Методичні вказівки підготовлені відповідно до навчальної програми дисципліни "Термічна обробка металів", яку читає в Національній металургійній академії України відомими вченими-термісти (К. Ф. Стародубов, І. Е. Долженков, Ю. П. Гуль і ін.) На протязі багатьох десятиліть. При підготовці матеріалів була проаналізована сучасна навчальна і технічна література по термічній обробці.
Відомо, що конструктивна міцність металовиробів багато в чому визначається структурним станом металу або сплаву і рівнем його напруженого стану, якими цілеспрямовано можна управляти за рахунок використання термічної або комбінованої обробок.
Термічна обробка металів і сплавів в металургії традиційно вважається четвертим переділом (за черговістю у циклі переробки металу: отримання чавуну ®полученіе стали ® обробка металу тиском ® термообробка). У промисловості, в складі металургійних, машинобудівних і ін. Заводів, існує велика кількість термічних цехів, дільниць, на обладнанні яких проводиться попередня або остаточна термічна обробка прокату або готових металовиробів, що визначає кінцевий рівень властивостей металу. У промислово розвинених країнах для підвищення конкурентоспроможності металопродукції різних галузей постійно впроваджуються у виробництво нові обладнання і технології термічної та комбінованої обробок деталей різного призначення з метою оптимізації їх структури і властивостей.
Термічна ообработка використовується в якості проміжних і заключних операцій, що визначають технологічність обробки напівфабрикатів і якість готових металовиробів різного призначення, і тому над її розвитком і вдосконаленням постійно працюють вчені та
виробничники.
1 Відпустка сплавів, попередньо пройшли
загартування з поліморфним перетворенням
Після гарту з поліморфним перетворенням властивості міцності (межі міцності, плинності, пропорційності, пружності) і твердість досягають максимальних значень, а характеристики пластичності (відносне звуження і подовження), в'язкості (ударна в'язкість, кількість в'язкої складової в зламі ударного зразка) знижуються до мінімального рівня , а порігхладноломкості (температура переходу з вузького в крихке стан) такого металу часто знаходиться при плюсових температурах. В такому стані метал не може бути використаний в металоконструкціях через небезпеку його крихкого руйнування.
Тому така метастабільна система з плином часу (навіть при кімнатній температурі) або при підвищенні температури буде прагнути до досягнення більш рівноважного стану, в порівнянні з загартованим. Для перекладу загартованого металу в більш стабільний стан з прийнятним рівнем пластичних і в'язких властивостей після гарту, зниження температури порога хладноломкости, збільшення циклічної стійкості та ін. Характеристик металовиробів, використовується спеціальна операція термічної обробки металовиробів, яка називається відпустку (рис. 1.1, для прикладу наведено графік високого відпустки).
Малюнок 1.1 - Графік режиму термічної обробки - високого відпустки
Малюнок 1.2 - Зміна механічних властивостей загартованої сталі 45 при подальшому відпустці (Кузин А.А.)
Малюнок 1.3 - Механічні властивості вуглецевих сталей (після гарту з оптимальної температури) в залежності про температури відпустки
(Геллер Ю.А.): 1 - стальУ12А; 2 - сталь У7А; 3 - сталь 45; 4 - сталь У9А
загартованих сталей
До сплавів, які мають пересичений твердий розчин після гарту без поліморфного перетворення, використовують зазвичай термін старіння.
В узагальнене поняття «відпустка» входять всі процеси, що відбуваються в загартованому металі при подальшому після гарту нагріванні, які детально будуть розглядатися при вивченні стадій структуроутворення в загартованому металі при відпустці в різних температурних інтервалах.
Залежно від температури і призначення розрізняють наступні види відпустки:
Можливе проведення низького відпустки (150 ... 300 ° С, витримка 8-24 години) до функціонального призначення - противофлокенной обробка (ПФО), тобто для видалення атомарного (протонного) водню з виливків і зварних з'єднань, виготовлених з легованих і високоміцних сталей, для яких недоцільно зменшення міцності і твердості при більш високому нагріванні (для ПФО зазвичай використовують тривалі витримки при 550-680 ° С). Відомо, що водень в інтервалі температур 200-400 ° С в твердому розчині йде з дефектних ділянок решітки, що енергетично більш вигідно для нього.
4. Карбідний відпустку - заключна частина подвійної термічної обробки швидкорізальних сталей типу Р18, Р9, Р9М, які перед холодної обробкою тиском піддають відпалу для підвищення пластичності. Особливістю литий швидкорізальної сталі є неоднорідність структури, що складається з великої кількості карбідів (цементит, карбід хрому типу Ме23 С6 в невеликій кількості, карбід ванадію VC (при V> 0,7-1,0%) і складний карбід вольфраму), що утворилися з рідини (первинних) і виділилися в вигляді сітки. Такий стан не вдається виправити навіть при високотемпературних нагревах під загартування або при тривалому відпалі. Тому часто швидкорізальні стали піддають подвійний обробці: відпалу при 860 ° С з наступним охолодженням зі швидкістю 10-20 ° С / год до 760 ° С (перлітного перетворення при 820-840 ° С), витримкою при цій температурі протягом »5 годин і подальшим повільним охолодженням (10-20 ° С / год) до 680 ° С. Потім сталь піддається «КАРБІДНИЙ відпустки» з нагріванням до 720-780 ° С (температура АС1 »820 ° С). витримці 1 годину і прискореного охолодження (повітря або масло, вода) з метою підвищення пластичності і в'язкості для забезпечення задовільної деформируемости і оброблюваності стали. Карбідний відпустку є остаточною операцією перед холодної обробкою.
5. Відпустка під напругою - відпустка сталей при одночасному впливі температури і зовнішніх напруг (наприклад, при розтягуванні металовироби), величина яких досягає 0,6 ... 0,7 # 963; т. Використання такої відпустки сприяє прискоренню процесів релаксації пікових напруг, орієнтованому перерозподілу дефектів решітки і отриманню більш дисперсного структурного стану, ніж при звичайному відпустці. Це призводить до підвищення меж пружності, пропорційності і плинності металів і сплавів, термічної і радіаційної стійкості структури і властивостей матеріалів і т.д. При проведенні такої обробки реалізується диффузионно-дислокаційний механізм зміцнення металів або сплавів. Відпустка під напругою використовують для відповідальних виробів, що працюють в знакозмінних навантаженнях.