Хіміко-термічна обробка металів та сплавів

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Міністерство освіти і науки України

ІФНТУНГ

Реферат

На тему: «Хіміко-термічна обробка металів та сплавів»

Виконав: Ст.гр. ІМ-14-1

Шпитальний Тарас

Перевірив: Лукань Т.М

Івано-Франківськ 2014

Зміст

Вступ

Види термічної обробки

Основи теорії хіміко-термічної обробки

Спосіб хіміко-термічної обробки деталей із металів та сплавів

Відпал

Відпуск сталі

Старіння

Обробка холодом

Термічна обробка чавуну

Термічна обробка сплавів кольорових металів

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

Термічна обробка полягає у зміні структури металів і сплавів при нагріванні, видержуванні та охолодженні, згідно спеціального режиму, і тим самим, у зміні властивостей останніх. В основі термічної обробки сталей лежить перекристалізація аустеніту при охолодженні. Перекристалізація може відбутися дифузійним або бездифузійним способами. У залежності від переохолодження аустеніт може перетворюватися у різні структури з різними властивостями.

Повний дифузійний розпад аустеніту відбувається при незначному переохолодженні. У даному випадку утворюється пластинчастий перліт (механічна суміш фериту і цементиту вторинного). Якщо переохолодження збільшити до 373-393 0К, пластинки фериту і цементиту встигають вирости тільки до товщини (0,25-0,30 мнм), таку структуру називають сорбітом. Твердість сорбіту вища за твердість перліту.

Коли переохолодження досягає 453-473 0К, ріст пластинок припиняється на товщині 0,1-0,15 мнм, така структура називається трооститом. Твердість трооститу вища від твердості сорбіту.

При значному переохолодженні аустеніту (до 513 0К) дифузійний розпад його стає неможливим, перекристалізація має бездифузійний характер. У такому випадку утворюється перенасичений твердий розчин вуглецю в залізі, який називається мартенситом. Твердість мартенситу вища від твердості трооститу.

Структура перліту є рівноважною, а структури сорбіту, трооститу і мартенситу є не рівноважними.

Види термічної обробки

Розрізняють такі види термічної обробки: відпал, нормалізація, загартування і відпуск.

Відпал. Відпалом називають нагрівання до високих температур, видержування і повільне охолодження разом з піччю.

Розрізняють такі види відпалу: рекристалізаційний, дифузійний, на зернистий перліт, ізотермічний, повний і неповний. Відпал підвищує пластичність, зменшує внутрішні напруження, понижує твердість сталей.

Нормалізація. Нормалізацією називають нагрівання до високої температури, видержування і повільне охолодження на повітрі. Нормалізація доводить сталь до дрібнозернистої та однорідної структури. Твердість і міцність сталі після нормалізації вищі, ніж після відпалу.

Загартування сталі. Загартуванням називають нагрівання до високої температури, видержування і швидке охолодження (у воді, мінеральній оливі та інших охолоджувачах). Є такі види загартування: в одному охолоджувачі; перервне; ступінчасте; ізотермічне; поверхневе та ін. Загартування сталей забезпечує підвищення твердості, виникнення внутрішніх напружень і зменшення пластичності. Твердість збільшується у зв'язку з виникненням таких структур: сорбіт, троостит, мартенсит. Практично загартуванню піддається середньо- і високовуглецеві сталі.

Відпуск сталі. Відпуском називають нагрівання до температур нижче 973 0К, видержування і повільне охолодження на повітрі.

Розрізняють три види відпуску: низький (нагрівання до температури 473 0К; середній (573-773 0К); високий (773-973 0К). Після відпуску в деякій мірі зменшується твердість і внутрішні напруження, збільшується пластичність і в'язкість сталей. До цього приводить зміна структур після відпуску. Структура мартенситу сталі переходить відповідно в структуру трооститу і сорбіту. Чим вища температура відпуску, тим менша твердість відпущеної сталі і тим більша її пластичність та в'язкість.

