МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ВОЛГОДОНСЬК ІНСТИТУТ СЕРВІСУ
ПІВДЕННО-російське ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ЕКОНОМІКИ ТА СЕРВІСУ
Кафедра___ Технічний сервіс ____________________________________________
(Назва кафедри, за якою закріплена навчальна дисципліна)
з дисципліни: __ Матеріалознавство _________________________________________
(Найменування навчальної дисципліни)
на тему :____ Основні види термічної обробки сталі _______________
(Тема індивідуального завдання)
за фахом: ___ Інформаційний сервіс _______________________________
(Шифр і найменування спеціальності)
Виконав: ___________ __ Кутногорскій А.В _______________
(Підпис) (П.І.Б. студента)
__ 2 курс ______ СІ ___________________
(Курс, група)
Керівник: ___________ ___ Пучкіна І.Ю __________________
(Консультант) (підпис) (П.І.Б. викладача)
Волгодонськ
2003
Вибір теми ................................................ .................................................. .......... 4
Актуальність теми ................................................ ................................................ 4
Мета роботи ................................................ .................................................. .......... 4
Основна частина (Основні види термічної обробки сталі )..................... 4
Список літератури ................................................ ............................................... 10
Термічна обробка сталі - це сукупність операцій нагріву, витримки та охолодження твердих металевих сплавів з метою додання їм певних властивостей за рахунок зміни внутрішньої будови і структури. Мета термообробки - це надання сплавів таких властивостей, які потрібні в процесі експлуатації цих виробів. Є зміцнення металу (наприклад: колінчастий вал в двигуні автомобіля - до нього пред'являється підвищена міцність при експлуатації). Але є й такі технологічні процеси, в яких термообробка не є кінцевою операцією, а проміжної і її мета - зниження твердості сталі, сплаву для подальшої обробки. Процес термообробки складається з нагрівання до якихось певних температур, витримки деталі, заготовки при цих температурах і наступному охолодженні з певною швидкістю. Термообробці піддають заготовки (ковані, штамповані і т.д.), деталі машин і різний інструмент. Для заготовок термообробка полягає в зниженні твердості, поліпшення їх структури, а для деталей - це надання їм певних властивостей (твердості, міцності, зносостійкості). Поліпшення механічних якостей дає можливості використовувати сплави більш простих складів, розширити сферу їх застосування. Термообробкою можна підвищити допустимі напруження, зменшити масу деталей і механізмів, а також істотно підвищити їх надійність і довговічність, що дуже важливо в машинобудуванні. Наприклад, зміцнення термообробкою піддаються до 10% загальної виплавки в країні, а в машинобудуванні до 40%. У термообробці є наступні види цього процесу: відпал, загартування, відпустка, а також є хіміко-термічна і термомеханічна обробка. У даному рефераті будуть розглянуті, основні види термічної обробки сталі.
Вибір теми
Тема «Основні види термічної обробки сталі» була обрана, тому, що термообробка сталей застосовується дуже давно, є цікавою, ємною і найпрактичнішою (можна, щось почерпнути і взяти на власне «озброєння»). Дізнатися, які відбуваються видозміни, в процесі термообробки сталі, які необхідні при роботі та експлуатації машин, механізмів, приладів.
Актуальність теми
Не дивлячись на наш комп'ютерний вік, сучасній людині необхідно знати і застосовувати термообробку сталей і сплавів.
Мета роботи
Ознайомитися, і вивчити термічну обробку, сплавів.
Основна частина
Основні види термічної обробки сталі.
Після прокату, лиття, кування, обробки різанням і інших видів обробки відбувається нерівномірне охолодження заготовок. У результаті чого з'являється неоднорідність, як структури, так і властивостей, а також поява внутрішніх напружень. А також виливка при затвердінні виходять неоднорідними за хімічним складом. Для усунення таких дефектів і застосовують відпал.
Отжигом - називається вид термічної обробки, що складається в нагріві металу, що має нестійкий стан в результаті попередньої обробки і приводить метал у більш стійкий стан. При цьому процесі заготівлі та вироби отримують стійку структуру без залишкових напружень.
