкономить время и снизить стоимость обработки