Відпуск, в основному, проводять після загартування для зняття внутрішніх напружень. Низький відпуск застосовують при виготовленні різального інструменту, вимірювального інструменту, цементованих деталей та ін; середній - при виробництві ковальських штампів, пружин, ресор; високий - для багатьох деталей, що зазнають дії високих напружень (осі автомобілів, шатуни і т.п.).

Основи теорії хіміко-термічної обробки

Хіміко-термічною обробкою називають насичення поверхні виробу різними елементами.

Мета хіміко-термічної обробки - надати поверхневому шару стальних деталей підвищеної твердості, зносостійкості, жаростійкості, корозійної стійкості та ін. Для цього нагріті деталі поміщають у середовище, з якого в процесі дифузії у поверхневий шар переходять деякі елементи (вуглець, азот, алюміній, хром, кремній, бор та ін.).

Такі елементи найкраще поглинаються тоді, коли вони виділяються в атомарному стані при розпаді якої-небудь сполуки. Подібний розпад найлегше відбувається у газах, тому їх і намагаються застосовувати для хіміко-термічної обробки сталі. Активізований атом елемента, що виділяється при розпаді, проникає у решітку кристалів сталі і утворює твердий розчин або хімічну сполуку. Найпоширенішими видами хіміко-термічної обробки сталі є: цементація, азотування, ціанування, дифузійна металізація.

Цементацією називається насичення поверхні стального виробу вуглецем. Після загартування такого виробу він стає твердим на поверхні і в'язким у серцевині. Цементації піддають в основному деталі, які працюють на стирання і удар одночасно. Цементація придатна для маловуглецевих сталей. Є два види цементації: цементація твердим карбюризатором і газова цементація.

Азотування - це насичення поверхневого шару виробу азотом, щоб надати йому високої твердості, підвищити зносостійкість та опір агресивним середовищем. Азотують леговану сталь, що містить алюміній, титан, ванадій, вольфрам, молібден або хром. Такі елементи, при взаємодії з азотом, утворюють тверді, стійкі в агресивних середовищах нітриди (TіN і т.п.).

Ціанування - насичення поверхневого шару виробів одночасно вуглецем і азотом. Воно буває рідинне і газове, низькотемпературне (773-9730К), високотемпературне (1073-1123 0К). Ціанування в основному застосовують для обробки інструментів із швидкорізальної сталі, підвищується твердість і корозійна стійкість.

Дифузійна металізація - насичення поверхневого шару виробу різними металами. Найбільш поширені: алютування (насичення алюмінієм); хромування (насичення хромом); нікелювання (насичення нікелем); силіціювання (насичення кремнієм). Дифузійна металізація проводиться для підвищення твердості, корозійної стійкості, жаростійкості.

хімічний термічний метал сплав

Спосіб хіміко-термічної обробки деталей із металів та сплавів

Спосіб хіміко-термічної обробки деталей із металів та сплавів, який включає їх обробку в парогазовому середовищі з наступним охолодженням до кімнатної температури на повітрі, який відрізняється тим, що обробку проводять перегрітою парою водного розчину 5-8 % алюмохромофосфатної солі при температурі 600±20°С протягом 30-60 хвилин, а охолодження проводять до температури 200°С разом з контейнером, а потім на повітрі. Винахід відноситься до металургії, а саме до зміцнення деталей із металів та сплавів дифузійним насиченням металічної поверхні в твердому стані елементами, які підвищують експлуатаційні властивості матеріалу, та може бути використаний в машинобудуванні, для отримання зносостійких покриттів.

Відомий "Способ обработки деталей из металлов и сплавов" (Авторское свидетельство СССР 1648987, С21Д1/78, 2110 86, опубл 150591 Бюл №18), який включає нанесення покриття із водного розчину алюмохромофосфатної солі матеріалу і термічну обробку. Основним недоліком відомого способу є низькі атифрикційні властивості поверхневого шару значна тривалість та багато стадійність обробки. Найбільш близьким за сукупністю ознак до заявленого способу є "Способ химико-термической обработки изделий на основе железа" (Авторское свидетельство СССР 1176514, B22F3/24, 06 03 84), який включає парооксидування виробів на основі заліза при температурі 450 - 650°С, обробка сірководнем, охолодження продувкою парою до 500 - 400°С, потім на повітрі до 180 - 200°С і в машинному маслі до кімнатної температури.

