Тема 7. Термомеханическая обработка.

1. В чем заключаются различия в процессах возврата и рекристаллизации в процессе горячей деформации в отличии от этих процессов при отжиге после холодной деформации или по окончании горячей деформации?

2. Каковы характерные особенности структуры металла на стадии динамической рекристаллизации?

3. Каковы условия наследования дислокационной структуры при полиморфных превращениях?

4. Какие существуют виды термомеханической обработки для стареющих сплавов? Как и почему после такой обработки изменяются механические свойства?

5. Какие виды термомеханической обработки применяют для сталей, закаливаемых на мартенсит?

6. Какие технологические ограничения существуют при проведении НТМО, для каких сталей она применима?

7. Почему с помощью ВТМО можно ослабить или устранить обратимую отпускную хрупкость?

Литература:

1. Новиков И.И. Теория термической обработки. М.: Металлургия, 1986, с.416-446

ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ [4,5],

(34 часа)

1. Контроль химического состава стали (4 часа).

2. Распознавание структуры углеродистой стали после отжига и нормализации (4 часа).

3. Влияние термической обработки на структуру и свойства перегретой стали (4 часа).

4. Влияние термической обработки на структуру и свойства и свойства конструкционной стали (6 часов).

5. Влияние термической обработки на структуру и свойства инструментальной стали (4 часа).

6. Влияние температуры и времени цементации на глубину цементированного слоя (4 часа).

7. Количественная металлография. Определение балла зерна в соответствии с ГОСТ 5639-82 (4 часа).

8. Контрольное занятие: анализ дефектов термической и химико-термической обработок по структуре (4 часа).

ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ

(34 часа)

1. Механизм и кинетика фазовых превращений при нагреве [1, 3, 7, 10] , (2 часа).

2. Особенности строения аустенита, образовавшегося при быстром нагреве [3, 7, 10], (2 часа).

3. Структурная наследственность в стали [3, 10], (2 часа).

4. Контрольная работа N1 письменная (2 часа).

5. Превращения переохлажденного аустенита в изотермических условиях и при непрерывном охлаждении [1, 3, 6], (2 часа).

6. Механизм и кинетика превращения аустенита в перлит. Сфероидизация цементита [1, 3, 6], (2 часа).

7. Бейнитное превращение. Основные закономерности. Механизм бейнитного превращения. Бездеформационная закалка. [1, 3, 6], (2 часа).

8. Контрольная работа N2 письменная (2 часа).

9. Превращение аустенита в мартенсит. Структура мартенсита. Переход от одного морфологического типа мартенсита к другому. [1, 3, 6], (2 часа).

10. Кристаллогеометрия мартенситного превращения и ее связь со стремлением системы к минимуму свободной энергии [1, 3, 6], (2 часа).

11. Изотермическое мартенситное превращение. Обратное (при нагреве) мартенситное превращение. Термоупругое равновесие [1,3,6], (2 часа).

12. Контрольная работа N3 письменная (2 часа).

13. Термическая стабилизация аустенита. Влияние напряжения на мартенситное превращение. Эффект памяти формы и сверхупругость [1, 3, 6]

(2часа).

14. Отпуск закаленной стали. Распад мартенсита. Образование карбидной фазы. Превращения остаточного аустенита при отпуске. Основные виды отпуска [1, 3, 6], (2 часа).

15. Хрупкость закаленной стали при отпуске. Факторы, влияющие на интеркристаллитное охрупчивание [1, 3, 6, 9], (2 часа).

16. Контрольная работа N4 письменная (2 часа).

17. Строение диффузионной зоны при химико-термической обработке (на примере цементации, азотирования, борирования). Диффузионное насыщение стали металлами [1, 2, 3], (2 часа).

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная:

1. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М.:

Металлургия, 1986, 480с.

2. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1985, 256с.

3. Смирнов М.А., Счастливцев В.М., Журавлев Л.Г. Основы термической обработки стали. Екатеринбург: УрО РАН, 1999, 496с.