Цілі відпалу - зняття внутрішніх напружень, усунення структурної та хімічної неоднорідності, зниження твердості і поліпшення оброблюваності, підготовка до подальших операціях.
Відпал ділиться на повний, неповний, дифузний, рекрісталлізаціонний, низький, ізотермічний і нормалізаційного. Повний відпал застосовується для зниження твердості, міцності стали, а пластичність при цьому підвищується. При повному відпалі у металі відбувається, перекристалізація сталі і зменшення розміру зерна, за рахунок чого і досягаються зазначені вище властивості.
Неповний відпал застосовується, для поліпшення оброблюваності різанням і для підготовки стали до загартовування.
Ізотермічний відпал полягає, в нагріві стали до певної температури і відносно швидкому охолодженні, також до певних температур і наступному охолодженні на повітрі. При цьому виходить, більш однорідна структура сталі. Ізотермічна витримка виробляється в розплаві солі.
Дифузійний відпал полягає, в нагріві стали до 1000-1100 градусів за Цельсієм, витримці (10-15 годин) при цій температурі і наступному повільному охолодженні. У результаті такого відпалу відбувається, вирівнювання неоднорідності стали за хімічним складом. Така висока температура необхідна для прискорення дифузійних процесів. При високій температурі нагріву і тривалої витримці виходить грубозерниста структура, яка усувається наступним повним відпалом.
Рекрісталлізаціонний відпал необхідний для зняття наклепу і внутрішньої напруги після холодних деформацій та підготовки до подальшого деформуванню. У результаті такого отжига утворюється однорідна дрібнозерниста структура з невеликою твердістю і значною в'язкістю.
Низький відпал застосовують для того, щоб лише зняти внутрішнє напруження, яке виникає після механічної обробки.
Нормалізація складається, з нагріву сталі, її витримці при певній температурі і після чого залишають охолоджуватися на повітрі. Нормалізація - це більш дешева термічна операція, ніж відпал, так як печі використовують тільки для нагрівання і витримки.
До термічній обробці стали також, відносять загартування. Суть цього процесу полягає, в нагріві стали до високих температур і після чого сталь швидко охолоджують. Мета гарту - це надання сталі підвищеної міцності, твердості, але при цьому знижується в'язкість і пластичність. Загартування характеризується двома здібностями: закаліваемостью і прокаливаемостью. Закаліваемость характеризується певною твердістю, яка сталь набуває після гарту, а також залежить від змісту вуглецю в даній сталі. Стали з дуже низьким вмістом вуглецю (до 0,3) загартуванню не піддаються і вона для них не застосовується.
Прокаливаемость - це глибина проникнення загартованої зони (області).
Прокаливаемость залежить від хімічного складу сталі. З підвищенням вмісту вуглецю прокаливаемость збільшується. На прокаливаемость впливає також швидкість охолодження. Чим вище швидкість охолодження, тим більше прокаливаемость. Тому при гарті в воді прокаливаемость вища, ніж при загартуванні в маслі. Великі розміри гартованих деталі, також приводять до значного зменшення прокаливаемости.
Способи охолодження також відносять до однієї з операцій термообробки.
За способом охолоджування розрізняють види загартування: в одному середовищі, в двох середовищах, ступінчаста і ізотермічна. Загартуванню в одному середовищі простіше і найбільш частіше застосовується, але недолік її полягає в тому, що виникає внутрішня напруга. При загартуванні в двох середовищах, виріб спочатку охолоджують спочатку в одному середовищі, а потім в іншій (вода, масло, повітря).
Ступінчасту загартування виробляють шляхом швидкого охолодження в соляній ванні, потім роблять витримку і охолоджують на повітрі. Ступінчасту загартування застосовують для деталей з вуглецевої сталі невеликого перерізу (8-10 мм). Для сталей, що мають невелику критичну швидкість загартування, ступінчасту загартування застосовують в основному для виробів великого перетину.
