Матеріалознавство

Збиральна рекристалізація процес зростання одних рівноосних зерен за рахунок зникнення інших шляхом поглинання при цьому дрібних. Збира-

льна рекристалізація відбувається після завершення первинної рекристалізації в процесі подальшого нагріву. Структура матеріалу в результаті такого процесу характеризується збільшенням розмірів зерен при зменшенні їх числа.

Вторинна рекристалізація процес прискореного зростання окремих зерен, що приводить структуру матеріалу до різнозернистості. В результаті вторинної рекристалізації утворюється різнозерниста структура, яка є безліччю дрібних зерен і невеликим числом дуже крупних зерен. Вторинна рекристалізація приводить до   погіршення механічних властивостей металів.  При  вторинній  рекристалізації  після  високих  ступенів  попередньої

деформації нерідко виникає текстура рекристалізації.

 

 

Лекція 8.

 

9. Термічна обробка.

 

9. 1. Загальна характеристика термічної обробки

Термічна обробка обробка, що полягає в зміні структури і властиво-

стей матеріалу заготівки унаслідок теплового впливу.

Основні  параметри  термічної  обробки температура  нагріву,  швидкість тривалість витримки при температурі нагріву і швидкість охолоджування (рис.11).

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 11. – Загальна схема термічної обробки: І – нагрівання, ІІ витримка, ІІІ – охолодження.

 

Вибір температури нагріву сплаву при конкретному виді термічної обробки визначається температурами фазових перетворень (наприклад, критичними температурами відповідної діаграми стану). Температура нагріву не повинна перевищувати температуру плавлення, щоб уникнути оплавлення поверхні.

Швидкість нагріву вибирається залежно від ряду чинників: теплопровідності матеріалу, форми і розмірів виробів, загальної маси виробів, що нагріваються, характеру їх розташування в печі і деяких інших.

Тривалість витримки при заданій температурі нагріву визначається швидкістю фазових перетворень. Витримка необхідна для повного завершення фазових перетворень і вирівнювання температури по всьому об'єму виробу.

Швидкість охолоджування вибирається залежно від ступеня стійкості іс-

нуючої фази при даному хімічному складі, а також від структури і властивостей, що вимагаються.

Основними видами термічної обробки є відпалювання, гартування, відпущення і штучне старіння.

Різновиди термічної обробки – термомагнітна, електротермічна обробки, обробка холодом і ін.

Термомагнітна обробка різновид термічної обробки, що дозволяє поліпшити деякі магнітні властивості матеріалів в результаті охолоджування виробів з них в магнітному полі.

Електротермічна обробка різновид термічної обробки матеріалів з  використанням електричного нагріву (індукційного, контактного і ін.). Дозволяє використовувати невеликі швидкості нагріву, а також нагрівати окремі ділянки виробу або тільки його поверхневий шар.

 

9. 2. Відпалювання. Види та характеристика

Відпалювання термічна обробка матеріалів (наприклад, металів, напівпровідників, скла), яка полягає в нагріві до певної температури, витримці і повільному охолоджуванні (3...200°С/год). Мета відпалювання поліпшення структури і оброблюваності, зняття внутрішніх напружень, управління формою і розмірами зерен, текстурою і властивостями металів і сплавів і ін. Мікроструктура матеріалів в результаті відпалювання стає врівноваженою. Існує декілька технологічних видів відпалювання, які різняться режимами обробки і отриманою структурою.

Рекристалізаційне відпалювання. Ця обробка включає нагрів деформованих металів і сплавів до температур більше 0,4 Тпл  для технічно чистих металів і (0,5...0,6)Тпл для сплавів (твердих розчинів), витримку і повільне охолоджування (з піччю). Її використовують для поліпшення структури і оброблюваності, зняття внутрішніх напружень. При рекристалізаційному відпалюванні практично повністю  зникає  наклеп  і властивості матеріалу наближаються до їх початкових значень.

 

Дифузійне відпалювання (гомогенізація). Цей вид обробки проводять нагріванням до більш високих температур (наприклад, для сталі 1100 –

1200°С), тому що в такому разі більш повно пр отікають дифузійні процеси, які необхідні для вирівнювання складу сплаву. Подальше охол одження проводять в два етапи: спочатку з піччю, а далі на повітрі. Гомогенізація знешкоджує хімічну чи фізичну неоднорідність, знімає структурну ліквацію, що виникають про попередніх обробках.

Нормалізація (нормалізаційне відпалювання) вид термічної обробки, що полягає в нагріві деформованих металів і сплавів до температур вище за температурний поріг рекристалізації, витримці і охолоджуванні на повітрі для надання металу однорідної дрібнозернистої структури, що забезпечує підвищення пластичності і ударної в'язкості, а також забезпечує оптимальну оброблюваність.

 

9. 3. Гартування. Загальна характеристика

Гартування (гарт) термічна обробка матеріалів, що полягає в нагріванні і подал ьш ом у шв ид ком у ох ол одж ува нні з метою фіксації високотемпературного стану матеріалу або запобігання (усунення) небажаних процесів, що відбуваються при повільному охолоджуванні. В результаті гартування, як правило, утворюється не врівноважена структ ура.

Температурний режим гартування включає:

    нагрів сплаву до температури фазового перетворення;

    витримку при заданій температурі нагрівання;

швид ке ох ол одж ування ( ох ол одж ую чі серед овища  в ода, масл о, роз плавлені солі, повітря і ін.).

Область  застосування гартування  матеріали (в  основному,  спла-

ви), що мають перетворення в твердому стані (змінна розчинність, поліморфні перетворення твердих розчинів, розпад високо  температурного твердого розчину по евтектичній реакції і ін.).

Г ар т ува ння  і ст от но  в пл иває  на  в ла ст ив ості  ма теріа лів.  Та к