Теория термической обработки стали

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ

Строение металлов

Рассмотрите типы химической связи в твердых телах, особое внимание обратите на металлический тип связи. Металлические тела характеризуются кристаллическим строением. Однако свойства реальных кристаллов определяются известными несовершенствами кристаллического строения. В связи с этим необходимо разобраться в видах несовершенств и, особенно в строении дислокаций (линейных несовершенств), причинах их легкого перемещения в кристаллической решетке и влияния на механические свойства.

Термодинамические причины фазовых превращений являются одним из частных случаев общего закона природы -стремлением любой системы к состоянию с наименьшим запасом энергии (в данном случае свободной энергии). Разберитесь в теоретических основах процесса кристаллизации, состоящего из двух элементарных процессов: зарождения кристаллов и их роста, а также в определяющем влиянии на эти параметры степени переохлаждения.

При изучении процесса кристаллизации необходимо иметь в виду решающее значение реальной среды в формировании структуры литого металла, а также возможность искусственного воздействия на строение путем модифицирования.

Вопросы для самопроверки:

1. В чем сущность металлического, молекулярного, ионного и ковалентного типов связи? 2. Каковы характерные свойства металлов и чем они определяются?3. Что такое полиморфизм?4.Что такое параметр кристаллической решетки, плотность упаковки и координационное число?5. Виды дислокаций и их строение.6. Каково строение краевых и винтовых дислокаций. Что такое вектор Бюргерса?7. Что такое анизотропия свойств кристаллов?8. Каковы термодинамические условия равновесия?9. В чем физическая сущность процесса кристаллизации?10. В чем физическая сущность процесса плавления? И. Каковы параметры процесса кристаллизации?12. Что такое степень переохлаждения?13. Какова связь между величиной зерна, скоростью зарождения, скоростью роста кристаллов и степенью переохлаждения?14. Формы кристаллов и влияние реальной среды на процесс кристаллизации. Образование дендритной структуры.

Теория сплавов

Необходимо отчетливо представлять строение металлов и сплавов в твердом состоянии. Уяснить, что такое твердый раствор, химическое (металлическое) соединение и механическая смесь. Нужно освоить методику построения диаграмм состояния для различных случаев взаимодействия компонентов в твердом состоянии.

При изучении диаграмм состояния уметь применять правило отрезков (для определения доли каждой фазы или структурной составляющей в сплаве), правило фаз (для построения кривых нагревания и охлаждения), определять химический состав фаз.

С помощью правил Курнакова Н.С. уметь установить связь между составом, строением и свойствами сплава.

Вопросы для самопроверки:

1. Что такое компонент, фаза, физико-химическая система, число степеней свободы?2. Приведите объяснение твердого раствора, механической смеси, химического (металлического) соединения.3. Как строятся диаграммы состояния?4. Приведите уравнение правила фаз и объясните физический смысл числа степеней свободы.5. Объясните принцип построения кривыхнагревания и охлаждения с помощью правила фаз.6. Начертите и проанализируйте диаграмму состояния для случая образования непрерывного ряда твердых растворов.7. Начертите и проанализируйте диаграмму состояния для случая полной нерастворимости компонентов в твердом состоянии.8. Начертите и проанализируйте диаграмму состояния для случая образования эвтектики, состоящей из ограниченных твердых растворов.9.Начертите и проанализируйте диаграмму состояния для случая образования химического соединения.10. Каким образом определяются концентрация фаз и их количественное соотношение?11. В чем различие между эвтектической и перитектической кристаллизациями?12. В чем различие между эвтектоидным и эвтектическим превращениями?13. Правила Н.С. Курнакова.

Пластическая деформация и механические свойства металлов

Рассмотрите физическую природу деформации и разрушения. Особое внимание уделите механизму пластической деформации, ее влиянию на микро - и субмикроструктуру, а также на плотность дислокаций. Уясните связь между основными характеристиками, строением и механическими свойствами. Разберитесь в сущности явления наклепа и его практическом использовании.

Изучите основные методы исследования механических свойств металлов и физический смысл характеристик, определяемых при разных методах испытания.

Вопросы для самопроверки:

1. B чем различие между упругой и пластической деформациями?2. Как изменяется строение металла в процессе пластического деформирования?3. Как влияют дислокации на прочность металла?4. Почему наблюдается различиетеоретической и практической прочности?5. Как влияет изменение строения на свойства деформированного металла?6. Какие характеристики механических свойств определяются при испытании на растяжение?7. Что такое конструктивная (конструкционная) прочность?8. От чего зависит и как определяется конструктивная прочность?

Влияние нагрева на структуру и свойства деформируемого металла

Необходимо знать сущность рекристаллизационных процессов: возврата первичной рекристаллизации, собирательной (вторичной) рекристаллизации, протекающих при нагреве деформированного металла. Уяснить, как при этом изменяются механические и физико-химические свойства.

