Й вопрос. Диффузия в металлах и сплавах

Диффузия — это перенос вещества, обусловленный беспорядочным тепловым движением диффундирующих частиц. При диффузии газа его молекулы меняют направление движения при столкновении с другими мо­лекулами. Основными типами движения при диффузии в твердых телах являются случайные периодические скачки атомов из узла кристалличе­ской решетки в соседний узел или вакансию.

Диффузионное движение любого атома — это случайное блуждание из-за большой амплитуды колебаний, которое не зависит ни от движения других атомов, ни от предыдущего движения данного атома. Не зави­сящие от температуры колебания атомов вокруг положения равновесия обычно происходят с частотой ~ 10¹³ с^-1.

Самодиффузия - процесс в чистом металле, в котором идут направленные диффузионные потоки по выравниваю изотопного состава.

Превращение аустенита в мартенсит. Процесс бездиффузионный. Превращение происходит при М_Н<t<М_К. Каждому значению температуры соответствует строго определенное отношение А и М. С понижением температуры количество аустенита уменьшается, увеличивается количество мартенсита. Скорость образования мартенсита в несколько раз превышает скорость звука, этот процесс происходит практически мгновенно. Мартенсит не существует в виде отдельных кристаллов, а образуется в виде большого объема металла. Условно размер кристаллов мал. Говорят о сплошных бесструктурных М. Из-за сильного искажения кристаллической решетки М, образующаяся структура является практически сплошным объемом, из которого невозможно выделить отдельные кристаллы. Сильное искажение решетки приводит к значительному увеличению твердости и прочности. Причина – напряжение межатомных связей. Образование Мартенсита – смысл закалки

Свойства мартенсита зависят от содержания углерода в стали, чем больше углерода, тем выше твердость и прочность, но ниже пластичность и ударная вязкость. Это связано с повышенной плотностью дефектов крист. строения при образовании М и с атомами углерода, внедренными в решетку. Природа высокой твердости заключается в твердорастворном механизме упрочнения. Атомы углерода скапливаются около дислокаций и с этим связано повышение прочности и твердости и уменьшение пластичности и высокая хрупкость. М по морфологии может быть 2 типов:
1)пластинчатый (двойникованный). Образуется в высокоуглеродистой стали (>0.8%). Кристаллы имеют линзовидную форму.

2)реечный (пакетный). С<0.5%. Имеют форму тонких пластин. На точки Мн и Мк влияют растворенный в А легирующие элементы и в большинстве они понижают т. Мн и Мк. Поэтому в закал. Легирующих сталях при охлаждении до комнатной температуры сохраняется большое кол-во Аост.

Закалка – вид термической обработки, заключающийся в нагреве стали выше критической температуры (структура аустенит), выдержки при этой температуре и охлаждении со скоростью выше критической (структура мартенсит). Цель: повышение твердости и прочности стали.

Критическая скорость охлаждения – минимальная скорость охлаждения стали, при которой не происходит распада аустенита с образованием перлита (t = 727° C).

При охлаждении со скоростью v_кр кривая охлаждения касательна к линии начала распада А. При скорости v₁<v_кр – низкая скорость охлаждения – идет процесс распада А, закалки не происходит. При v₂>v_кр – происходит закалка с образованием мартенсита. При v₃<v_кр происходит неполная закалка, часть кристаллов А распадается, часть – превращается в мартенсит.

2 вопрос

Превращение аустенита в мартенсит. Процесс бездиффузионный. Превращение происходит при М_Н<t<М_К. Каждому значению температуры соответствует строго определенное отношение А и М. С понижением температуры количество аустенита уменьшается, увеличивается количество мартенсита. Скорость образования мартенсита в несколько раз превышает скорость звука, этот процесс происходит практически мгновенно. Мартенсит не существует в виде отдельных кристаллов, а образуется в виде большого объема металла. Условно размер кристаллов мал. Говорят о сплошных бесструктурных М. Из-за сильного искажения кристаллической решетки М, образующаяся структура является практически сплошным объемом, из которого невозможно выделить отдельные кристаллы. Сильное искажение решетки приводит к значительному увеличению твердости и прочности. Причина – напряжение межатомных связей. Образование Мартенсита – смысл закалки