Причини, які перешкоджають досягненню прототипом очікуваного технічного результату полягають у низьких механічних властивостях, а саме низькій твердості поверхневого шару, а також токсичністю застосованого насичуючого середовища, а саме використання сірководню. Крім того, поверхневий шар, який утворюється в даному насичуючому середовищі має підвищену шорсткість, за рахунок утворення на поверхні сульфідів та оксидів заліза. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу хіміко-термічної обробки деталей із металів та сплавів, в якому шляхом зміни складу насичуючого середовища, забезпечується зниження коефіцієнта тертя та підвищення твердості утвореного поверхневого шару, що веде до покращення тріботехнічних властивостей поверхні, тобто знижується шорсткість, підвщується зносостійкість, мала схильність до заїдань, добра припрацьовуваність до спряженої деталі.

Поставлена задача досягається способом хіміко-термічної обробки деталей із металів та сплавів, який включає їх обробку в парогазовому середовищі з наступним охолодженням до кімнатної температури на повітрі, згідно винаходу, обробку проводять перегрітою парою водного розчину 5 - 8% алюмохромофосфатної солі при температурі 600 ± 20°С на протязі ЗО - 60 хвилин, а охолодження проводять до температури 200°С разом з контейнером, а потім на повітрі.

Введення нових відмінних ознак при взаємодії з відомими ознаками забезпечують виявлення нових технічних властивостей винаходу. На чистій металічній поверхні деталі утворюється шар простих та складних оксидів, мікролегованих елементами, які входять до складу, як сплаву, так і в насичувальне парогазове середовище. Поверхневий шар складається із оксидів алюмінію, хрому та шпінелів на основі оксидів заліза, а також фосфідів заліза. Ці фази в поверхневому шарі суттєво підвищують тріботехнічні та механічні властивості 00 ю 45841 (підвищується твердість, знижується шорсткість). Вироби розташовують у герметичному контейдо температури 200°С разом з контейнером, а нері. нагрітому до 500°С, потім нагрівають їх разом з контейнером до Вплив середовища на температури 600 ± 20°С з подачею перегрітої пари властивості поверхневого шару наведений в табводного розчину алюмохромофосфатної солі.

Відпал

Відпал - термічна обробка полягає в нагріванні металу до певних температур, витримка і подальшого дуже повільного охолодження разом з піччю. Застосовують для поліпшення обробки металів різанням, зниження твердості, отримання зернистої структури, а також для зняття напружень, усуває частково (або повністю) всякого роду неоднорідності, які були внесені в метал при попередніх операціях (механічна обробка, обробка тиском, лиття, зварювання), покращує структуру сталі.

Відпал першого роду. Це відпал при якому не відбувається фазових перетворень, а якщо вони мають місце, то не роблять впливу на кінцеві результати, передбачені його цільовим призначенням. Розрізняють такі різновиди відпалу першого роду: Гомогенізаціонний і рекрісталлізаціонний.

Гомогенізаціонний - це відпал з тривалою витримкою при температурі вище 950 С (Зазвичай 1100-1200 С) з метою вирівнювання хімічного складу.

Рекрісталлізаціонний - це відпал наклепанної сталі при температурі, що перевищує температуру початку рекристалізації, з метою усунення наклепаного отримання певної величини зерна.

Відпал другого роду. Це відпал, при якому фазові перетворення визначають його цільове призначення. Розрізняють такі види: повний, неповний, дифузійний, ізотермічний, світлий, нормалізований (Нормалізація), сфероідізірующій (на зернистий перліт).

Повний відпал виробляють шляхом нагрівання сталі на 30-50 ° С вище критичної точки, витримкою при цій температурі і повільним охолодженням до 400-500 ° С зі швидкістю 200 ° С на годину вуглецевих сталей, 100 ° С на годину для низьколегованих сталей і 50 ° С на годину для високолегованих сталей. Структура стали після відпалу рівноважна, стійка.

