Видеолекция Теория термической обработки

• Лекция по дисциплине "Конструкционные материалы и термообработка" для студентов специальности машиностроения.  

• Лектор: профессор кафедры металлургии, материаловедения и нанотехнологий Шарая Ольга Александровна.  

• Виды термической обработки металлов.  

• Превращения в структуре стали при нагреве и охлаждении.  

• Перлитное, мартенситное и промежуточное превращения.  

• Превращения при отпуске закаленной стали.  

• Термическая обработка изменяет структуру и свойства сплава.  

• Основные параметры: температура нагрева, время нагрева, истинная скорость нагрева, время выдержки, время охлаждения, истинная скорость охлаждения, общая продолжительность режима.  

• Скорость нагрева задается углом наклона кривой или прямой.  

• Температура нагрева определяется структурой, необходимой при охлаждении.  

• Скорость охлаждения зависит от среды охлаждения.  

• Линия солидус как верхняя температурная граница.  

• Предельная концентрация углерода в стали.  

• Критические точки: а1 и а3.  

• Разработаны Дмитрием Константиновичем Черновым.  

• Термическая обработка включает нагрев, выдержку и охлаждение.  

• Отжиг первого рода: повышение подвижности атомов, устранение химической неоднородности.  

• Отжиг второго рода: подготовка к дальнейшей обработке, измельчение зерна, повышение пластичности и вязкости.  

• Закалка: повышение твердости и прочности, образование неравновесных структур.  

• Отпуск: снятие внутренних напряжений, снижение твердости, увеличение пластичности и вязкости.  

• Четыре основных превращения: перлит-аустенит, аустенит-перлит, аустенит-мартенсит, мартенсит-перлит.  

• Превращения при нагреве и охлаждении.  

• Превращения в углеродистой стали при нагреве.  

• Превращение перлита в аустенит при нагреве выше критической точки а1.  

• Растворение феррита и цементита в аустените.  

• Превращения при обычных скоростях нагрева.  

• Перенагрев  

• Эффектоидные стали менее склонны к росту зерна.  

• Крупное зерно снижает сопротивление отрыву и ударную вязкость.  

• Различают наследственное и действительное зерно.  

• Неправильный нагрев может привести к перегреву или пережогу.  

• Перегрев вызывает рост зерна и ухудшение механических свойств.  

• Пережог приводит к камневидному излому и требует переплавки.  

• При охлаждении ниже критической температуры происходит распад аустенита.  

• Скорость превращения и строение продуктов зависят от степени переохлаждения.  

• Диаграмма изотермического распада аустенита описывает этот процесс.  

• Перлитное превращение происходит диффузионным путем.  

• Кристаллы феррита и цементита образуются по законам первичной кристаллизации.  

• Межпластинчатое расстояние и твердость изменяются в зависимости от температуры.  

• Мартенсит образуется при закалке стали.  

• Превращение происходит без диффузионных перемещений атомов.  

• Кристаллы мартенсита ориентируются по плоскостям аустенита в зависимости от состава стали и температуры.  

• Промежуточное превращение происходит в интервале температур от 500 до 250 градусов Цельсия.  

• Образуется смесь альфа-фазы феррита и карбида, называемая бенитом.  

• Различают верхний и нижний бенит, которые имеют разные структуры и свойства.  

• Альфа-фаза верхнего бенита аналогична реечному мартенситу низкоуглеродистых сталей.  

• Альфа-фаза нижнего бенита ближе к мартенситу стали с высоким содержанием углерода.  

• В верхнем бените карбид выделяется из-за устынита, в нижнем бените карбид образуется внутри альфа-фазы.  

• В верхнем и нижнем бените повышена плотность дислокаций.  

• Продукты изотермического превращения переохлажденного остынита близки к продуктам отпуска мартенсита.  

• В бените карбидная фаза заменяется цементитом с увеличением времени выдержки.  

• Отпуск закаленной стали заключается в нагреве ниже точки АC1.  

• Мартенсит и остаточный аустенит распадаются с образованием феррита и цементита.  

• Распад мартенсита и аустенита имеет диффузионный характер и зависит от температуры нагрева.  

• При температуре ниже 150°C углерод выделяется из участков твердого раствора.  

• Карбидные частицы имеют форму тонких пластинок и когерентно связаны с решеткой раствора.  

• Лидирующие элементы не оказывают существенного влияния на первую стадию распада.  

• При температурах 150-350°C карбиды коагулируют и принимают круглую форму.  

• Кремний и карбидообразующие элементы тормозят вторую стадию распада.  

• Структура, образующаяся при низких температурах, называется отпущенным мартенситом.  

• При температуре 250-350°C остаточный аустенит переходит в отпущенный мартенсит.  

• Процесс сопровождается увеличением объема и уменьшением внутренних напряжений.  

• Лидирующие элементы задерживают распад аустенита.  

• При температуре 350-400°C завершается выделение углерода и образуется цементит.  

• Процесс коагуляции карбидов происходит при температурах выше 350°C.  

• Карбиды становятся крупнее и изменяют форму, превращаясь в сферроиды.  

• Вопросы для самоконтроля помогут лучше понять тему лекции.  

• Вопросы касаются термической обработки, её параметров, видов, превращений и механизмов.  

• Вопросы включают определения перлита, орбита, траста, мартенсита, действительного зерна, перегрева и пережога.  

• Литература для изучения темы включает учебники Новикова, Лохтина-Леонтьева, Арзамасова и учебные пособия преподавателей университета.  

• Учебные пособия включают "Термическая обработка стали" и "Теория технологии термической обработки".  

• Домашнее задание включает самостоятельное изучение темы "Теория термической обработки" и диаграммы изотермического распада переохлажденного устынита.  

• Необходимо уметь воспроизводить диаграмму на память.  

• Благодарность за внимание.