Свойства мартенсита зависят от содержания углерода в стали, чем больше углерода, тем выше твердость и прочность, но ниже пластичность и ударная вязкость. Это связано с повышенной плотностью дефектов крист. строения при образовании М и с атомами углерода, внедренными в решетку. Природа высокой твердости заключается в твердорастворном механизме упрочнения. Атомы углерода скапливаются около дислокаций и с этим связано повышение прочности и твердости и уменьшение пластичности и высокая хрупкость. М по морфологии может быть 2 типов:
1)пластинчатый (двойникованный). Образуется в высокоуглеродистой стали (>0.8%). Кристаллы имеют линзовидную форму.

2)реечный (пакетный). С<0.5%. Имеют форму тонких пластин. На точки Мн и Мк влияют растворенный в А легирующие элементы и в большинстве они понижают т. Мн и Мк. Поэтому в закал. Легирующих сталях при охлаждении до комнатной температуры сохраняется большое кол-во Аост.

Закалка – вид термической обработки, заключающийся в нагреве стали выше критической температуры (структура аустенит), выдержки при этой температуре и охлаждении со скоростью выше критической (структура мартенсит). Цель: повышение твердости и прочности стали.

Критическая скорость охлаждения – минимальная скорость охлаждения стали, при которой не происходит распада аустенита с образованием перлита (t = 727° C).

При охлаждении со скоростью v_кр кривая охлаждения касательна к линии начала распада А. При скорости v₁<v_кр – низкая скорость охлаждения – идет процесс распада А, закалки не происходит. При v₂>v_кр – происходит закалка с образованием мартенсита. При v₃<v_кр происходит неполная закалка, часть кристаллов А распадается, часть – превращается в мартенсит.

Вопрос 3

Стали для штампов холодного деформирования

Эти стали (Х12Ф1, Х12М, Х6ВФ, 6Х5В3МФС, 7ХГ2ВМ) должны обладать высокой твердостью, износостойкостью и прочностью, сочетающейся с достаточной вязкостью, также должны быть теплостойкими. Во многих случаях для изготовления штампов для холодного деформирования используют быстрорежущие стали.

Для обеспечения высокой штампуемости отношение s_в/s_0.2 стали должно быть 0.5-0.65 при y не менее 40%. Штампуемость стали тем хуже, чем больше в ней углерода. Кремний, повышая предел текучести, снижает штампуемость, особенно способность стали к вытяжке. Поэтому для холодной штамповки более широко используют холоднокатаные кипящие стали 08кп, 08Фкп (0.02-0.04% V) и 08Ю (0.02-0.07% Al).

Свариваемость – способность получения сварного соединения, равнопрочного с основным металлом. Свариваемость металла характеризуется коэффициентом равнопрочности сварного соединения, количеством допускаемых способов и простотой технологии.

Листовая сталь для холодной штамповки должна обладать способностью к глубокой вытяжке и иметь хорошее качество поверхности для последующего нанесения покрытия. Различают 4 категории вытяжки: ВГ – весьма глубокая; CD – сложная; ОСВ – особо сложная; ВОСВ – весьма особо сложная. Способность к вытяжки зависит от многих факторов6 химического состава и концентрации углерода, структуру и механических свойств стали. Чем меньше концентрации углерода, тем легче идет процесс вытяжки. Микроструктура стали должна состоять из феррита с небольшим количеством перлита.

Стали для штампов горячего деформирования Эти стали (5ХНМ, 5ХНВ, 4Х3ВМФ, 4Х5В2ФС, 3Х2В8Ф, 4Х2В5МФ) долж-ны иметь высокие механические свойства (прочность и вязкость) при повышенных температурах и обладать износостойкостью, окалиностойкостью и разгаростойкостью и высокую теплопроводность.

Билет 6

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: