Главная | О нас | Обратная связь Автоматизация Автостроение Антропология Археология Архитектура Астрономия Предпринимательство Биология Биотехнология Ботаника Бухгалтерский учет Генетика География Геология Государство Демография Деревообработка Журналистика и СМИ Зоология Изобретательство Иностранные языки Информатика Информационные системы Искусство История Кинематография Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Литература Логика Маркетинг Математика Математический анализ Материаловедение Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика ОБЖ Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Программирование Производство Промышленность Психология Радио Разное Социология Спорт Статистика Строительство Теология Технологии Туризм Усадьба Физика Физиология Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электротехника Классификация методов упрочнения конструкционных материалов 2019-11-21 231 Обсуждений (0) Классификация методов упрочнения конструкционных материалов 0.00 из 5.00 0 оценок Скачать документ 12Следующая ⇒ Омск 2012

Содержание

Введение.. 4

1. Классификация методов упрочнения конструкционных материалов.. 5

2. Объемное упрочнение термическими и термомеханическими методами.. 10

2.1. Термическая обработка стали. 10

2.2. Отжиг и нормализация сталей. 11

2.3. Способы закалки. 16

3. Объемное упрочнение криогенными методами.. 22

3.1. Влияние криогенной обработки на структурные превращения и изменения физико-механических свойств стали. 22

3.2. Особенности криогенной обработки технологической оснастки из различных сталей. 25

3.3. Термообработка инструментальных сталей при криогенных температурах 27

3.4. Восстановление технологической оснастки методами криогенной обработки 29

3.5. Стабилизация форм и размеров деталей криогенными температурами. 29

3.6. Источники криогенных температур. 31

3.7. Приборы контроля криогенных температур. 31

4. Упрочнение химико-термическими методами. Химико- термическая обработка стали.. 32

4.1. Химико-термическая обработка стали. 32

4.2. Цементация. 34

4.3. Азотирование. 34

4.4. Цианирование и нитроцементация. 35

4.5. Диффузионная металлизация. 35

4.6. Хромирование. 35

4.7. Силицирование. 35

4.8. Диффузионная металлизация. 36

5. Упрочнение методами электроискровой обработки.. 42

6. Упрочнение методами наплавки и напыления легирующими металлами.. 49

7. Упрочнение методами пластического деформирования 52

Литература по дисциплине: 56

Введение

Курс «Методы упрочнения деталей машин» носит специализированный характер, поскольку ставит целью изучить методы и способы поверхностного и объёмного упрочнения конструкционных материалов, применяемых в текстильной, лёгкой и других отраслях промышленности. Его изучение позволяет выбрать оптимальный метод упрочнения при конструировании или ремонте деталей машин, исходя из условий их эксплуатации.

В процессе эксплуатации машин и механизмов их детали работают, как правило, при повышенных температурах, в агрессивных средах, абразивном воздействии, в условиях, вызывающих интенсивную коррозию или износ поверхности. Увеличение размеров оборудования, повышение скорости действия машин и механизмов сопровождается ужесточением условий работы всех узлов. В связи с этим возникает необходимость применения специальных мер, обеспечивающих повышение эксплуатационных характеристик материалов.

Кроме того, применение технологий улучшения свойств поверхности материалов расширяет перспективу проектирования и производства различного оборудования с более высоким уровнем эксплуатационных показателей. Это способствует сократить потребление энергии и повысить производительность труда в различных отраслях промышленности.

Выбор того или иного метода упрочнения металла определяется основными факторами, характеризующими внешние и внутренние условия эксплуатации упрочненных деталей и технико-экономическими возможностями. В каждом конкретном случае на принятие обоснованного решения и целесообразности использования метода упрочнения влияет специфическая группа факторов, которые также рассматриваются в данном курсе.

В данном курсе лекций кратко изложены сведения по упрочнению конструкционных материалов, фрагментарно разбросанных по многочисленным статьям и монографиям различных авторов.

Классификация методов упрочнения конструкционных материалов

Известные методы упрочнения металлов можно разделить на две основные группы:

- первая группа – объемное упрочнение деталей;

- вторая группа – поверхностное упрочнение деталей.

К первой группе относятся упрочнение с изменением структуры по всему объему металла (табл.).

Вторая группа включает пять классов упрочнения:

1 класс – упрочнение с образованием пленки на поверхности металла;

2 класс – упрочнение с изменением химического состава поверхностного слоя;

3 класс – упрочнение с изменением структуры поверхностного слоя;

4 класс - упрочнение с изменением энергетического запаса поверхностного слоя;

5 класс - упрочнение с изменением шероховатости поверхности.

Можно отметить, что методами одного класса осуществляются процессы различных типов.

Любой экономически обоснованный метод упрочнения требует проверки типовой технологии в конкретных условиях для каждого вида упрочняемого изделия. Выбор ого или иного метода упрочнения определяется по основным факторам, характеризующим внешние и внутренние условия эксплуатации упрочняемых изделий. Кроме того, необходимо учитывать технико-экономический фактор при возможности использования того или иного метода упрочнения. С этой целью рационально изучить и классифицировать основные факторы, действующие в данных конкретных условиях.

К железоуглеродистым сплавам относят стали и чугуны. Основными элементами, от которых зависят структура и свойства стали и чугуна являются железо и углерод.

Железо может находиться в двух аллотропических формах (модификациях) – альфа-Fe и гамма-Fe.

Железо с углеродом образуют твердые растворы и химическое соединение.

Железоуглеродистые сплавы имеют сложное строение. Это объясняется различием их кристаллической решетки и модификаций соединений железа с углеродом. В результате этого различия, образуются следующие структуры стали: феррит, аустенит, цементит и перлит.

