План-конспект урока по ОП.01 Материаловедение "Химико-термическая обработка сплавов"

План – конспект урока

по ОП.01  Материаловедение.

Раздел 1. Основы материаловедения

Тема 1.1. Основные сведения о строении, свойствах и методах испытаний металлов

Тема урока:  Термообработка сплавов.

Цель урока: познакомить обучающихся с термообработкой сплавов.

1. Общие сведения.

2. Превращения в стали при нагревании и охлаждении.   

1. Термической обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твердых металлических сплавов с целью получения заданных свойств за счет изменения внутреннего строения и структуры.

Термическая обработка используется в качестве промежуточной операции для улучшения обрабатываемости резанием, давлением и др. и как окончательная операция технологического процесса, обеспечивающая заданный уровень физико-механических свойств детали.

Различают три основных вида термической обработки металлов:

— собственно термическая обработка, которая предусматривает только температурное воздействие на металл;

—   химико-термическая обработка, при которой в результате взаимодействия с окружающей средой при нагреве меняется состав поверхностного слоя металла и происходит его насыщение различными химическими элементами;

—   термомеханическая обработка, при которой структура металла изменяется за счет термического и деформационного воздействия.

Основные виды собственно термической обработки стали:

—   отжиг первого рода — нагрев, выдержка и охлаждение стального изделия с целью снятия остаточных напряжений и искажений кристаллической решетки после предшествующей обработки;

—   отжиг второго рода — нагрев выше температуры фазового превращения и медленное охлаждение, для получения равновесного фазового состава стали;

—   закалка — нагрев выше температур фазового превращения с последующим быстрым охлаждением для получения структурно неравновесного состояния;

—   отпуск — нагрев закаленной стали ниже температур фазовых превращений и охлаждение для снятия остаточных напряжений после закалки. Если отпуск проводится при комнатной температуре или несколько ее превышающей, он называется старением.

2. Аустенит — твердый раствор углерода в у-железе;

Перлит — эвтектоидная смесь феррита и цементита.

Мартенсит — пересыщенный твердый раствор углерода в а-железе.

При термической обработке стали различают четыре основные превращения:

—   превращение при нагреве перлита в аустенит;

—   превращение при охлаждении аустенита в перлит;

—   превращение при охлаждении аустенита в мартенсит;

—   превращение мартенсита в перлитные структуры.

Превращение перлита в аустенит происходит при температуре 727°С. В реальных условиях превращение происходит при нагреве и в интервале температур. От степени перегрева зависит скорость превращения. Чем выше температура, тем быстрее идет превращение. После полного превращения перлита в аустенит размер зерен в стали значительно уменьшается. При дальнейшем нагреве зерна растут, причем разные стали характеризуются различной склонностью к росту зерна. Одни начинают быстро увеличивать размер зерен даже при небольшом перегреве, другие остаются практически без изменений и начинают увеличивать зерна при достаточно высоких температурах.

От склонности к росту зерна зависит технологический процесс горячей деформации и термообработки. Чем меньше склонность к росту зерна, тем больше интервал закалочных температур стали; ее прокатка и ковка могут завершаться при более высоких температурах.

Величина зерна при комнатной температуре, полученная в результате термической обработки (действительное зерно), обычно тем больше, чем больше исходное зерно аустенита (полученное в результате нагрева). Величина действительного зерна стали оказывает наибольшее влияние на ударную вязкость, особенно при низких температурах.

Превращение аустенита в перлит при охлаждении. Превращение происходит при переохлаждении аустенита ниже 727°С при непрерывном охлаждении или при выдержке при постоянной температуре (изотермическое превращение аустенита). Образующиеся фазы (феррит и цементит) существенно отличаются по составу от исходной фазы (аустенит). Поэтому превращение сопровождается перераспределением углерода за счет диффузии, т. е. носит диффузионный характер.

Вопросы для закрепления:

1. Перечислите три основных вида термической обработки металлов?

2. Назовите основные превращения при термической обработке стали?

Преподаватель:                                         Денисов В.Г.

Дата проведения: 18.12.2023