Критические температуры стали и чугуна

КРИТИЧЕСКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ СТАЛИ И ЧУГУНА [c.179]

Закалка является основным видом упрочняющей термической обработки сталей и чугунов. При закалке детали нагревают выше критических температур, а затем охлаждают со скоростью, превышающей критическую. Под критической скоростью закалки понимают минимальную скорость охлаждения, обеспечивающую бездиффузионное превращение аустенита в мартенсит. Это позволяет получить неравновесную структуру с высокой твердостью, износостойкостью и прочностью. После закалки стали обычно следует отпуск, позволяющий снять термические напряжения и оптимизировать ее свойства. [c.51]

Нагрев стали и чугуна под заливку и термическую обработку, а также нагрев стали для обработки давлением производят с учетом так называемых особых температур или критических точек этих сплавов. Критические точки свойственны не только стали и чугуну — они имеются у всех сплавов, а также у ряда веществ. Всем, например, известно, что вода, если ее охлаждать, при 0°С превращается в твердое тело — лед, а если нагревать лед, то он при той же температуре (О °С) превратится в жидкость. При 100 °С и нормальном атмосферном давлении вода закипает и начинает бурно превращаться в пар. Температуры О и 100 °С для воды являются критическими точками. Таким образом, критическими точками называются те вполне определенные температуры, при которых в процессе нагрева или охлаждения начинает (заканчивает) резко, скачкообразно изменяться состояние (твердое или жидкое) и свойства сплава (или какого-нибудь вещества). У сталей и чугунов в процессе нагрева и охлаждения наблюдается несколько критических точек. В качестве примера рассмотрим критические температуры стали, содержащей 0,2 % углерода (сплав I рис. 9.3). [c.179]

GS из аустенита доэвтектоидных сталей при охлаждении начинает выделяться феррит. При этом чем больше в доэвтектоидной стали углерода, тем ниже температура начала распада аустенита. В заэвтектоидных сталях, содержащих больше углерода (от 0,81 до 2,14 %), на наклонной линии ES начинается распад аустенита (при этом из аустенита выделяется не феррит, а цементит). Он начинается при тем более низкой температуре, чем меньше углерода содержится в заэвтектоидных сталях. В эвтектоидной стали, соответствующей по своему составу (0,81 % углерода) точке S, в которой пересекаются наклонные линии GS и ES, распад аустенита начинается при самой низкой температуре (727 °С) с одновременным выделением из аустенита мелких кристаллов (пластинок) феррита и цементита (смесь этих пластинок, как известно, образует сложную структурную составляющую — перлит). Критические точки, характеризующие начало распада аустенита сталей при охлаждении, называются верхними критическими точками (А , Л ). Они лежат на линиях GS и ES диаграммы. Критические точки, которые при медленном охлаждении стали и чугуна характеризуют момент полного распада аустенита, т. е. момент образования перлита, для всех сталей и всех чугунов при одной и той же температуре лежат на линии PSK диаграммы. При медленном охлаждении эта температура равна 727 °С. Критические точки, характеризующие при охлаждении полный распад аустенита и образование перлита из аустенита, называются нижними критическими точками или точками перлитного превращения (А ). [c.182]

Положение критических точек у железоуглеродистых сплавов зависит не только от содержания в них углерода, но и от скорости их охлаждения, а у специальных сталей и чугунов — также и от содержания в них легирующих элементов. Чем больше скорость охлаждения, тем ниже температуры критических точек чугуна и стали. Поэтому для каждой марки стали температуры критических точек устанавливают при определенной скорости охлаждения (с помощью специальных приборов— дилатометров). Скорость же нагрева на положение критических точек практически не оказывает влияния, за исключением весьма больших скоростей (например, при нагреве стали под поверхностную закалку токами высокой частоты весьма большие скорости нагрева приводят к сильному повышению температуры критических точек). [c.183]

Лазерное упрочнение сталей и чугунов заключается в нагреве локальных участков поверхности до температур выше критических (, [c.566]

Диаграмма состояния системы железо — углерод. Железоуглеродистые сплавы сложны по химическому составу (многокомпонентны) главных компонентов, по существу, два — железо Fe и углерод С, а наличие небольшого количества обычных примесей в сплавах железа с углеродом не влияет существенно на положение критических точек и характер линий диаграммы состояния, поэтому железоуглеродистые сплавы можно с известным приближением рассматривать как двойные сплавы. Уметь читать диаграммы состояния сплавов — значит представить себе, что происходит со сплавом во время его нагрева или охлаждения при каких температурах у сплава данного состава начинается и заканчивается затвердевание (превращение) какая у него после затвердевания (превращения) будет структура из каких зерен будет состоять его структура и в каком количестве эти зерна будут входить в структуру сплава. Все это дает возможность судить о свойствах сплава и выбирать необходимые температурные режимы при термической обработке стали и чугуна. [c.121]

Сталь и чугун для высокочастотной закалки. Высокочастотной закалке подвергают углеродистую и легированную сталь различных марок, содержащую от 0,4 до 1,4% С и имеющую преимущественно мелкое зерно аустенита (№ 6—8). Высокочастотной закалке с успехом подвергают также перлитные чугуны как обычные, так и качественные, модифицированные и легированные. Применение высокочастотной закалки в машиностроении привело к самому широкому распространению простых среднеуглеродистых сталей марок 40, 45 и 50 с повышенным содержанием марганца. Для ускоренного образования аустенита желательно, чтобы в структуре стали вовсе не было феррита или было бы минимальное его количество, перлит имел бы мелкое строение, а критические температуры стали были бы по возможности низкими. Прокаливаемость для поверхностной закалки имеет второстепенное значение, однако, чтобы избежать образования трещин, рекомендуется брать стали со средней и малой прокаливаемостью. Глубоко прокаливающиеся стали применяются [c.239]

Для повышения износостойкости паровозных деталей необходимо оценить и выбрать материалы, устойчивые против истирания в условиях разрушения за счет схватывания и механического зацепления неровностей при непосредственном (без слоя смазки) контакте. Лабораторные испытания на износ при трении скольжения практически сухих поверхностей на машине типа Амслера воспроизводят разрушение при трении за счет схватывания и механического зацепления. Экспериментально установлено, что в этих условиях истирания износостойкость углеродистых сталей и нелегированных серых чугунов связана с другими качественными характеристиками в следующем порядке . 1) износ тем меньше, чем выше содержание углерода в стали или связанного углерода в сером чугуне б) при равном содержании углерода износ тем меньше, чем выше твердость в) при равной твердости и одинаковом содержании углерода износ меньше при такой структуре, которая соответствует меньшей скорости охлаждения в интервале критических температур. [c.217]

При хемосорбции невозможна миграция молекул по поверхности, отсутствует критическая температура их дезориентации (тепловая десорбция) наблюдается эффект последействия , т. е. изменение поверхностных свойств металла после удаления слоя нефтепродукта растворителями (спиртом, бензолом, бензином) и адсорбентами (бумагой, силикагелем, активированным углем и пр.). Эффект последействия маслорастворимых ингибиторов коррозии (ЭПИ) изучался комплексом вышеприведенных методов [15, 51, 60—62]. Пластинки из чугуна, стали, меди, бронзы и других металлов выдерживают в ингибированном масле (топливе, смазке, пленочном покрытии) в течение 24 ч (48 ч), после чего пленку продукта удаляют (бензином, бензолом, спиртом) и проводят кор-розионно-электрохимические исследования образцов (табл. И). [c.58]

В процессе термической обработки чугуна протекают такие же превращения, как и в стали. Однако высокочастотная закалка чугуна имеет свои особенности. При индукционном нагреве чугуна выше критических точек в металлической основе растворяется как связанный, так и свободный углерод в виде графита или гнезд углерода отжига. При повышенных температурах ускоряются диффузионные процессы, увеличивается содержание углерода и легирующих элементов в аустените и выравнивается его химический состав. Интенсивность и степень насыщения аустенита зависят от количества связанного углерода (перлита) и графитовых включений в исходной структуре чугуна, температуры и скорости индукционного нагрева. При закалке нелегированного перлитного чугуна не требуются высокая температура и выдержка для растворения углерода в аустените, нагрев чугуна ведется с большими скоростями за несколько секунд. [c.58]

