Материаловедение. Контрольная работа № 1. Вариант № 30
1) Какой т/о можно устранить наклёп? Обоснуйте на конкретном примере выбор режима и опишите происходящие в металле превращения.
Наклёп – это изменение структуры и свойств металлического материала, вызванное пластической деформацией.
Наклёп: снижает – пластичность, ударную вязкость; повышает – предел текучести, твёрдость.
Возникает при обработке – резанием, обкаткой, штамповкой, дробеструйной и т.д.
Пример: Сталь 12Х18Н9 конструкционная нержавеющая легированная коррозионно-стойкая аустенитного класса, С = 0,12%, Cr = 0.18%, Ni = 9%.
Габаритные размеры: 1360 * 360, S = 2 mm.
После операции штамповки в структуре сплава изменились мех. свойства, заготовка плохо поддаётся механической обработке (вальцовка).
Направляется на т/о – отжиг 1 рода, с целью снятия наклёпа и повышения обрабатываемости заготовки.
Отжиг – это т/о которая вызывает полный распад твёрдого раствора и разупрочнение материала, нагрев заготовки производят до 800 – 900 градусов.
При нагреве наклепанного металла «старые» зёрна в структуре материала заменяются новыми более мелкими, что приводит к снятию напряжений, а следовательно наклёп полностью снимается и механические свойства материала приближаются к исходным.
Диаграмма состояния.
Сталь 12Х18Н9 конструкционная нержавеющая легированная коррозионно-стойкая аустенитного класса, С = 0,12%, Cr = 0.18%, Ni = 9%.
доэвтектоидная сталь.
1) т.1; 9110 – нагрев, начало охлаждения, Аустенит
2) т 1 — 2; охлаждение, Аустенит
3) т 2; начало полиморфного превращения GS, Аустенит > Феррит
4) т 2 – 3; полиморфное превращение GS, Аустенит > Феррит
5) т 3; линия PG начало формирования структуры Феррит
6) т 3 – 4; охлаждение Феррит
7) т 4; линия предельной растворимости PQ начало формирования структуры Феррит + Цементит3
8) т 4 -5; охлаждение Феррит + Цементит3
9) т 5; структура Феррит + Цементит3
Фаза — Феррит и Цементит.
2)Начертите диаграмму состояния железо – цементит с указанием во всех её областях фаз и структурных составляющих. Рассмотрите формирование структуры при охлаждении из жидкого состояния сплава, содержащего 0,55% С. При температуре 750 градусов для этого сплава определите содержание углерода в фазах и их количество.
Диаграмма состояния.
Сплав с содержанием С=0,55%, доэвтектоидная сталь
1) до т 1; сплав жидкий,
2) т 1; на линии АСD ликвидус , начало кристаллизации,
3) т 1 – 2; кристаллизация Аустенит,
4) т 2; на линии AECF солидус, конец кристаллизации,
5) т 2 – 3; охлаждение Аустенит,
6) т 3; начало полиморфного превращения Аустенит + Феррит,
7) т 3 – 5; полиморфное превращение Аустенит + Феррит,
8) т 5; на линии PSK эвтектоидного превращения Аустенит = Феррит + Перлит,
9) т 5 – 6; охлаждение Феррит + Перлит,
10) т 6; структура Феррит + Перлит.
Фаза – Феррит + Цементит.
При температуре 750 градусов содержание углерода С в сплаве = 0,55%.
3) Чем отличается ферритно-карбидная структура, полученная при отпуске (сорбит отпуска, троостит отпуска), от ферритно-карбидной структуры, образующейся при распаде переохлаждённого аустенита (сорбит, троостит)?
Отражается ли это на свойствах стали? На примере стали, У8 опишите режимы получения указанных структур.
1 гр. Сорбит – это структурная составляющая стали: смесь феррита и цементита, образующаяся из аустенита в результате диффузионного (полиморфного) превращения при охлаждении.
Троостит – это структурная составляющая стали, представляющая собой раздробленную смесь феррита и цементита, отличается от перлита и сорбита более тонким строением.
Механические свойства: Высокие – твердость, предел прочности, предел текучести и предел выносливости и т.д.
2 гр. Сорбит отпуска – это структура стали после высокого отпуска до 5000С, имеет крупнозернистую структуру.
Троостит отпуска – образуется при отпуске в температурных интервалах 350 – 4000С, имеет мелкозернистый цементит – пластичен.
Механические свойства: пластичность, вязкость, обрабатываемость и т.д.
Отпуск – это термическая обработка – нагрев стали до т Ас1 = 7270
Сорбит и троостит, образующиеся при распаде переохлаждённого аустенита являются ферритно – цементитными структурами и различаются степенью дисперсности. Чем больше переохлаждение, тем тоньше получается ферритно – цементитная структура, т.е. меньше межпластинчатое расстояние в структуре т.к. сорбит и троостит имеют пластинчатую структуру.
Сорбит отпуска, троостит отпуска имеют зернистую структуру строения. Это связанно с тем, что эти структуры получены следствием т/о – отпуском.
Разностью этих двух групп являются их разные механические и технологические свойства, а, следовательно, и разную технологию обработки материала имеющего эти структуры.
У8 – углеродистая качественная инструментальная сталь, С = 0,8%.
Для получения структуры сорбит, троостит – данную сталь подвергают отжигу 1 рода (НВ 1580 — 170) и закалке (ступенчатой и в водных средах — 760 – 7800С)
Для получения структуры сорбит отпуска, троостит отпуска – стали этой группы подвергают – среднему и высокому отпуску (1700С, 3250С, 5000С), и закалке соответственно (62 — 63HRC, 48 – 58HRC, 44 – 48HRC).
4) Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые т/о – дюраль, авиаль.
Приведите химический состав указанных сплавов, укажите области применения их, и наиболее типичные режимы т/о и получаемые механические свойства.
1)Авиаль (авиационный алюминий) АВ – сплав на основе алюминия.
Химический состав:
Mg = 0.45 – 0.9%
Si = 0.5 – 0.12%
Cu = 0.2 – 0.6%
Mn + Cr = 0.15 – 0.35%
Механические свойства: высокая пластичность, прочность, вязкость, корозионностойкость, хорошая обрабатываемость резанием.
Виды т/о: Для упрочнения сплав подвергают закалке (515 – 5250С) и искусственному старению(1600С 12 ч).
Применяют: для производства сложных по форме кованных и штампованных деталей (вертолётные лопасти), кованные детали двигателей и т.д.
2)Дюраль Д1, Д16 (дюралюминий) – алюминиевый сплав на основе Al – Cu – Mg.
Химический состав:
Cu = 2.2 – 5.2%
Mg = 0.2 – 2.7%
Mn = 0.2 – 1.0%
Механические свойства: пластичность, средняя корозионностойкость, прочность, (для защиты листов от коррозии – покрывают тонким слоем алюминия чистотой – 99,5%, толщина слоя не более 4% толщины основного металла) и т.д.
Виды т/о: подвергается закалке 5000С, исскуственному старению, анодированию (для повышения корозионностойкости), отжигу.
Применяют: Д16 – обшивки, шпангоуты, стрингера, лонжероны самолётов, кузова грузовых автомобилей.