Неповний відпал проводиться шляхом нагрівання сталі до однією з температур, що знаходиться в інтервалі перетворень, витримкою і повільним охолодженням. Неповний отжиг застосовують для зниження внутрішніх напружень, зниження твердості і поліпшення оброблюваності різанням.

Дифузійний відпал. Метал нагрівають до температур 1100-1200 Вє С, так як при цьому більш повно протікають дифузійні процеси, необхідні для вирівнювання хімічного складу.

Ізотермічний відпал полягає в наступному: сталь нагрівають, а потім швидко охолоджують (частіше перенесенням в іншу піч) до температури, що знаходиться нижче критичної на 50-100 С. В основному застосовується для легованих сталей. Економічно вигідний, так як тривалість звичайного відпалу (13 - 15) год, а ізотермічного відпалу (4 - 6) год полягає в нагріванні сталі вище критичної температури на 20 - 30 ° С, витримці при цій температурі і повільному охолодженні.

Світлий відпал здійснюється за режимами повного або неповного відпалу із застосуванням захисних атмосфер мул в печах з частковим вакуумом. Застосовується з метою захисту поверхні металу від окислення і обезуглероживания.

Нормалізація - полягає в нагріванні металу до температури на (30-50) ° С вище критичної точки і наступного охолодження на повітрі. Призначення нормалізації різна залежно від складу сталі. Замість відпалу низьковуглецевих сталі піддають нормалізації. Для середньовуглецевих сталей нормалізацію застосовують замість гарту і високого відпустки. Високовуглецеві стали піддають нормалізації з метою усунення цементітной сітки. Нормалізацію з подальшим високим відпусткою застосовують замість відпалу для виправлення структури легованих сталей. Нормалізація в порівнянні з відпалом - Більш економічна операція, так як не вимагає охолодження разом з піччю.

Загартування - це нагрів до оптимальної температури, витримка і подальше швидке охолодження з метою отримання нерівноважної структури.

У результаті загартування підвищується міцність і твердість і понжается пластичність сталі. Основні параметри при загартування - температура нагріву і швидкість охолодження. Критичною швидкістю гарту називається швидкість охолодження, забезпечує отримання структури - мартенсит або мартенсит і залишковий аустеніт.

У Залежно від форми деталі, марки сталі та необхідного комплексу властивостей застосовують різні способи гарту.

Загартування в одному охолоджувачі. Деталь нагрівають до температури загартування і охолоджують в одному охолоджувачі (вода, масло).

Загартування в двох середовищах (переривчаста гарт) - це гарт при якій деталь охолоджують послідовно в двох середовищах: перше середовище - охолоджуюча рідина (вода), друге - повітря або масло.

Ступеневе гартування. Нагріту до температури гарту деталь охолоджують в розплавлених солях, після витримки в плині часу необхідного для вирівнювання температури по всьому перетину, деталь охолоджують на повітрі, що сприяє зниженню гартівних напруг.

Ізотермічне гартування так само, як і ступінчасте, проводиться у двох охолоджуючих середовищах. Температура гарячої середовища (соляні, селітрові або лужні ванни) різна: вона залежить від хімічного складу сталі, але завжди на (20-100) ° С вище точки мартенситного перетворення для даної сталі. Остаточне охолодження до кімнатної температури проводиться на повітрі.

Ізотермічне гартування широко застосовується для деталей з високолегованих сталей. Після ізотермічного загартування сталь набуває високі міцнісні властивості, тобто поєднання високої в'язкості з міцністю.

Гартування з самоотпуском має широке застосування в інструментальному виробництві. Процес полягає в тому, що деталі витримуються в охолоджуючої середовищі не до повного охолодження, а в певний момент витягуються з неї з метою збереження в серцевині деталі деякої кількості тепла, за рахунок якого здійснюється подальший відпустку.