4. Материаловедение. Часть 1 / Под ред. Канева В.П. М., МИСИС, 2004, 195с.

5. Крупин Ю.А., Сухова В.Г, Компьютерная металлография. Лабораторный практикум. М., МИСиС, 2009, 86с.

Дополнительная:

6. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. М.: Наука, 1977, 236с.

7. Кидин И.Н. Физические основы электротермичкской обработки металлов и сплавов. М,: Металлургия, 1969, 375с.

8. Бернштейн М.Л., Займовский В.А., Капуткина Л.М, Термомеханическая обработка стали. М.: Металлургия, 1983, 480с.

9. Утевский Л.М., Гликман Е.Э., Карк Г.С. Обратимая хрупкость стали и сплавов железа. М.: Металлургия, 1987, 222с.

10. Дьяченко С.С, Образование аустенита в железоуглеродистых сплавах. М.: Металлургия, 1982, 128с.

Вариант экзаменационного билета

по лекционному курсу

1. При доводке шлифовкой до требуемого размера закаленных колец шарикоподшипников из стали ШХ15СГ возникают поверхностные трещины,

что является браком. Почему в результате шлифовки появляются трещины? Опишите механизм процессов. Можно ли средствами дополнительной термической обработки после первичной закалки предотвратить появление трещин при последующей шлифовке? Приведите конкретный режим термической обработки и дайте его теоретическое обоснование.

25 баллов

2. Детали из стали 40ХН после улучшения (закалка с температуры 850 градусов Цельсия, масло+отпуск 550 градусов Цельсия, 3 часа, воздух) хрупко разрушились при температуре эксплуатации -35 градусов Цельсия. По данным сертификата на сталь механические свойства при комнатной температуре (твердость, пределы текучести и прочности, относительное удлинение и сужение, ударная вязкость) находятся на допустимом уровне и не дают оснований предполагать возникновение внезапного хрупкого разрушения.

В чем причина хрупкого разрушения? Опишите механизм процессов. Какой вид механических испытаний мог бы предсказать опасность хрупкого разрушения?

Можно ли средствами термической обработки устранить хрупкое разрушение деталей толщиной 15 и 150 мм из данной стали при данных условиях эксплуатации?

25 баллов

3. В связи с аварийным выходом из строя магистрального водяного трубопровода, подключенного к охлаждающим устройствам (спрейерам) на установках закалки после быстрого нагрева токами высокой частоты (ТВЧ), технолог термического цеха предложил производить закалку деталей по временной схеме путем сбрасывания деталей в переносной закалочный бак с водой. Контроль качества закалки выявил при этом недопустимое снижение твердости. Почему это произошло? Как следует видоизменить охлаждение при закалке деталей по временной схеме, чтобы обеспечить качественную закалку? 25 баллов

4. Легированная сталь 40ХНМ после гомогенизирующего отжига имеет крупное зерно аустенита, соответствующее 1 баллу. После нормализации (Т=850 С, воздух), проведенной с целью исправления структуры перегрева, измельчение зеренной структуры не произошло. Почему? Дайте теоретическое обоснование. Существуют ли режимы термической обработки, обеспечивающие рафинирование зеренной структуры? Если существуют, приведите конкретные режимы. Изложите механизмы процессов, лежащие в основе предлагаемых Вами режимов термической обработки, обеспечивающих исправление структуры перегрева.

25 баллов

Программа составлена в соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов подготовки бакалавров и магистров по направлениям в области техники и технологии.

Авторы программы:

Доцент, к.т.н. В.В.Медведев

кафедра металловедения и физики прочности

Программа одобрена на заседании кафедры металловедения и физики прочности. Протокол N 4 от 16.10.2008.

Заведующий кафедрой металловедения

и физики прочности

Профессор, д.т.н. С.А.Никулин

Программа одобрена на заседании НМСС. Протокол N 1 от 24.10.2008.

Председатель НМСС

Профессор, д.т.н. К.Л.Косырев