Матеріалознавство

В залежності від швидкості охолодження при розпаді аустеніту можуть утворюватися також дисперсні ферито-цементитні структури – сорбіт, троостит.

Завершальною операцією гартування є відпущення, в результаті якого сталь отримує потрібні структуру і властивості. Крім того знешкоджуються внутрішні напруження, що виникають при  гарті.

Відпущення полягає в нагріванні загартованої сталі до температур ниж-

чих АС1, тривалій витримці при заданій температурі і подальшому повільному охолодженні.

 

Температура та швидкість охолодження мають суттєвий вплив на формування остаточної структури. За цією ознакою розрізняють три види відпущення: низькотемпературне (низьке), середньо температурне (середнє) і високотемпературне (високе) (рис. 19).

 

 

Рисунок 19. – Види відпущення.

 

Низькотемпературне  (низьке)  відпущення  проводять  з  нагріванням  до

250 °С. При цьому знижується внутрішня напруга, мартенсит гарту переходить у відпущений мартенсит, підвищується міцність і небагато поліпшується в'язкість, без помітного зниження твердості. Застосовують для загартованих сталей (0,5—1,3 %С), які після низького відпущення зберігають твердість в межах HRC 58—63, а отже, високу зносостійкість. Проте такий виріб (якщо око не має в'язкої серцевини) не витримує значних динамічних навантажень.

Низькотемпературному відпущенню піддають ріжучий і вимірювальний інструмент з вуглецевих і низьколегованих сталей, а також деталі, що зазнали поверхневий гарт, цементацію, ціанування або нітроцементацію. Тривалість відпущення зазвичай 1—2,5 годин, а для виробів великих перетинів і вимірювальних інструментів призначають більш тривалішу витримку.

Средньотемпературне (середнє) відпущення  виконують при 350—500 °С і  застосовують головним чином для пружин і ресор, а також для штампів. Таке відпущення забезпечує високу межу пружності, межу витривалості і релаксаційну стійкість. Структура стали після середнього відпущення – троостит відпущення або троосто-мартенсит; твердість становить HRC 40—50.

Високотемпературне (високе) відпущення  проводять при 500—680 °С. Структура стали після високої відпущення – сорбіт відпущення. Високе відпущення створює якнайкраще співвідношення міцності і в'язкості стали.

Гартування з високим відпущенням в порівнянні з нормалізованим або відпаленим станом одночасно підвищує σто і σ02, δ і ψ , а також K C U .  Тер-

 

мічну обробку, що складається з гартування і високого відпущення, називають поліпшенням.

Поліпшенню піддають середньовуглецеві (0,3 – 0,5 %С) конструкційні стали, до яких пред'являються високі вимоги до межі текучості, межі витривалості і ударної в'язкості. Поліпшення значно підвищує конструктивну міцність стали, зменшуючи чутливість до концентраторів напруги, роботу розвитку тріщини, знижує температуру верхнього і нижнього порогу холодноламкості.

Відпущення при 550 – 600 °С протягом 1 – 2 годин майже повністю знімає залишкові напруження, що виникли при гартуванні. Залежно від габаритних розмірів виробу тривалість високого відпущення складає 1,0 – 6 годин.

Гартуванню з високим відпущенням (600 – 700°С) піддають низьковуглецеву і низьколеговану товстолистову сталь,це підвищує її опір крихкому руйнуванню і зменшує схильність до старіння.

 

 

Лекція 15.

 

15. Кольорові метали та сплави на їх основі

 

15.1. Мідь та сплави на її основі

 

Мідь – метал червоно-рожевого кольору, пластичний, м'який. Щільність становить 8,96 г/см3, температура плавлення 1083ºС, кристалічні ґратки ГЦК. Мідь хімічно малоактивна. Має високий електроопір, прийнятий в техніці за еталонне значення – 100%. Важливе значення також має теплопровідність міді. Механічні властивості міді не високі і суттєво залежать від умов виготовлення деталей. Серед технологічних властивостей можна відзначити гарну оброблюваність тиском, можливість пайки і досить низькі ливарні властивості, зварюваність та оброблюваність різанням. Чиста мідь використовується в електротехніці для виготовлення електричних, телеграфних та телефонних дротів (М00, М0, М1), теплотехнічних виробів (нагрівачів, теплообмінників, радіаторів) у вакуумній техніці, а також в якості основи мідних сплавів.

Основними перевагами мідних сплавів є висока електропровідність, ни-

зький коефіцієнт тертя, висока пластичність, значна міцність (до 1200МПа), корозійна стійкість в агресивних середовищах, можливість термомеханічної обробки.

Мідні сплави поділяються на:

Латуні – сплав Сu + Zn;

Бронзи – сплав Cu + Sn, Cu +Al, Si, Be;

Мідно-нікелеві сплави.

По хімічному складу сплави міді бувають прості (бінарні) та спеціальні леговані (багатокомпонентні)

 

По технологічним властивостям і способу виготовлення мідні сплави поділяють на деформовані та ливарні. З деформованих виготовляють листи, труби, напівфабрикати різного профілю. З ливарних – корпусні, фасонні виливки та художні вироби.

Зміцнення мідних сплавів термічною обробкою ускладнене, тому що розчинність легуючих елементів в міді обмежена,  краще застосовувати термомеханічне зміцнення чи наклеп. Пластичність мідних сплавів підвищується відпалюванням (600 – 700ºС).

 

 

15.2. Латунь.

 

Латунями (ГОСТ15527 – 70 і ГОСТ17711 – 80) називають сплав міді з цинком та різними легуючими добавками (Al, Sn, Mn, Ni, Si, Pb та іншими, сума котрих не більше 10%). Вміст цинку в  латуні змінюється до 49%. Цинк визначає механічні властивості літуні: чим більше Zn, тим вище твердість, міцність і як наслідок крихкість, при цьому знижуються характеристики пластичності. З збільшенням вмісту Zn колір