Відпуск сталі

Відпуск сталі є завершальною операцією термічної обробки, формує структуру, а отже, і властивості сталі. Відпустка полягає в нагріванні сталі до різних температур (залежно від виду відпустки, але завжди нижче критичної точки), витримці при цій температурі і охолодженні з різними швидкостями. Призначення відпустки - зняти внутрішні напруження, що виникають у процесі загартування, і отримати необхідну структуру.

Залежно від температури нагріву загартованої деталі розрізняють три види відпустки: високий, середній і низький.

Високиа відпустка проводиться при температурах нагрівання вище (350-600)° С, але нижче критичної точки; таку відпустку застосовується для конструкційних сталей.

Середня відпустка проводиться при температурах нагрівання (350 - 500)° С; таку відпустку широко застосовується для пружинного і ресорної сталей.

Низька відпустка проводиться при температурах (150-250)° С. Твердість деталі після гарту майже не змінюється; низький відпустку застосовується для вуглецевих і легованих інструментальних сталей, для яких необхідні висока твердість і зносостійкість.

Контроль відпустки здійснюється за кольорами мінливості, які з'являтимуться на поверхні деталі.

Старіння

Старіння - це процес зміни властивостей сплавів без помітної зміни мікроструктури. Відомі два види старіння: термічне і деформаційне.

Термічне старіння протікає в результаті зміни розчинності вуглецю в залізі в залежності від температури.

Якщо зміна твердості, пластичності і міцності протікає при кімнатній температурі, то таке старіння називається природним.

Якщо ж процес протікає при підвищеній температурі, то старіння називається штучним.

Деформаційне (Механічне) старіння протікає після холодної пластичної деформації.

Обробка холодом

Новий вид термічної обробки, для підвищення твердості стали шляхом перекладу залишкового аустеніту загартованої сталі в Мартенсом. Це виконується при охолодженні сталі до температури нижньої мартенситної точки.

Методи поверхневого зміцнення Поверхневим загартуванням називають процес термічної обробки, представляє собою нагрів поверхневого шару сталі до температури вище критичною і наступне охолодження з метою отримання в поверхневому шарі структури мартенситу.

Розрізняють такі види: індукційне гартування; гартування в електроліті, гартування при нагріванні струмом високої частоти (ТВЧ), гартування з газополуменевим нагріванням.

Індукційне гартування засноване на фізичному явищі, сутність якого полягає в тому, що електричний струм високої частоти, проходячи по провіднику, створює навколо нього електромагнітне поле. На поверхні деталі, вміщеній в цьому полі, індукуються вихрові струми, викликаючи нагрівання металу до високих температур. Це забезпечує можливість протікання фазових перетворень.

Залежно від способу нагрівання індукційне гартування підрозділяється на три види:

одночасний нагрів і гартування всієї поверхні (використовується для дрібних деталей);

послідовний нагрів і гартування окремих ділянок (використовується для колінчастих валів і подібних їм деталей);

безперервно-послідовний нагрів і гартування переміщенням (використовується для довгих деталей).

Газополум'яне гартування. Процес газополум'яного гартування полягає у швидкому нагріванні поверхні деталі ацетилено-кисневим, газокисневі або киснево-гасових полум'ям до температури гартування з подальшим охолодженням водою або емульсією.

Загартування в електроліті. Процес загартування в електроліті полягає в наступному: у ванну з електролітом (5-10% розчин кальцинованої солі) опускають гартувати деталь і пропускають струм напругою 220-250 В. У результаті чого відбувається нагрівання деталі до високих температур.

Термічна обробка чавуну

Термічну обробку чавунів проводять з метою зняття внутрішніх напружень, що виникають при лиття і викликають з плином часу зміни розмірів і форми виливки, зниження твердості і поліпшення оброблюваності різанням, підвищення механічних властивостей. Чавун піддають відпалу, нормалізації, загартуванню та відпуску, а також деякими видами хіміко-термічної обробки (азотуванню, алітуванню, хромуванню).