Феррит – это твердый раствор углерода и других элементов в альфа-железе. Существует в стали до 727º С. Содержание С незначительно: максимальное количество С - 0,02% достигается при 727º С, минимальное 0,006% при комнатной температуре. Феррит обладает низкой твердостью

НВ 80-100 и прочностью = 250 Мпа (25кгс/мм²), но высокой пластичностью (дельта=50%, пси=80%).

Аустенит – это твердый раствор углерода и других элементов в гамме-железе. Отличается высокой растворимостью углерода, содержание которого составляет 2,14% при 1147ºС; не магнитен. В углеродистых сталях аустенит начинает получаться при температуре выше 727º С. Имеет невысокую твердость НВ 160-200, достаточную прочность и хорошую пластичность (дельта=40-50%).

Цементит (или карбид железа Fe₃C) – химическое соединение Железа с углеродом, максимальное содержание углерода в нем 6,67%. Эта самая твердая структура стали – НВ 700-800. Температура плавления – 1600º С, пластичность практически равна нулю.

Перлит (эвтектоид) – равномерная механическая смесь феррита с цементитом, образованная при температуре 727º С и содержащая 0,8% С.

Ледебурит (эвтектика) - равномерная механическая смесь состоящая из аустенита и цементита, образованная при температуре 1147º С из жидкого сплава, содержащая 4,3% С.

Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов.

Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов даёт представление о строении железоуглеродистых сплавов – сталей и чугунов.

На диаграмме точка А (1539º С) соответствует температуре плавления (затвердевания) железа.

Точка D (1600º С) Соответствует температуре плавления (затвердевания) цементита.

Точка С (1147º С, 4,3% С – точка эвтектического превращения жидкого сплава в ледебурит.

Точка Е (1147º С, 2,14% С) – точка предельной растворимости углерода в аустените.

Точка G (910º С, 100% Fe) – точка аллотропного превращения альфа – Fe в гамма-Fe.

Точка О (727º С, 0,8%º С) – точка эвтектоидного превращения аустенита в перлит.

Линия ACD- это линия ликвидуса, показывающая температуры начала затвердевания (конца плавления) сталей и чугунов.

Линия AECF– это линия солидуса, которая показывает температуры конца затвердевания (начала плавления).

По линии АС (ликвидус) сплавы системы находятся в жидком состоянии, в дальнейшем из жидкого раствора выпадают кристаллы твёрдого раствора углерода в FJ , называемого аустенитом.

Следовательно в области диаграммы ACE будет находиться смесь двух фаз: жидкость и аустенит.

По линии CF из жидкого раствора начинают выпадать кристаллы цементита, а в области диаграммы CDF находится смесь двух фаз: жидкого раствора и цементита.

В точке С при температуре 1147º С и массовом содержании углерода 4,3% происходит одновременно кристаллизация аустенита и цементита, и образуется тонкая механическая смесь- эвтектика – ледебурит.

Ледебурит присутствует во всех сплавах с содержанием углерода 2,14- 6,67%. Эти сплавы относят к группе чугунов.

Точка Е соответствует предельному насыщению железа углеродом. Сплавы левее точки Е после полного затвердевания представляет один аустенит. Эти сплавы относятся к группе сталей.

Рассмотрим по диаграмме область стали. Они подразделяются на три вида:

- доэвтектоидная сталь (содержание углерода до 0,8%), конечная структура – феррит и перлит;

- эвтектоидная сталь (содержание углерода 0,8%), конечная структура – перлит;

- заэвтектоидная сталь (содержание углерода 0,8–2,14%), конечная структура – перлит и цементит.

Во всех сталях ниже линии ликвидуса АС происходит кристаллизация твердого раствора аустенит, ниже линии солидуса АЕ процесс кристаллизации заканчивается и все стали имеют структуру аустенит.

При охлаждении ниже линии GS в доэвтектоидных сталях одновременно присутствуют твердые растворы аустенит и феррит, так как в железе происходит полиморфное превращение альфа-железа в гамма-железо. Ниже линии SЕ в заэвтектоидной стали происходит вторичная кристаллизация, т. е. из твердого раствора аустенита выделяется избыточный углерод в виде цементита вторичного Ц2. Ниже линии PSK во всех сталях происходит эвтектоидное превращение аустенита в механическую смесь феррита (Ф) и цементита (Ц) – перлит (П).

При полном медленном охлаждении, стали приобретают конечные структуры (Ф+П; П; П+Ц2), называемые равновесными.

Сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода превышает 2,14%, называется чугуном. Рассмотрим по диаграмме область чугунов. Они подразделяются на три вида:

- доэвтектический чугун (содержание углерода 2,14…4,3%,) конечная структура – перлит, цементит вторичный и ледебурит;

- эвтектический чугун (содержание углерода 4,3%,) конечная структура – ледебурит;

- заэвтектический чугун (содержание углерода 4,3…6,67%,) конечная структура – цементит и ледебурит.

Ниже линии ликвидуса АСВ во всех чугунах начинается процесс кристаллизации. Ниже линии АС появляются твердые кристаллы твердого раствора аустенита, ниже линии CD появляются кристаллы цементита. Ниже линии ECF – линии эвтектического превращения (т-ра 1147⁰ С) во всех чугунах из жидкой части сплава образуется механическая смесь – эвтектика, состоящая из кристаллов аустенита и цементита, называемая ледебуритом. Для сплавов с содержанием углерода до 4,3% ниже линии ЕС выделяется вторичный цементит, т.е. происходит вторичная кристаллизация.

2019-11-21

231

Обсуждений (0)

Классификация методов упрочнения конструкционных материалов 0.00 из 5.00 0 оценок

Скачать документ