Гоапоу «Липецкий металлургический колледж»
Рассмотрено цикловой комиссией металлургических дисциплин |
Контрольная работа №2 |
Утверждаю Заместитель директора по учебной работе |
по МДК 03.04 Термическая обработка металлов и сплавов Вариант №4 |
||
«____» __________ 2015г. |
специальность 150412 Обработка металлов давлением |
|
Председатель _________________ |
«____» ________2015г. |
В каких случаях назначают проведение отжига для снятия остаточных напряжений? Как назначается режим отжига для снятия остаточных напряжений?
Отжиг для снятия остаточных напряжений. Этот вид отжига применяют для отливок, сварных изделий, деталей после обработки резанием и др., в которых в процессе предшествующих технологических операций из-за неравномерного охлаждения, неоднородной пластической деформации и т. п. возникли остаточные напряжения. Остаточные напряжения могут вызвать изменение размеров, коробленне и подводку изделия в процессе его обработки (например резанием), эксплуатации или хранения. Отжиг стальных изделий для снятия напряжении проводят при 160-700 °С с последующим медленным охлаждением. Так, многие детали прецизионных станков (ходовые винты, высоконапряженные зубчатые колеса, червяки и др.) нередко проходят отжиг (отпуск) после основной механической обработки при 570-600 °С в течение 2-3 ч, а после окончательной механической обработки для снятия шлифовочных напряжений при 160—180 °С в течение 2—2,5 ч. Отжиг для снятия сварочных напряжений проводят при 650—700 °С. Остаточные напряжения снимаются и при проведении других видов отжига (например, рекристаллизационного, с фазовой перекристаллизацией, а также при отпуске — особенно высоком закаленной стали).
Назначьте режим неполного отжига (сфероидизации) для стали марки У13. Опишите структуру и свойства стали после данного вида ТО.
Для режима сфероидизирующего отжига заэвтектоидных сталей характерен узкий температурный «интервал отжигаемости». Нижняя его граница должна находиться выше точки А1, а верхняя граница не должна быть слишком высокой, так как иначе из-за растворения в аустените центров карбидного выделения при охлаждении образуется пластинчатый перлит. Так как точки Аст и А1 сходятся при эвтектоидной концентрации, то у сталей, близких к эвтектоидному составу, «интервал отжигаемости» особенно узок. Например, для сталей У9А и У10А границы этого интервала 740-750 °С, в то время как для сталей У11А, У12А и У13А они находятся в пределах 750-780 °С.
Конечная структура зависит от скорости охлаждения и температуры сфероидизирующего отжига. Чем меньше скорость охлаждения, тем до больших размеров вырастают глобули карбида при распаде аустенита. Регулируя скорость охлаждения, можно получать структуры глобулярного перлита от точечного до крупнозернистого. Более мелкозернистый перлит обладает повышенной твердостью.
С повышением температуры отжига до 800-820 °С твердость снижается из-за развития сфероидизации, а при дальнейшем увеличении температуры отжига твердость растет из-за появления все в большем количестве пластинчатого перлита.
Сфероидизирующему отжигу подвергают углеродистые и легированные инструментальные и шарикоподшипниковые стали.
Сталь со структурой зернистого перлита обладает наименьшей твердостью, легче обрабатывается резанием. Кроме того, зернистый перлит является оптимальной исходной структурой перед закалкой. При исходной структуре зернистого перлита меньше склонность к росту аустенитного зерна, шире допустимый интервал закалочных температур, меньше склонность к растрескиванию при закалке, выше прочность и вязкость закаленной стали (мелкие глобули равномерно распределены в мартенсите закаленной заэвтектоидной стали.
Перечислите способы поверхностной закалки, какую цель преследует проведение этого вида ТО.
Поверхностная закалка стали состоит из быстрого нагрева поверхностного слоя стали до температуры, значительно выше критической, и последующего быстрого ее охлаждения. При этом обеспечивается высокая поверхностная твердость при мягкой и пластичной сердцевине детали. В промышленности применяются следующие способы нагрева для поверхностной закалки: газопламенный (ацетилено -кислородным пламенем); контактный или индукционный электронагрев; в электролите; в соляных и металлических ваннах.
Для индукционного нагрева применяют ток промышленной, средней и высокой частоты.
В качестве электролитов при нагреве за счет пропускания тока между деталью-катодом и корпусом ванны — анодом применяются 10%-ные растворы поваренной соли, поташа и кальцинированной соды. Основное преимущество поверхностной закалки стали — повышение выносливости детали к воздействию разного рода динамических нагрузок, например изгибающих, на срез при сохранении большой ИЗНОСОСТОЙКОСТИ. Этот метод позволяет получить твердую износостойкую поверхность и пластичную сердцевину.
Применяя поверхностную закалку стали, сокращают время обработки, так как нагрев длится недолго. При небольшом времени обработки не происходит обезуглероживания и окисления стали. Нагревание только наружного слоя исключает возможность появления больших напряжений.
Опишите цели и режимы проведения среднего отпуска закаленной стали. Опишите структуру стали после отпуска и характеристики ее свойств.
Средний (средне-температурный) отпуск выполняют при температурах 350...500°С и применяют преимущественно для рессор, пружин, некоторых видов штампов. При таких температурах происходит дальнейшее обезуглероживание мартенсита, приводящее к его превращению в обычный а-раствор,т.е. в феррит. Одновременно происходит карбидное превращение по схеме; Fe2C Fе3С,
В результате образуется феррито-цементитная смесь, называемая троститом отпуска. Наблюдается снижение твёрдости до величины 40...50 HRC, а также снижение внутренних напряжений.
Такой отпуск обеспечивает высокий предел упругости и предел выносливости, что позволяет применять его для различных упругих элементов.
Опишите в чем заключается процесс термомеханической обработки. Укажите преимущества применения ТМО по сравнению с закалкой.
Термомеханическая обработка относится к комбинированным способам изменения строения и свойств материалов.
При термомеханической обработке совмещаются пластическая деформация и термическая обработка (закалка предварительно деформированной стали в аустенитном состоянии).
Преимуществом термомеханической обработки является то, что при существенном увеличении прочности характеристики пластичности снижаются незначительно, а ударная вязкость выше в 1,5…2 раза по сравнению с ударной вязкостью для той же стали после закалки с низким отпуском.
В зависимости от температуры, при которой проводят деформацию, различают высокотемпературную термомеханическую обработку (ВТМО) и низкотемпературную термомеханическую обработку (НТМО).
При низкотемпературной термомеханической обработке (аусформинге) сталь нагревают до аустенитного состояния. Затем выдерживают при высокой температуре, производят охлаждение до температуры, выше температуры начала мартенситного превращения (400…600oС), но ниже температуры рекристаллизации, и при этой температуре осуществляют обработку давлением и закалку.
Преподаватель ___________________________ Слюсарь Нелли Юрьевна