Відпал для зняття внутрішніх напружень. Цьому відпалу піддають чавуни при наступних температурах: сірий чавун з пластинчастим графітом (500 - 570) °С; високоміцний чавун з кулястим графітом (550 - 650) ° С; низьколегований чавун (570 - 600) ° С; високолегований чавун (620 - 650) ° С. При цьому відпалі фазових перетворенні не відбувається, а знімаються внутрішньо напруги, підвищується в'язкість, виключається викривлення і утворення тріщин в процесі експлуатації.

Зм'якшуючий відпал (відпал графітізіруючий низькотемпературний). Проводять для поліпшення оброблюваності різанням і підвищення пластичності. Його здійснюють тривалої витримкою при (680 - 700) ° С або повільним охолодженням виливків при (760 - 700) °С. Для деталей складної конфігурації охолодження повільне, а для деталей простої форми - прискорене.

Відпал графітізіруючий, в результаті якого з білого чавуну отримують ковкий чавун.

Нормалізацію застосовують для збільшення пов'язаного вуглецю, підвищення твердості, міцності і зносостійкості сірого, ковкого і високоміцного чавунів. При нормалізації чавун (виливки) нагрівають вище температур інтервалу перетворення (850 - 950) °С і після витримки охолоджують на повітрі.

Гартуванню піддають сірий, ковкий і високоміцний чавун для підвищення твердості, міцності і зносостійкості. За способом виконання гарт чавуну може бути об'ємною безперервної, ізотермічної та поверхневої.

При об'ємної безперервної загартуванню чавун нагрівають до температури (850 - 950) ° С. Потім витримують для прогріву і повного розчинення вуглецю. Охолодження здійснюють у воді або маслі. Після гарту проводять відпустку при температурі (200 - 600) ° С. В результаті підвищується твердість, міцність і зносостійкість чавуну.

При ізотермічному загартуванню чавун нагрівають так само, як і при об'ємної безперервно ї загартуванню, витримують від 10 до 90 хвилин і охолоджують у розплавленої солі при (200 - 400) °С, і після витримки охолоджують на повітрі.

Поверхнева гарт з нагріванням поверхневого шару киснево - ацетиленовим полум'ям, струмами високої частоти або в електроліті. Температура нагріву (900 - 1000) ° С. Охолодження у воді, маслі або олійною емульсії.

Старіння застосовують для стабілізації розмірів литих чавунних деталей, запобігання викривлення і зняття внутрішніх напруг. Зазвичай старінні проводять після грубої механічної обробки. Розрізняють два види старіння: природне і штучне.

Природне старіння здійснюється на відкритому повітрі або в приміщенні. Вироби після лиття витримуються протягом 6 - 15 місяців.

Штучне старіння здійснюється при підвищених температурах; тривалість - декілька годин. При штучному старінні виливки чавуну завантажують у піч, нагріту до (100 - 200) °С, нагрівають до температури (550 - 570) ° С зі швидкістю (30 - 60) °С в годину, витримую 3 - 5 годин і охолоджують разом з піччю зі швидкістю (20 - 40) ° С в годину до температури (150 - 200) ° С, а потім охолоджують на повітрі.

Хіміко-термічна обробка чавуну Для підвищення поверхневої твердості і зносостійкості сірі чавуни піддають азотуванню. Найчастіше азотіруют сірі перлітні чавуни, леговані хромом, молібденом, алюмінієм. Температура азотування (550 - 580) ° С, час витримки 30 - 70 годин. Крім азотування, підвищення поверхневої твердості і зносостійкості легованого сірого перлітного чавуну можна досягти газовим і рідинним ціануванням при температурі 570° С. Для підвищення жаростійкості чавунні виливки можна піддавати алітуванню, а для отримання високої корозійної стійкості в кислотах - сіліцірованіе.

Термічна обробка сплавів кольорових металів

Алюмінієві сплави

Алюмінієві сплави піддаються трьом видам термічної обробки: відпалу, загартування і старінню. Основними видами відпалу є: дифузійний, рекрісталлізаціонний і термічно зміцнених сплавів.