При ізотермічної загартуванню, як і при ступінчастій, деталі переохолоджувати в середовищі, далі на повітрі. Переваги цього способу гарту полягає в більшої в'язкості, відсутності тріщин, мінімальному викривленні. Ізотермічну загартування застосовують для виробів складної форми. Суттєву роль відіграють також способи занурення деталей в охолоджуючу рідину. Наприклад довгі вироби витягнутої форми (свердла, мітчики) занурюють в строго вертикальному положенні, щоб уникнути жолоблення.
Відпустка стали - це вид термічної обробки, наступний за загартуванням і полягає в нагріві стали до певної температури, витримки та охолодженні. Мета відпустки стали - зняття внутрішніх напружень, підвищення в'язкості і пластичності.
Розрізняють низький, середній і високий відпустку. Низький відпустку проводиться при температурі 150-200 градусів Цельсія. У результаті знімаються внутрішні напруги, відбувається збільшення пластичності і в'язкості без помітного зниження твердості і зносостійкості. Низькому відпуску піддають ріжучий і міряльний інструмент, а також деталі, які повинні володіти високою зносостійкістю і твердістю.
При середньому відпустці нагрівання виробляється до 350-450 градусів Цельсія. При цьому відбувається деяке зниження твердості при значному збільшенні пружності і опірності дії ударних навантажень. Застосовується для пружин, ресор, ударного інструменту.
Високий відпустку проводиться за 550-650 градусів Цельсія. При цьому твердість і міцність знижуються значно, але дуже сильно зростають в'язкість і пластичність, проте створюється оптимальний варіант для конструкційних сталей поєднання механічних властивостей. Застосовується для деталей, які піддаються дії високих навантажень. Термічна обробка, що складається з гарту і високого відпустки, називається поліпшенням. Вона є основним видом обробки конструкційних сталей. Тривалість витримки залежить від розмірів деталей: чим вони більші, тим довше витримка. Низький відпустку інструментів зазвичай відбувається протягом 0,5-2,5 години. Для вимірювальних інструментів проводять більш тривалу відпустку до 10-15 годин.
Поряд з гарячою обробкою сталі, застосовується також обробка холодом.
Обробка холодом полягає в тому, що гартованих деталі на деякий час занурюють у середу має температуру нижче 0 градусів Цельсія.
Проводити обробку холодом потрібно відразу після гарту. Такій обробці піддають вимірювальний інструмент, частини точних механізмів, деталі шарикопідшипників. Обробка холодом не зменшує внутрішніх напружень, тому після неї необхідний відпустку.
Термомеханічна обробка відноситься до комбінованих способів і являє собою пластичну деформацію металу з загартуванням. Як при гарті, так і при пластичній деформації підвищення міцності завжди пов'язано із зменшенням пластичності. Перевагою є те, що при великому збільшенні міцності характеристики пластичності знижуються незначно, а ударна в'язкість в 1,5-2 рази вище в порівнянні з тією ж маркою стали після гарту низьким відпусткою. Термомеханічна обробка ділиться на два способи: високотемпературний і низькотемпературний.
При високотемпературному - сталь нагрівають і піддають деформації. Відразу після деформації сталь піддається загартуванню, після гарту виробляють низький відпустку.
При низькотемпературному - сталь нагрівається і охолоджується, після чого її деформують. Після деформації слід гарт. Після гарту слід низький відпустку.
Низькотемпературна обробка отримала незначне застосування. Найбільш часто застосовують високотемпературну обробку. Її зручність в тому, що заготовки відразу після закінчення гарячої обробки тиском: кування або прокату, можуть піддаватися гарту без спеціального нагріву, використовуючи тільки тепло після гарячого деформування. Перевага цього процесу полягає в економії палива, для нагріву під загартування, скорочення часу виготовлення деталей, підвищення механічних властивостей, збільшення міцності, ударної в'язкості при незначному зниженні пластичності.