Учение об изменении внутреннего строения и физико-механических свойств сплавов в результате теплового воздействия, не исчезающих после прекращения этого воздействия, составляет теоретические основы термической обработки. Общее представление о превращениях, протекающих в железоуглеродистых сплавах в результате теплового воздействия, можно получить из диаграммы состояния железо — цементит и железо — углерод. Как в сталях, так и в чугунах всегда присутствуют кремний, марганец, фосфор, сера, а в легированных сплавах — никель, хром, молибден, медь, ванадий, титан и др. Легирующие элементы и примеси изменяют положение линий диаграммы, на которых отложены критические точки структурных превращений. Одни элементы снижают температуру превращений, а другие — повышают. Без учета влияния этих элементов невозможно правильно, пользуясь только лишь диаграммой, разработать режимы термической обработки. [c.92]

Стали отжигают для уменьшения напряжений при температурах обычно несколько ниже критической точки Аси На рис. 67 показано, что достаточно полное снятие питейных напряжений достигается отжигом примерно при 600°С. Отливки из серого чугуна отжигают для уменьшения напряжений так, чтобы графи-тизация сильно не развивалась и твердость существенно не уменьшалась. [c.118]

Для чугуна тройного сплава (Fe—Si—С) с высоким содержанием кремния понятие о критической точке при нагреве иное, чем для стали. При выборе температуры нагрева для закалки чугуна нужно учитывать положение двух эвтектоидных интервалов — метастабильного и стабильного превращений (см. гл. I). Серый чугун может иметь различную исходную структуру при разном количественном сочетании стабильной и метастабильной фаз. Кроме того, в процессе нагрева ниже критического интервала протекает графитизация эвтектоидного цементита, т. е. увеличивается относительное количество стабильной фазы — графита. Следовательно, при нагреве чугуна образование аустенита протекает как бы в две стадии вначале идет образование аустенита за счет метастабильных фаз (феррита и цементита), затем при более высокой температуре продолжается образование аустенита за счет стабильных фаз (феррита и графита). [c.89]

Превращения при закалке и отпуске чугуна в основном аналогичны со сталью. Закалка преследует цель повышения твёрдости, сопротивления истиранию и улучшения механических свойств. В отличие от стали нагрев и выдержка чугуна до температур, лежащих ниже критической, может приводить к уменьшению твёрдости вследствие распада цементита. При нагреве выше критической температуры в серых чугунах протекает процесс растворения свободного графита в аустените, приводящий к повышению концентрации Нагрев под закалку должен быть выше критической температуры (830—900° С), время выдержки определяется сечением детали и исходной структурой. Как и в случае нормализации чугуна с исходной перлитно-графитовой структурой, выдержка при закалке должна быть достаточной только для прогрева детали до заданной температуры при исходной перлитно-ферритовой и ферритовой основной металлической массе время выдержки должно быть достаточным для насыщения твёрдого раствора углеродом за счёт свободнаго графита. В последнем случае практически время выдержки находится в пределах от 0,5 до 3 час. Более длительные выдержки, не приводя к повышению концентрации не изменяют эффективности закалки. [c.541]

О/ижиг является весьма распространенной операцией термической обработки сталей и чугунов. В зависимости от назначения отжига режимы его могут быть различными. При отжиге сталь нагревают ниже или выше температур критических точек, выдерживают при этой температуре и затем медленно охлаждают (обычно вместе с печью). В результате получается стабильная структура. Отжиг применяют для устранения неоднородности микроструктуры литых деталей, для снятия наклепа в материале после прокатки, ковки и других видов обработки, а также для подготовки детали к последующей технологической операции (резанию, закалке и т. д.). Температурные области нагрева [c.47]

Стали и чугуны представляют собой сложные сплавы, содержащие, кроме железа и углерода, другие элементы — кремний, марганец, фосфор и серу, а также цветные металлы (в легированных сталях и чугунах). Главнейщей составной частью, определяющей характер и свойства железоуглеродистого сплава, является углерод. Структура и свойства стали и чугуна изменяются лишь при условии нагрева их до критических температур, зависящих от содержания углерода в этих сплавах. Критические температуры железоуглеродистых сплавов с разным содержанием углерода могут быть нанесены на специальную диаграмму, называемую диаграммой состояния сплавов системы железо — углерод. [c.38]

Легирующие элементы, специально вводимые в сплавы железа с углеродом, образуют твердые растворы с железом или растворяются в цементите, замещая железо. При высоком их содержании могут образовываться интерметаллические соединения, охрупчивающие сплав, особенно низкоуглеродистый. К таким соединениям относятся Ре Моб, СгУ, Ре,СМо, РеУ и др. Легирующие элементы оказывают влияние на полиморфные превращения сталей и чугунов. Растворяясь в железе, они смещают критические температуры образования 7- и а-модификаций. [c.84]

Из-за большой разницы коэффициентов теплового расширения алюминиевых сплавов и стали или чугуна монометаллические вкладыши из алюминиевого сплава, установленные в стальной или чугунный корпус (наиболее распространенная конструкция подшипника), при рабочих температурах могут иметь высокие внутренние напряжения сжатия, тем большие, чем выше температура (см. табл. 77—78). При некоторой критической температуре внутренние напряжения могут достигать предела текучести материала (при условиях, зависящих от посадки, геометрических размеров, прочности сплава и разницы в коэффициентах теплового расширения корпуса и вкладыша) и вкладыши начнут деформироваться пластически. Вследствие этого при последующем охлаждении вкладышей внутренний диаметр их уменьшается против начального, что приводит к опасному уменьшению или исчезновению зазора между валом и вкладышами. Величина критической температуры, как показали расчеты и экспериментальная прогерка, обратно пропорциональна пределу текучести материала, что и привело к распространению наиболее прочных алюминиевых сплавов в начальный период промышленного применения алюминиевых антифрикционных сплавов. [c.113]

С малой температурной зависимостью растворимости углерода в ОЦК-железе связана и повышенная ростоустойчивость графитизированных железных сплавов. Ферритизи-роваиные чугуны при термоциклировании в условиях, при которых верхняя температура цикла не превышает критическую, обладают высокой стабильностью объема [25, 45]. Аналогичные данные получены и на графитизированных сталях [251. Чугали и силали, в которых благодаря легированию алюминием и кремнием сохраняется ферритное состояние металлической основы чугуна при нагревах до 900—1000° С, при термоциклировании не испытывают необратимого увеличения объема. Присутствие метастабиль-ного цементита снижает ростоустойчивость чугуна и стали, ибо происходящая при термоциклировании графитизация цементита сопряжена с увеличением объема. [c.85]

Чугуны в твердом состоянии имеют только одну, нижнюю критическую точку при температуре 727 °С (линия PSK). При этой температуре в чугунах, как и во всех сталях, при нагреве перлит переходит в аустенит. При дальнейшем нагреве твердого чугуна (линия E F диаграммы — линия начала плавления чугуна) в аустените происходит постепенное растворение углерода (цементита), выпавшего из него при охлаждении (наклонная линия D). Однако растворение цементита в аустените твердого чугуна полностью не завершается, так как пренсде чем твердый чугун достигнет этого критического состояния (полного растворения в аустените цементита), он начнет плавиться. Таким образом, в твердом чугуне невозможно существование верхней критической точки. [c.183]

Таким образом, углерод как фаза, имеющая более высокую температуру перехода в кристаллическое состояние, кристаллизуется в жидком расплаве первым в виде фуллеренов. Одновременно присутствуют фуллерены, перешедшие из кокса в расплав чугуна, а затем, при его переделе, и в расплав стали. Они могут являться центрами кристаллизации для атомов железа (аналогично модификаторам из тугоплавких элементов и их соединений). Это подтверждается выполненными в [8] расчетами критического размера зародыша при кристаллизации железа традиционным методом и с использованием алгоритма самоорганизации структур. [c.102]

Изотермическая закалка серого чугуна позволяет повысить прочность, сопротивляемость износу и твёрдость при сохранении хорошей обрабатываемости отливки и технологически не отличается от подобной операции для стали. При этом нагрев производится до температуры выше критической, обычно до 850—950°, с выдержкой, достаточной для установления структур, ного равновесия, после чего отдивки [c.988]

Критические точки на диаграмме Р — отвечает температуре 727 С с содержанием углерода 0,0025%, 5 — 727 С с содержанием углерода 0,8% Е— 1147° С с содержанием углерода 2,14% С— 1147°С с содержанием углерода 4,3% С с содержанием углерода 6,67% и f — WAT С с содержанием углерода 6,67 0. Область диаграммы влево от вертикальной линии, отвечающей содержанию углерода, равкоглу 2,14%, характеризует стали, а вправо — чугун. [c.13]

Обращает на себя внимание факт несоответствия характера разрушения образцов отправным гипотезам критериев, которыми описываются предельные состояния исследованных материалов. Так, образцы из чугуна и стали (при низких температурах) ра ь рушались по площадкам, перпендикулярным максимальным нормальным напряжениям. Однако, как было показано в 1 и 2 настоящей главы, максимальное нормальное напряжение не может быть принято в качестве критерия прочности этих материалов. Роль касательных напряжений здесь очевидна. В местах, где микроскопические деформации, возникающие под действием касательных напряжений, достигают некоторой критической величины, при благоприятной ориентации нормальных напряжений возникают микротрещины. Последние, коагулируясь с различными дефектами структуры, образуют макротрещину, развивающуюся в дальнейшем по площадкам, перпендикулярным к главным осям. [c.365]

При большом количестве микроконтактов тепло не успевает отводиться и накапливается с каждым оборотом зубчатых колес. Через некоторое время их работы средняя температура в контакте может превысить критическое значение, в результате чего адсорбированная масляная пленка теряет способность восстанавливаться. Количество микросцеплений быстро охватывает всю площадку контакта. Происходит схватывание (молекулярное сцепление) значительных частиц металла контактирующих поверхностей с дальнейшим отрывом их от более мягкой поверхности и прочным соединением с более твердой. Образовавшиеся неровности искажают рабочие поверхности зубьев с более мягкой поверхностью, образуя на них борозды в направлении скольжения, и в короткое время выводят передачу из строя (см. рис. 66). Такая форма заедания получила название задира. По склонности к задиру материалы для зубчатых колес можно расположить в следующем порядке незакаленные стали, закаленные стали, чугуны. Для предупреждения задира применяют возможно более вязкие, а также антизадирные смазки, содержащие специальные присадки (серу, хлор). [c.77]

Рекристаллизационная термическая обработка ферритного низколегированного никелевого чугуна с шаровидным графитом, фиксирующая в металлической основе 6—30 % аустенита, заключается в кратковременном нагреве до 770-800 °С, вьщержке в течение 0,3-1,2 ч и ускоренном охлаждении (30-50 °С/мин) до 350-300 С, а затем на воздухе. Вьщеляющийся по границам ферритных зерен аустенит устойчивый при 220 °С, локализует присутствующие в этих местах сульфиды, фосфиды, карбиды и другие хрупкие составляющие важно не допускать распада аустенита путем увеличения времени вьщержки при нагреве (рис. 3.5.27). Механические свойства чухуна остаются практически неизменными (табл. 3.5.36), возрастает на 50 % критический коэффициент интенсивности напряжений К ,, а также скорость роста усталостной трещины за один цикл MIN) в зависимости от что приближает этот чугун по уровню вязкости разрущения при низких температурах к перлитной кованой стали 25ХНЗМФА (табл. 3.5.37). Высокий уровень вязкого разрущения ферритно-аустенитного чугуна (бТ сохраняется при низкотемпературных испытаниях даже после нейтронного облучения при температуре 285-295 °С с интенсивностью (3,5-4,3)10 нейтрон/мV энергией 0,5 МэВ (табл. 3.5.38). [c.638]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...