Гомогенізацію застосовують для вирівнювання хімічної мікронеоднорідності зерен твердого розчину. Для виконання гомогенізації алюмінієві сплави нагрівають до (450 - 520) ° С і витримують при цих температурах від 4 до 40 годин; після витримки - охолодження разом з піччю або на повітря. У результаті цього структура стає більш однорідною і підвищується пластичність.

Рекрісталлізаціонний віжпал для алюмінію і сплавів на його основі застосовують набагато ширше, ніж для сталі. Це пояснюється тим, що такі метали, як алюміній і мідь, а так само багато сплавів на їх основі, не упрочняются загартуванням і підвищення механічних властивостей може бути досягнуто тільки холодною обробкою тиском, а проміжної операцією при такій обробці є рекрісталлізаціонний відпал. Температура рекристаллизационного відпалу алюмінієвих сплавів (300 - 500) С витримка 0,5 - 2 години.

Відпал термічно зміцнених сплавів застосовують для повного зняття зміцнення, він проводиться при температурах (350 - 450) °С з витримкою 1 - 2 години і подальшим досить повільним охолодженням.

Після гартування міцність сплаву дещо підвищується, а пластичність не змінюється. Після гарту алюмінієві сплави піддають старінню, при якому відбувається розпад пересиченого твердого розчину.

Деформуємі алюмінієві сплави

У загартованому стані дуралюміни пластичні і легко деформуються. Після гартування і природного або штучного старіння міцність дуралюмина різко підвищується.

Ливарні алюмінієві сплави

Для ливарних алюмінієвих сплавів використовують різні види термічної обробки залежно від хімічного складу. Для зміцнення ливарні алюмінієві сплави піддають гартуванню з отриманням пересичені твердого розчину і штучному старінню, а також тільки загартуванню без старіння з отриманням в загартованому стані стійкої твердого розчину.

Магнієві сплави

Магнієві сплави, так само як і алюмінієві, піддають відпалу, загартування і старіння. Для вирівнювання хімічної мікронеоднорідност і зерен твердого розчину шляхом дифузії зливки магнієвих сплавів піддають гомогенізації при температурах (350 - 400) °С з витримкою 18 - 24 години. Напівфабрикати деформівних магнієвих сплавів піддають рекрісталлізаціонний відпал при температурі 350° С, а також при боле низьких температурах (150 - 250) ° С відпалу для зняття залишкових напруг.

Магнієві сплави піддають загартуванню, або загартуванню і штучного старінню. При температурі 20°С у загартованих магнієвих сплавах ніяких змін не відбувається, тобто вони не схильні до природного старіння.

Мідь і мідні сплави

Термічна обробка міді. Деформування міді супроводжується підвищенням її міцності і пониженням пластичності. Для підвищення пластичності мідь піддають рекрісталлізаціонному відпалу при (500 - 600) ° С, в результаті якого пластичність різко підвищується, а міцність знижується.

Термічна обробка латуней. Вони піддаються тільки рекрісталлізаціонному відпалу при (600 - 700) ° С (для зняття наклепу). Охолоджують латунь при відпалі на повітрі або для прискорення охолодження і кращого відділення закалюють у воді. Для латунних деталей, що мають після деформації залишкові напруги, в умовах вологої атмосфери характерне явище мимовільного розтріскування. Щоб цього уникнути латунні деталі піддають низькотемпературного відпалу при (200 - 300) °С, в результаті чого залишкові напруги знімаються, а наклеп залишається. Низькотемпературного відпалу особливо необхідно піддавати алюмінієві латуні, які схильні до мимовільного розтріскування.

Термічна обробка бронз. Для вирівнювання хімічного складу бронзи піддають гомогенізації при (700 - 750) °С з наступним швидким охолодженням. Для зняття внутрішніх напружень виливки отжигают при 550° С. Для відновлення пластичності між операціями холодної обробки тиском піддають рекрісталлізаціонний відпал при (600 - 700) ° С.

Алюмінієві бронзи з вмістом алюмінію від 8 до 11%, які відчувають при нагріві і охолодженні фазову перекристалізації, можуть піддаватися загартуванню. У результаті загартування підвищується міцність і твердість, але знижується пластичність. Після гарту слід відпустку при (400 - 650) °С залежно про необхідних властивостей. Також піддають гомогенізації, а деформуються напівфабрикати - рекрісталлізаціонний відпал при (650 - 800) °С.

Титанові сплави

Титанові сплави піддають рекрісталлізаціонний відпал і відпал з фазовою перекристаллізацією, а також зміцненню термічною обробкою - загартуванням і старінням. Для підвищення зносостійкості і задіростойкості титанові сплави піддають азотуванню, цементації або окислення.

Рекрісталлізаціонний відпал застосовують для титану і сплавів для зняття наклепу після холодної обробки тиском. Температура рекристаллизационного відпалу (520 - 850) ° С залежно від хімічного складу сплаву і виду напівфабрикату.

Відпал з фазової перекристалізації застосовують з метою зниження твердості, підвищення пластичності, подрібнення зерна, усунення структурної неоднорідності. Застосовують простий, ізотермічний і подвійний відпал; температура нагрівання при відпалі (750 - 950) ° С залежно від сплаву.

При ізотермічному відпалі після витримки при температурі відпалу деталі охолоджують до (500 - 650) ° С (Залежно від сплаву) в тій же печі йди переносять в іншу піч і витримують певний час, і охолоджують на повітрі. При ізотермічному відпалі скорочується тривалість відпалу, а пластичність виходить більш високою.

При подвійному відпалі деталі нагрівають до температури відпалу, витримують і охолоджують на повітрі. Потім повторно нагріваю до (500 - 650) °С, витримують і охолоджують на повітрі. Подвійний відпал порівняно з ізотермічним підвищує межу міцності при незначному зниженні пластичності і скорочує тривалість обробки.

З усіх видів хіміко-термічної обробки титанових сплавів найбільше поширення отримало азотування, виконуються в середовищі азоту або в суміші азоту та аргону при температурах (850 - 950) °С протягом 10 - 50 годин. Деталі з титанових сплавів після азотування володіють хорошими антифрикційними властивостями.

Висновок

В основі термічної обробки сталей лежить перекристалізація аустеніту при охолодженні. Перекристалізація може відбутися дифузійним або бездифузійним способами. У залежності від переохолодження аустеніт може перетворюватися у різні структури з різними властивостями.

Розрізняють такі види термічної обробки: відпал, нормалізація, загартування і відпуск.

Хіміко-термічною обробкою називають насичення поверхні виробу різними елементами.

Мета хіміко-термічної обробки - надати поверхневому шару стальних деталей підвищеної твердості, зносостійкості, жаростійкості, корозійної стійкості та ін. Для цього нагріті деталі поміщають у середовище, з якого в процесі дифузії у поверхневий шар переходять деякі елементи (вуглець, азот, алюміній, хром, кремній, бор та ін.).

Список використаної літератури

1. Збожна О.М. Технологія. - К., 1993.

2. Никифоров В.М. Технологія металів і конструкційній матеріали. - К.: Вища школа, 1984.

3. Основи матеріалознавства / За ред. Коваленка В.І. - К., 2002.

4. Смірно В.А. Системи технологій. Підручник. - К., 1999.

5. Б.В. Захаров. В.Н. Берсенєва В«Прогресивні технологічні процеси та обладнання при термічній обробці металів В»М. В«Вища школаВ» 1988 р.

6. В.М. Зуєв В«Термічна обробка металівВ» М. Вища школа 1986

7. Б.А. Кузьмін В«Технологія металів і конструкційні матеріали В»М.В« Машинобудування В»1981

8. В.М. Никифоров В«Технологія металів і конструкційні матеріали В»М.В« Вища школа В»1968

9. А.І. Самохоцкого Н.Г. Парфеновская В«Технологія термічної обробки металів В»М. Машинобудування 1976

Размещено на Allbest.ru

...