Список літератури
1.А.Н.Пейсхахов, А. М. Кучер «Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів». Підручник. Вид-во Михайлова., 2003 рік
2.Ю.П.Солнцев «Матеріалознавство і технологія металів» 1988 рік
3.О.В.Травін, Н. Т. Травіна «Матеріалознавство» 1989
ВОЛГОДОНСЬК ІНСТИТУТ СЕРВІСУ
ПІВДЕННО-російське ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ЕКОНОМІКИ ТА СЕРВІСУ
Кафедра___ Технічний сервіс ____________________________________________
(Назва кафедри, за якою закріплена навчальна дисципліна)
Контрольна робота
з дисципліни: __ Матеріалознавство _________________________________________
(Найменування навчальної дисципліни)
на тему :____ Основні види термічної обробки сталі _______________
(Тема індивідуального завдання)
за фахом: ___ Інформаційний сервіс _______________________________
(Шифр і найменування спеціальності)
Виконав: ___________ __ Кутногорскій А.В _______________
(Підпис) (П.І.Б. студента)
__ 2 курс ______ СІ ___________________
(Курс, група)
Керівник: ___________ ___ Пучкіна І.Ю __________________
(Консультант) (підпис) (П.І.Б. викладача)
Волгодонськ
2003
ЗМІСТ
Введення ................................................. .................................................. .............. 3Вибір теми ................................................ .................................................. .......... 4
Актуальність теми ................................................ ................................................ 4
Мета роботи ................................................ .................................................. .......... 4
Основна частина (Основні види термічної обробки сталі )..................... 4
Список літератури ................................................ ............................................... 10
ВСТУП
Матеріалознавство - це наука про зв'язки між складом, будовою та властивостями матеріалів і закономірності їх змін при зовнішніх фізико-хімічних впливах.Термічна обробка сталі - це сукупність операцій нагріву, витримки та охолодження твердих металевих сплавів з метою додання їм певних властивостей за рахунок зміни внутрішньої будови і структури. Мета термообробки - це надання сплавів таких властивостей, які потрібні в процесі експлуатації цих виробів. Є зміцнення металу (наприклад: колінчастий вал в двигуні автомобіля - до нього пред'являється підвищена міцність при експлуатації). Але є й такі технологічні процеси, в яких термообробка не є кінцевою операцією, а проміжної і її мета - зниження твердості сталі, сплаву для подальшої обробки. Процес термообробки складається з нагрівання до якихось певних температур, витримки деталі, заготовки при цих температурах і наступному охолодженні з певною швидкістю. Термообробці піддають заготовки (ковані, штамповані і т.д.), деталі машин і різний інструмент. Для заготовок термообробка полягає в зниженні твердості, поліпшення їх структури, а для деталей - це надання їм певних властивостей (твердості, міцності, зносостійкості). Поліпшення механічних якостей дає можливості використовувати сплави більш простих складів, розширити сферу їх застосування. Термообробкою можна підвищити допустимі напруження, зменшити масу деталей і механізмів, а також істотно підвищити їх надійність і довговічність, що дуже важливо в машинобудуванні. Наприклад, зміцнення термообробкою піддаються до 10% загальної виплавки в країні, а в машинобудуванні до 40%. У термообробці є наступні види цього процесу: відпал, загартування, відпустка, а також є хіміко-термічна і термомеханічна обробка. У даному рефераті будуть розглянуті, основні види термічної обробки сталі.
Вибір теми
Тема «Основні види термічної обробки сталі» була обрана, тому, що термообробка сталей застосовується дуже давно, є цікавою, ємною і найпрактичнішою (можна, щось почерпнути і взяти на власне «озброєння»). Дізнатися, які відбуваються видозміни, в процесі термообробки сталі, які необхідні при роботі та експлуатації машин, механізмів, приладів.
Актуальність теми
Не дивлячись на наш комп'ютерний вік, сучасній людині необхідно знати і застосовувати термообробку сталей і сплавів.
Мета роботи
Ознайомитися, і вивчити термічну обробку, сплавів.
Основна частина
Основні види термічної обробки сталі.
Після прокату, лиття, кування, обробки різанням і інших видів обробки відбувається нерівномірне охолодження заготовок. У результаті чого з'являється неоднорідність, як структури, так і властивостей, а також поява внутрішніх напружень. А також виливка при затвердінні виходять неоднорідними за хімічним складом. Для усунення таких дефектів і застосовують відпал.
Отжигом - називається вид термічної обробки, що складається в нагріві металу, що має нестійкий стан в результаті попередньої обробки і приводить метал у більш стійкий стан. При цьому процесі заготівлі та вироби отримують стійку структуру без залишкових напружень.
Цілі відпалу - зняття внутрішніх напружень, усунення структурної та хімічної неоднорідності, зниження твердості і поліпшення оброблюваності, підготовка до подальших операціях.
Відпал ділиться на повний, неповний, дифузний, рекрісталлізаціонний, низький, ізотермічний і нормалізаційного. Повний відпал застосовується для зниження твердості, міцності стали, а пластичність при цьому підвищується. При повному відпалі у металі відбувається, перекристалізація сталі і зменшення розміру зерна, за рахунок чого і досягаються зазначені вище властивості.
Неповний відпал застосовується, для поліпшення оброблюваності різанням і для підготовки стали до загартовування.
Ізотермічний відпал полягає, в нагріві стали до певної температури і відносно швидкому охолодженні, також до певних температур і наступному охолодженні на повітрі. При цьому виходить, більш однорідна структура сталі. Ізотермічна витримка виробляється в розплаві солі.
Дифузійний відпал полягає, в нагріві стали до 1000-1100 градусів за Цельсієм, витримці (10-15 годин) при цій температурі і наступному повільному охолодженні. У результаті такого відпалу відбувається, вирівнювання неоднорідності стали за хімічним складом. Така висока температура необхідна для прискорення дифузійних процесів. При високій температурі нагріву і тривалої витримці виходить грубозерниста структура, яка усувається наступним повним відпалом.
Рекрісталлізаціонний відпал необхідний для зняття наклепу і внутрішньої напруги після холодних деформацій та підготовки до подальшого деформуванню. У результаті такого отжига утворюється однорідна дрібнозерниста структура з невеликою твердістю і значною в'язкістю.
Низький відпал застосовують для того, щоб лише зняти внутрішнє напруження, яке виникає після механічної обробки.
Нормалізація складається, з нагріву сталі, її витримці при певній температурі і після чого залишають охолоджуватися на повітрі. Нормалізація - це більш дешева термічна операція, ніж відпал, так як печі використовують тільки для нагрівання і витримки.
До термічній обробці стали також, відносять загартування. Суть цього процесу полягає, в нагріві стали до високих температур і після чого сталь швидко охолоджують. Мета гарту - це надання сталі підвищеної міцності, твердості, але при цьому знижується в'язкість і пластичність. Загартування характеризується двома здібностями: закаліваемостью і прокаливаемостью. Закаліваемость характеризується певною твердістю, яка сталь набуває після гарту, а також залежить від змісту вуглецю в даній сталі. Стали з дуже низьким вмістом вуглецю (до 0,3) загартуванню не піддаються і вона для них не застосовується.
Прокаливаемость - це глибина проникнення загартованої зони (області).
Прокаливаемость залежить від хімічного складу сталі. З підвищенням вмісту вуглецю прокаливаемость збільшується. На прокаливаемость впливає також швидкість охолодження. Чим вище швидкість охолодження, тим більше прокаливаемость. Тому при гарті в воді прокаливаемость вища, ніж при загартуванні в маслі. Великі розміри гартованих деталі, також приводять до значного зменшення прокаливаемости.
Способи охолодження також відносять до однієї з операцій термообробки.
За способом охолоджування розрізняють види загартування: в одному середовищі, в двох середовищах, ступінчаста і ізотермічна. Загартуванню в одному середовищі простіше і найбільш частіше застосовується, але недолік її полягає в тому, що виникає внутрішня напруга. При загартуванні в двох середовищах, виріб спочатку охолоджують спочатку в одному середовищі, а потім в іншій (вода, масло, повітря).
Ступінчасту загартування виробляють шляхом швидкого охолодження в соляній ванні, потім роблять витримку і охолоджують на повітрі. Ступінчасту загартування застосовують для деталей з вуглецевої сталі невеликого перерізу (8-10 мм). Для сталей, що мають невелику критичну швидкість загартування, ступінчасту загартування застосовують в основному для виробів великого перетину.
При ізотермічної загартуванню, як і при ступінчастій, деталі переохолоджувати в середовищі, далі на повітрі. Переваги цього способу гарту полягає в більшої в'язкості, відсутності тріщин, мінімальному викривленні. Ізотермічну загартування застосовують для виробів складної форми. Суттєву роль відіграють також способи занурення деталей в охолоджуючу рідину. Наприклад довгі вироби витягнутої форми (свердла, мітчики) занурюють в строго вертикальному положенні, щоб уникнути жолоблення.
Відпустка стали - це вид термічної обробки, наступний за загартуванням і полягає в нагріві стали до певної температури, витримки та охолодженні. Мета відпустки стали - зняття внутрішніх напружень, підвищення в'язкості і пластичності.
Розрізняють низький, середній і високий відпустку. Низький відпустку проводиться при температурі 150-200 градусів Цельсія. У результаті знімаються внутрішні напруги, відбувається збільшення пластичності і в'язкості без помітного зниження твердості і зносостійкості. Низькому відпуску піддають ріжучий і міряльний інструмент, а також деталі, які повинні володіти високою зносостійкістю і твердістю.
При середньому відпустці нагрівання виробляється до 350-450 градусів Цельсія. При цьому відбувається деяке зниження твердості при значному збільшенні пружності і опірності дії ударних навантажень. Застосовується для пружин, ресор, ударного інструменту.
Високий відпустку проводиться за 550-650 градусів Цельсія. При цьому твердість і міцність знижуються значно, але дуже сильно зростають в'язкість і пластичність, проте створюється оптимальний варіант для конструкційних сталей поєднання механічних властивостей. Застосовується для деталей, які піддаються дії високих навантажень. Термічна обробка, що складається з гарту і високого відпустки, називається поліпшенням. Вона є основним видом обробки конструкційних сталей. Тривалість витримки залежить від розмірів деталей: чим вони більші, тим довше витримка. Низький відпустку інструментів зазвичай відбувається протягом 0,5-2,5 години. Для вимірювальних інструментів проводять більш тривалу відпустку до 10-15 годин.
Поряд з гарячою обробкою сталі, застосовується також обробка холодом.
Обробка холодом полягає в тому, що гартованих деталі на деякий час занурюють у середу має температуру нижче 0 градусів Цельсія.
Проводити обробку холодом потрібно відразу після гарту. Такій обробці піддають вимірювальний інструмент, частини точних механізмів, деталі шарикопідшипників. Обробка холодом не зменшує внутрішніх напружень, тому після неї необхідний відпустку.
Термомеханічна обробка відноситься до комбінованих способів і являє собою пластичну деформацію металу з загартуванням. Як при гарті, так і при пластичній деформації підвищення міцності завжди пов'язано із зменшенням пластичності. Перевагою є те, що при великому збільшенні міцності характеристики пластичності знижуються незначно, а ударна в'язкість в 1,5-2 рази вище в порівнянні з тією ж маркою стали після гарту низьким відпусткою. Термомеханічна обробка ділиться на два способи: високотемпературний і низькотемпературний.
При високотемпературному - сталь нагрівають і піддають деформації. Відразу після деформації сталь піддається загартуванню, після гарту виробляють низький відпустку.
При низькотемпературному - сталь нагрівається і охолоджується, після чого її деформують. Після деформації слід гарт. Після гарту слід низький відпустку.
Низькотемпературна обробка отримала незначне застосування. Найбільш часто застосовують високотемпературну обробку. Її зручність в тому, що заготовки відразу після закінчення гарячої обробки тиском: кування або прокату, можуть піддаватися гарту без спеціального нагріву, використовуючи тільки тепло після гарячого деформування. Перевага цього процесу полягає в економії палива, для нагріву під загартування, скорочення часу виготовлення деталей, підвищення механічних властивостей, збільшення міцності, ударної в'язкості при незначному зниженні пластичності.
Список літератури
1.А.Н.Пейсхахов, А. М. Кучер «Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів». Підручник. Вид-во Михайлова., 2003 рік
2.Ю.П.Солнцев «Матеріалознавство і технологія металів» 1988 рік
3.О.В.Травін, Н. Т. Травіна «Матеріалознавство» 1989