🗊Презентация Термиялық өңдеу. Термиялық өңдеудің түрлері. Термиялық өңдеудің фазалық өзгерістері. Болаттын термиялық өңдеу

8-9 Дәріс Термиялық өңдеу Термиялық өңдеудің түрлері Термиялық өңдеудің фазалық өзгерістері Болаттын термиялық өңдеу

ТЕРМИЯЛЫҚ ӨҢДЕУДІҢ (Т.Ө.) ТҮРЛЕРІ Т. Ө. материалдардың қасиеттерін өзгерту үшін қолданады Т. Ө. келесі үш кезеннен тұрады: (1) белгілі температураға дейін қыздыру; (2) сол температурада ұстап тұру; (3) белгілі жылдамдығымен суыту Т. Ө.-ң негізгі түрлері: Жасыту Шынықтыру Жұмсарту Химия-термиялық өңдеу (ХТӨ) Термо-механикалық өңдеу (ТМӨ)

Жасыту Жасыту металды тепе-теңдік күйге әкеледі, оны екі түріне бөледі: I-реттік және II-реттік жасыту. I-реттік жасыту фазалық өзгерістерімен байланысты емес.Оның негізінде рекристалдану және гомогенизация процестері жатады. Рекристалдану деген процесс құрылымындағы деформацияланған түйіршіктердің орына жаңа түйіршіктердің өсуімен байланысты. Рекристалдану процесі белгілі температурада басталады, ол балқу температурамен қатынасадыы: Трекр= 0,4Тбалқұ. Ұстап түру уақыты 0,5-1,0 сағаттын шамасында. Гомогенизациялық (немесе диффузиялық) жасыту құйылған дайындамалар үшін қолданады, себебі химиялық біртексіздігін (дендриттік ликвацияны) жояды. Мысалы: легірленген болаттың гомогенизациялық жасыту температурасы 1100-1300град, ал ұстап тұру уақыты 20-50сағат II-реттік жасыту жасытуда фазалық өзгерістері өтеді (мысалы, эвтектоидтық болатты 727град. жоғары қыздырсақ мүндай фазалық өзгерісі өтеді : П → А). II-реттік жасытуға изотермиялық, толық, толық емес, нормальдау және т.б. түрлері жатады.

Шынықтыру Шынықтыру деп материалдың жоғары температурадан тез жылдамдығымен суытуын айтады. Шынықтырылған материал теңсіздік күйде болады, себебі оның құрылымы тұрақсыз – мартенсит деген фаза. Болаттың негізгі фазалық өзгерісі: А → М (мартенсит) Мартенситтік фаза деген α-темірде көміртектің аса қаныққан қатты ерітіндісі. Оныі кристал торы тетрагоналдық торларын жатады. Мартенсит, ферритпен салыстырғанда, жүздеген есе көп көміртектің мөлшері торға кіргізеді. Сондықтан, оның беріктігі, қаттылығы өте жағары.

Жұмсарту Шынықтырылған металды фазалық өзгеріс температурадан төменгі температураларында кыздырып, сол температурада біраз ауқыт ұстап тұрғаннан кейін баяу жылдамдықпен суытуын жұмсарту деп айтады. Жұмсартылған металл тепе-теңдік күйіне келеді, оның қаттылығы мен беріктігі төмендейді және пластикалық қасиеті жоғарылайды. Металды теңсіздік күйден тепе-теңдік күйге өткізетін процестері қалыпты температурада да жүруі мүмкін. Металдың өздігінен жұмсартуын табиғи ескіру дейді, ал төменгі температураларда жұмсаруды жасанды ескіру деп айтады.

Болаттың ТӨ. Фазалық өзгерістері. Болатың құрылымы температураға байланысты өзгереді. Мысалы, эвтектоидтық болаттың бастапқы құрылымы перлит, АС1 (723град) температураға дейін қыздырғанда, аустенитке айналады. Ал, суынған кездегі өзгерістері А1 температурадан төмен аустенит перлитке айналуы. Суыту кезінде болаттын фазалық өзгерістері аустениттің изотермиялық ыдырау диаграммасында көрсетіледі. Бұл диаграмма температура және уақыт координаттар бойынша сызылады. Өзгеріс уақыты секундтан сағатқа дейін созылады, сондықтан уақытты логарифмдік шкала бойынша салады. Аустениттің изотермиялық өзгерістерінің нәтижесінде феррит-цементиттік механикалық қоспалары түзіледі: перлит, сорбит, троостит, бейнит. Температураға байланысты бұл қоспалардың дисперсиясы әр түрлі болады, оған байланысты механикалық қасиеттері де әр түрлі болады. Дисперсия деп ферриттегі цементиттік пластикалардың арасындағы қашықтығын айтады.Температура төмендеген сайын қоспалардың дисперсиясы жоғарылайды.

Аустениттін изотермиялық ыдырау диаграммасы

Аустениттін изотермиялық ыдырау диаграммасы 650-700град. температуралардың аралығында болаттың құрылымында перлит деген феррит-цементиттің қоспасы пайда болады, оның дисперсия ірі, d~1мкм және қаттылығы НВ150-200 650-600град температураларда сорбит деген феррит-цементиттің қоспасы түзіледі, d~0,8мкм, қаттылығы НВ250-300. 600-500град температура аралығында тростит деген феррит-цементиттің қоспасы түзіледі, оның дисперсиясы d~0,6мкм, қаттылығы НВ300-400. 500град температурадан төмен бейнит деген фаза пайда болады, оның дисперсиясы ұсақ, d~0,4мкм, қаттылығы НВ450-550. Бейнитті екі түрге бөледі: жоғарғы – 500-350град темпертура аралығында түзілетін және төменгі бейнит – 350-250град температураларда түзейтін. Перлит, сорбит, тростит және бейниттің табиғаты бір, барлығы да цементит пен ферриттің қоспасы болып табылады, олардың айырмашалығы тек дисперсиясында. 250град төмен суыту мратенситке әкеледі. Оның қаттылығы өте жоғары, НВ600-650

Химия-термиялық өңдеу (ХТӨ) Қалыпты немесе жоғары температураларда, диффузия құбылысы арқылы, металдың сыртқы қабатының химиялық құрамын өзгертуін химия-термиялық өңдеу деп атайды. ХТӨ-ң түрлеріне цементтеу (көміртекпен қанықтыру), азоттау(азотпен қанықтыру), циандау(көміртек және азотпен қанықтыру), алитирлеу(алюминиймен қанықтыру), т.б. жатады.

Цементиттеу ХТӨ механизміне бір уақытта жүретін, бұйымды сыртқы орта элементтерімен байытуды қамтамасыз ететін үш процесс кіреді: абсорбция, атап айтқанда активті атомдық күйінде химиялық элементтің түзілуі; бұйымның беткі қабатына атомдардың адсорбциясы; бұйымның беткі қабатынан ортасына қарай адсорбцияланған атомдардың диффузиясы. Цементиттеу кезінде құрамында көміртегі мөлшері аз (0,25 – 0,30 %) болатын болаттардан жасалған бұйымдарға жүргізіледі. Цементиттеуде беткі қабатын қыздыру кезінде көміртекпен диффузиялық қанықтырудан құралатын химия – термиялық өңдеуді атаймыз. Ол, белгілі бір көміртек бар ортада (карбюризаторларда ) өткізеді. Қатты карбюризаторларда цементиттеі кезінде бұйымдарды жәшікке салады және 20 – 25 % ВаСО3 қоспасымен араласқан ағаш көмірімен жабады. Газды карбюризаторлардағы негізгі көміртегін жеткізуші – метан: СН4 2Н2 + С. Көміртектендіру тереңдігі бұйымның тағайындалуына байланысты 0,5 – 2,0 мм аралығында болады.

Термо-механикалық өңдеу (ТМӨ) Термо – механикалық өңдеу (ТМӨ) деп – аустенитті күйінде металды пластикалық деформация мен мен шынықтырумен бірге жүргізуді айтады. Термо – механикалық өңдеудің екі негізгі әдісі бар: (1) жоғары температуралар кезіндегі термия – механикалық өңдеу (ЖТМӨ) және (2) төмен температуралар кезіндегі термия – механикалық өңдеу (ТТМӨ)

ЖТМӨ және ТТМӨ схемалары

Болатты ЖТМӨ және ТТМӨ ЖТМӨ кезінде АС3 нүктесінен жоғары температураларда болат аустениттік құрылымға ие болғанда деформация жүргізіледі. Деформация дәрежесі 20 - 30 % мең болады. Бұл кезде метал беріктендіреді. Шынықтыруда рекристалдану процесс және мартенситтік өзгеріс пайда болады. ТТМӨ – болатты тұрақты температуралық аймағында (400 - 600 град) жүргізіледі, деформация температурасы мартенситтік түрленудің басталуы (Мб) нүктесінен жоғары болып, ал рекристалдану температурасынан төмен болуы керек. Деформация дәрежесі 70 -95 %. Шынықтырудан кейін екі жағдайда да төмен температуралы жұмсарту (100 - 300 град) жүргізіледі, ол жақсы пластикалық пен тұтқырлық кезінде (в = 2200 - 3000 МПа) жоғары беріктік алу мүмкіндік береді ( = 6 - 8 %, 50 - 60 %). ТМӨ сымдарды, рессорлы тіліктерді, серіппелерді беріктендіру үшін жүргізіледі.