Термическая обработка материалов на примере стали

Термической обработкой называется совокупность технологических операций нагрева, выдержки и охлаждения в твердом состоянии с целью изменения структуры материала, создание у него необходимых свойств (прочность, твердость, износостойкость, обрабатываемость) и/или особых химических и физических свойств. Термообработка бывает предварительная и окончательная. Предварительная термообработка (отжиг пополок, ковка), производится непосредственно после ковки, с целью предотвращения появления флакенов, снижение твердости, для облегчения последующей механической обработки, уменьшение остаточных напряжений и дл я подготовки структуры под окончательную термообработку. Окончательная термообработка подразделяется по виду задач, которые на нее возлагают (нормализация, закалка с высоким отпуском и т.д.), придает металлу требуемый уровень эксплуатационных механических свойств и обеспечивает необходимую структуру.

Отжигом или фазовой перекристаллизацией под действием температуры называется процесс термообработки, который производится по следующему графику во времени: нагрев, выдержка и плавное охлаждение, причем температура, до которой нагревают при отжиге для разных сталей разная.

Закалка стали отличается от отжига формой графика. Очевидно, что отжиг – плавное охлаждения, закалка – быстрое охлаждение. Цель закалки – придание высокой твердости и прочности, за счет формирования неравновесных структур, которые образуются при высоких скоростях охлаждения.

Длительность выдержки зависит от массы и от размеров изделий. В качестве закалочных сред в промышленности используют: воду, масло (минеральное), щелочи.

Отпуск стали заключается также в нагреве до определенных температур, более низких чем при закалке, в выдержке и охлаждении. Цель отпуска – перенести структуру стали в более равновесное состояние и снять внутреннее напряжение, полученное при закалке, в зависимости от температуры отпуск бывает низкий, средний и высокий. 150 – 300° приводит к незначительному снижению твердости стали, средний: 300 – 500° сильно понижает твердость и обеспечивает высокую вязкость стали, высокий отпуск 500 – 680° значительно понижает твердость, но повышает пластичность и ударную вязкость. Высокому отпуску подвергают валы, оси и т.д.

Химико-термическая обработка

Под ней понимают поверхностное насыщение сталей соответствующим элементом, например азотом, углеродом или каким – либо другим упрочнителем путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды при высокой температуре. Например, насыщение углеродом называется цементизацией. Цель цементизации – получение твердой износостойкой поверхности.

5.03.08 г

Лекция №4.

Неметаллические конструкционные материалы.

Неметаллические конструкционные материалы включают пластики, термопластичные полимерные материалы, керамику, огнеупоры, стекла, резины, древесину и т.д. Не все материалы находят широкое применение в РЭС. Пластики на основе термопластичные фенольных смол и фторопластов, упрочненные стеклянными, кварцевыми, асбестовыми и другими волокнами и тканями, помимо радиоэлектроники используются в конструкции самолетов, ракет, в энергетическом транспортном машиностроении и других областях техники. Термопластичные полимеры: полистирол, полиметилметакрилат, полиамиды, фторопласты и реактопласты используют в деталях электро- и радиооборудованиях, узлах трения, работающих в различных средах, в том числе и агрессивных и т.д. Стекла, силикатные, кварцевые, органические, триплексы на их основе служат для остекления судов, самолетов, ракет и для изготовления конструкций РЭС. Из керамических материалов изготавливают детали, работающие при высоких температурах, резины на основе различных каучуков нередко с упрочнением хордовыми тканями используются в качестве различного рода колес, а также для подвижных и неподвижных уплотнений.

В последнее время широкое распространение начинают получать композиционные материалы, в качестве наполнителей которых используют волокна, микроинертные частицы, при этом наполнитель отвечает за высокую прочность, устойчивость к различным воздействиям данного материала, а в качестве связки (связующей матрицы) используют в основном полимерные материалы, но могут быть использованы металлические и неметаллические сплавы.

Композиционно-конструкционные материалы по удельной прочности и удельному модулю упругости превосходит стали и алюминиевые сплавы, обеспечивают экономию массы на 20-50%.

Дополнительный материал смотреть в справочной литературе.