Вопросы для самопроверки:

1. Как изменяются свойства деформированного металла при нагреве?2.В чем сущность процесса возврата?3. Что такое полигонизация?4. Сущность процессов первичной и вторичной рекристаллизации.5. В чем различие между холодной и горячей пластическими деформациями?6. Как изменяются строение и свойства металла при горячей пластической деформации?

Железо и его сплавы

Студент обязан уметь на память вычертить диаграмму состояния железо-цементит и определить все фазы и структурные составляющие этой системы, а также строить с помощью правила фаз кривые охлаждения (или нагревания) для любого сплава; четко разбираться в классификации железоуглеродистых сплавов и усвоить, что различие между тремя классами (техническое железо, сталь, чугун) не является формальным (по содержанию углерода). Разные классы сплавовпринципиально различны по структуре и свойствам. Необходимо знать, что технические железоуглеродистые сплавы состоят не только из железа и углерода, но обязательно содержат постоянные примеси, попадающие в сплав в результате предыдущих операций при выплавке.

Разберите диаграмму состояния железо-графит, которая по графическому начертанию почти не отличается от диаграммы железо-цементит, что облегчает ее запоминание. Количественные изменения в положении линий диаграммы касаются смещения эвтектической и эвтектоидной линий в точке S' и E'. Качественное изменение заключается в замене в структуре во всех случаях цементита графитом.

Изучите влияние легирующих элементов на критические точки железа и стали и объясните, при каком сочетании углерода и соответствующего легирующего элемента могут быть получены легированные стали ферритного, перлитного, аустенитного и ледебуритного классов.

Уясните влияние постоянных примесей на строение чугуна и разберитесь в различии металлической основы серых чугунов разных классов. Запомните механические свойства и назначение чугунов различных классов, их маркировку и применение. Обратите внимание на способы получения ковких и высокопрочных чугунов. Изучить физическую сущность процесса графитизации.

Вопросы для самопроверки:

1.Что такое феррит, аустенит, перлит, цементит и ледебурит?2. Какие превращения происходят в сплавах при температурах А₁, А₂, A₃, A₄, А_ст.3. Построить с помощью правила фаз кривую охлаждения для стали с 0,8% С и для чугуна с 4,3% С.4. В каких условиях выделяется первичный, вторичный и третичный цементиты?5. Как влияют легирующие элементы на положение критических точек A₁, А₂, А₃, А₄, А_ст?6.Какие легирующие элементы способствуют графитизации?7. Как влияют легирующие элементы на свойства феррита и аустенита?8.Как классифицируют легированные стали по структуре в равновесном состоянии?9. Каково строение эвтектики и эвтектоида в сером и белом чугунах?10. Классификация, маркировка и применение чугунов.11. Сравните механические свойства серого, ковкого и высокопрочного чугунов.

Теория термической обработки стали

Теория и практика термической обработки стали — главные вопросы металловедения. Термическая обработка — один из основных способов влияния на строение, а, следовательно, и на свойства сплавов.

При изучении превращений переохлажденною аустенита особое внимание обратите на диаграмму изотермического распада, устанавливающую связь между температурными условиями превращения, интенсивностью распада и строением продуктов превращения. Разберитесь в механизме и особенностях перлитного, промежуточного и мартенситного превращений, происходящих соответственно в верхней, средней и нижней температурных областях. Уясните строение и свойства перлита, сорбита, троостита, бейнита, мартенсита и особенно различие и сходство одноименных структур, получаемых при распаде аустенита и отпуске закаленной стали.

Изучите влияние легирующих элементов на кинетику и характер превращения аустенита в перлитной, промежуточной и мартенситной областях. Рассмотрите причины получения различных классов сталей по структуре (перлитного, мартенситного, аустенитного). Уясните влияние легирующих элементов на превращения при отпуске. Следует помнить, что легирующие элементы, как правило, затормаживают процессы превращений. Запомните практическое значение термокинетических диаграмм.

Вопросы для самопроверки:

1. Механизм образования аустенита при нагреве стали.2. Каковы механизмы и температурные районы образования структур перлитного типа (перлита, сорбита, троостита и бейнита)?3. В чем различие между перлитом, сорбитом и трооститом?4. Что такое мартенсит и в чем сущность и особенности мартенситного превращения?5. Что такое критическая скорость закалки?6. От чего зависит количество остаточного аустенита?7. В чем сущность превращений, происходящих при отпуске?8. Чем отличаются структуры троостита, сорбита и перлита отпуска от одноименных структур, образующихся при распаде переохлажденного аустенита?9. Каково практическое значение термокинетических диаграмм?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: