ТЕРМИЧЕСКАЯ Структуры неравновесные

Закалка — термическая обработка, в результате которой в сплавах образуется неравновесная структура. Неравновесные структуры при термической обработке можно получить только в том случае, когда в сплавах имеются превращения в твердом состоянии переменная растворимость, полиморфные превращения твердых растворов, распад высокотемпературного твердого раствора по эвтектоидной реакции и др. Для получения неравновесной структуры сплав нагревают выше температуры фазового превращения в твердом состоянии, после чего быстро охлаждают, чтобы предотвратить равновесное превращение при охлаждении. [c.142]

Описанный выше процесс фиксирования быстрым охлаждением неустойчивого состояния носит название закалки, а последующий процесс постепенного приближения к равновесному состоянию (путем нагрева или длительной выдержки) называется отпуском и старением. Столь разнообразное изменение структуры, достигаемое разной степенью приближения сплава к равновесному состоянию, приводит к разнообразному изменению свойств, чем и обусловлено широкое применение термической обработки, в основе которой заложены процессы неравновесной кристаллизации, в общих чертах описанные выше. [c.144]

Под теорией термической обработки понимается описание процессов формирования структур (при превращениях), а также особенностей структурного состояния сплавов (неравновесные состояния). [c.235]

Наличие хрупких, с пониженной трещиностойкостью участков металлов с неравновесной мартенситной структурой (твердых прослоек) может привести к возникновению трещин непосредственно в процессе сварки или термической их обработки, к разрушениям при сборке узлов или гидравлических испытаниях, а также в процессе пуска и длительной эксплуатации технологического оборудования. [c.96]

Проведение измерений в многофазовых потоках затрудняется тем, что такие течения в общем случае характеризуются структурной неоднородностью, термической и динамической неравновесностью, т. е. компоненты, составляющие среду, могут иметь различные температуру и скорость при переменном поле концентрации фаз и различных структурных формах течения в ядре потока и на периферии. Поэтому к методам и средствам диагностики неоднородных сред наряду с малой погрешностью измерений, простотой и доступностью применения предъявляют и специальные требования. Это прежде всего нежелательность воздействий, вносящих возмущение в структуру потока и инициирующих фазовые превращения. [c.239]

Лосле термической обработки, проведенной по одному режиму, влияние неравновесных условий кристаллизации проявляется в еще большей степени в структуре медленно охлажденных слитков наряду с грубыми выделениями кремния имеются включения избыточной фазы сложного состава, которая не полностью перешла в твердый раствор в процессе нагрева под закалку. В слитках, закристаллизованных с большой скоростью под поршневым давлением, обнаружены мелкие округленные равномерно распределенные выделения кремния, а включений второй фазы не наблюдается она полностью исчезла из-за диффузии составляющих ее атомов [c.122]

Термическая обработка. Деформированная (упрочненная) структура монокристаллов является неравновесным, термодинамически неустойчивым состоянием. [c.96]

Свойства твердых тел, в том числе и теплофизические, как известно, в значительной степени зависят от совершенства (однородности) их микроструктуры. Клеевые же прослойки соединений на клеях как гетерогенные системы вследствие многообразия свойств компонентов и фаз раздела имеют неоднородные структуры. Неоднородность структур клеевых прослоек касается не только композиционного состава. Возникающие в процессе структурообразования прослойки усадочные и температурные напряжения концентрируются преимущественно на границах раздела фаз клей (адгезив) —склеиваемая поверхность (субстрат) и связующее — наполнитель, создавая сложное внутреннее силовое поле. Вследствие неоднородности структуры и наличия концентраций напряжений в клеевой прослойке приложенное однородное внешнее поле температур вызовет сложное внутреннее температурное поле. В свою очередь внутреннее силовое поле прослойки динамически неравновесно. Обычно как при склеивании, так и в процессе эксплуатации в клеевых прослойках протекают релаксационные процессы, изменяющие концентрации внутренних напряжений (Л. 4]. Вследствие этого внутреннее температурное поле клеевой прослойки постоянно находится в термодинамически неравновесном состоянии и структура его является достаточно сложной. Остановимся на основных факторах, оказывающих влияние на формирование термического сопротивления клеевых прослоек. [c.14]

Закалка — самый распространенный вид термической обработки, состоящий в нагреве стали до оптимальной температуры, выдержке при этой температуре и последующем быстром охлаждении в целях получения неравновесной структуры (рис. 50). Закаливают практически все детали машин и механизмов, инструмент и штампы. В результате закалки повышаются прочность, твердость, сопротивление износу (износостойкость) и предел упругости, однако при этом понижается пластичность стали. [c.253]

Операция термической обработки, заключающаяся в нагреве стали до температуры, находящейся в критическом интервале или выше него, выдержке при этой температуре и быстром охлаждении, называется закалкой стали. В результате получаются неравновесные структуры, так как быстрое охлаждение препятствует диффузионному протеканию фазовых превращений. Для углеродистой стали [c.401]

Высокий отпуск (для уменьшения твердости) После горячей механической обработки ста.чь чаще имеет. мелкое зерно и удовлетворительную микроструктуру, поэтому не требуется фазовой перекристаллизации (отжига). Но вследствие ускоренного охлаждения после прокатки или другой горячей обработки легированные стали имеют неравновесную структуру — сорбит, троостит, бей-нкт или мартенсит — и, как следствие этого, высокую твердость. Для снижения твердости на металлургических заводах сортовой прокат подвергают высокому отпуску при 650—700 С (несколько ниже точки Л,) в течение 3—15 ч и последующему охлаждению. При нагреве до указанных температур происходят процессы распада мартенсита н (или) бейнита, коагуляция и сфероидизация карбидов к в итоге снижается твердость. Углеродистые стали подвергают высокому отпуску в тех случаях, когда они предназначаются для обработки резанием, холодной высадки или волочения. Высокий отпуск снижает твердость до требуемых значений и обеспечивает опти.мальную для обработки резанием микроструктуру — феррит н смесь зернистого и пластинчатого перлита. После высокотемпературного отпуска доэвтектоидная сталь лучше обрабатывается резанием, чем после полного отжига (см. с. 194), когда структура — обособленные участки феррита и перлита. Структурно свободный феррит налипает на кромку инстру.мента, ухудшает качество поверхности изделия, снижает теплоотдачу, и поэтому снижает скорость резания и стойкость инструмента. Для высоколегированных сталей, у которых практически не отмечается перлитного превращения, высокий отпуск является единственной термической обработкой, позволяющей снизить их твердость. [c.193]

Закалка — это термическая обработка материалов, заключающаяся в нагреве и последующем быстром охлаждении с целью фиксации высокотемпературного состояния материала или предотвращения (подавления) нежелательных процессов, происходящих при медленном охлаждении. В результате закалки, как правило, образуется неравновесная структура. Разновидность закалки — поверхностная закалка. [c.133]

Таким образом, с увеличением скорости охлаждения металла шва вместо сравнительно мягких равновесных структур ферритно-перлитной стали происходит образование неравновесных, мелкодисперсных структур сорбита, троостита и бейнита, что приводит к заметному повышению прочности и уменьшению пластичности металла шва. Аналогичное явление происходит в сталях, которые с целью повышения их прочности подвергаются процессу так называемого термического упрочнения. [c.245]

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]

Отжигом называется вид термической обработки, состоящий в нагреве мета 1ла, имеющего неустойчивое состояние в результате предшествующей обработки и приводящий металл в более устойчивое состояние. Если проведение отжига не связано с проведением фазовых превращений, то он называется отжигом первого рода. При этом переход металла в более устойчивое (равновесное) состояние происходит за счет устранения химической неоднородности, рекристаллизации, снятия внутренних напряжений. Отжиг первого рода возможен для любых металлов и сплавов. Если у сплава имеется фазовое превращение, то нагрев сплава с неравновесной структурой выше температуры фазового превращения с последующим медленным охлаждением для получения структурного равновесного состояния называется отжигом второго рода или фазовой перекристаллизацией. [c.108]

Структуры стали — феррит, перлит и цементит — устойчивы при комнатной температуре (их называют равновесными структурами). Однако они могут значительно изменяться в зависимости от условий нагрева и охлаждения. При определенном режиме тепловой обработки стали можно сохранить структурные составляющие, изменить форму или размеры зерен и таким путем получить зернистый перлит вместо пластинчатого или мелкопластинчатый перлит вместо крупнопластинчатого. С помощью термической обработки могут быть получены неустойчивые или неравновесные структуры. [c.169]

Эта задача в сварочной технике решается с помощью методов металловедения. Однако металловедение сварных соединений имеет ряд специфических особенностей по сравнению с классическими методами. Это связано прежде всего с тем, что превращения при сварке протекают в неравновесных условиях, а температура пагрева значительно выше, чем, например, при термической обработке. Резко отличаются при сварке условия кристаллизации, что обусловлено характером тепловых полей, малыми объемами зоны расплавления, а в ряде случаев и дополнительным механическим воздействием. Поэтому подходы к оценке структуры сварного соединения должны быть иными, чем, например, при термической обработке, в литейном производстве и пр. [c.5]

Эти особенности следует учитывать ири использовании диаграмм состояния в металлографических исследованиях сварных соединений. Структуру сварных соединений можно оцепить ио диаграммам состояния лишь приблизительно и с учетом процессов ликвации и переохлаждения, протекающих при охлаждении сварного шва и связанных часто с образованием неравновесных структур. Для назначения термической обработки готовых сварных швов и контроля за ее проведением использование диаграмм состояния вполне возможно. Другая возможность [c.32]

Термическая обработка существенно меняет исходную литую структуру. При гомогенизации в области температур 440...450°С — чуть ниже неравновесного солидуса — происходит растворение неравновесной эвтектики, в основном вырожденной в Af(Al, Zn, Mg, Си)-фазу, которая [c.324]

Структуру сплавов, прошедших термическую обработку, проверяют как в поверхностных, так и в более глубоких слоях детали, в соответствии с чем и изготовляют образцы для микроанализа. При оценке свойств сплавов, находящихся в неравновесном состоянии, необходимо, наряду с микроанализом, использовать и другие методы исследования и, прежде всего, измерение твердости. [c.28]

Переход неравновесных структур в равновесные сопровождается короблением и усадкой изделий во время эксплуатации. Для уменьшения этого недостатка используют термическую стабилизацию — отжиг при температурах, превышающих максимальные температуры эксплуатации. [c.43]

Наиболее существенные изменения, происходящие при термической обработке ферритов химическая гомогенизация и аннигиляция неравновесных дефектов типа дислокаций формирование керамической структуры (для поликристаллических материалов) образование структуры с определенной концентрацией кислорода и обусловленной ею степенью дефектности кристаллической решетки перераспределение ионов по подрешеткам. [c.8]

Закалка - термическая операция, включающая нагрев материала до определенной температуры, выдержку и последующее быстрое охлаждение, обеспечивающее получение неравновесной структуры. Закалке могут подвергаться только сплавы, имеющие переменную растворимость в твердом состоянии, полиморфное превращение или претерпевающие распад высокотемпературного твердого раствора по эвтектоидной реакции. [c.627]

Наконец, ослабление отпускной хрупкости может быть достигнуто такими методами термической обработки как повышение скорости охлаждения деталей после высокого отпуска уменьшение размера зерна обработка в межкритическом интервале температур стабилизация структуры сплавов и ослабление вкладов неравновесных кинетических процессов снижение прочности объемных фаз и уменьшение доли структурных составляющих с высокой прочностью термомеханическая обработка использование эффектов обратимости охрупчивания , [c.189]

Таким образом, рассмотренные выше модельные представления, базирующиеся на концепции неравновесных границ зерен, позволяют достаточно реалистично в качественной форме и в некоторых случаях даже количественно описать основные структурные особенности наноструктурных ИПД материалов, связанные не только с наличием ультрамелкого зерна, но и с высокими внутренними напряжениями, их повышенной энергией и избыточным объемом, обусловленными специфической дефектной структурой. Можно полагать, что дальнейший прогресс в экспериментальных исследованиях ИПД материалов, направленный на прецизионное измерение плотностей дефектов границ зерен и кристаллической решетки, их типов и пространственных конфигураций позволит уточнить предложенную модель. Вместе с тем развиваемый подход к структуре ИПД материалов является основой для понимания их необычных свойств и будет использован ниже при анализе термического поведения, фундаментальных свойств и деформационного поведения наноструктурных материалов. [c.121]

Тем не менее, экспериментальные исследования показывают, что увеличение Не происходит лишь в 10 раз [105, 229]. В этих работах образцы для исследований были получены методом деформационно-термической обработки. Рис. 3.3 иллюстрирует связь коэрцитивной силы с размером зерен и структурой в образцах Ni. Схематически изображены структуры, соответствующие каждой температуре отжига. Состояния, соответствуюш ие отжигам при температурах 100 и 200 °С, различаются по величине коэрцитивной силы почти на 40%. Вместе с тем размер зерен в них практически одинаков. Главное структурное отличие в этих состояниях — границы зерен в состоянии, соответствующем Тотж = 100 °С, они были сильно неравновесны, а в состоянии, соответствующем Тотж = 200 °С — относительно равновесны. Дальнейшее уменьшение величины Не при повышении температуры отжига коррелирует с увеличением размера зерен. Таким образом, повышение коэрцитивной силы в наноструктурном Ni связано не только с малым размером зерен, но и неравновесным состоянием границ зерен. [c.223]

Технически чистый титан ВТ1—О имеет микрос1руктуру глобулярного типа, представляющую собой зерна а-фазы полиэдрической неравновесной формы. Сплав ВТ5 содержит около 5 % А1 как а-стабилизатора. Структура представляет собой зерна, расчлененные собранными в пачки крупными о-пластинами. Псевдо-а-сплав АтЗ содержит около 3 % А1, до 1 % Сг, Fe, Si, 0,01 % В, имеет умеренно зернистую структуру с четко выраженными границами, состоящую из крупных пластин а-фазы. Сплав ПТ-ЗВ имеет структуру а -фазы мартенситного типа. Он отличается от сплава ВТ5 более мелким зерном и гетерогенизацией внутризвренной структуры. Сплав легирован до 5 % алюминием и около 2 % 0-стабилизатором-ванадием. Термически упрочняемый высокопрочный сплав ВТ14 мартенситного класса имеет умеренно зернистую структуру пластинчатого типа, представляющую собой механическую смесь а- и 0-фаз. [c.72]

Эти работы проводились на трех жаропрочных сплавах ЭИ437Б ЭИ787 ЭИ696. Нами было выявлено, что нормальная ВТМО и ВТМО с частичной рекристаллизацией одинаково влияют на механические свойства и жаропрочность повышают прочность и пластичность по сравнению со стандартным режимом термической обработки, повышают длительную прочность при умеренной температуре 550° С и понижают ее при 750° С. Рентгенограммами и замерами величины истинного физического уширения установлено, что после нормальной ВТМО и ВТМО с частичной рекристаллизацией внутренняя структура материала характеризуется большим дроблением блоков и неравновесностью, чем после стандартной термической обработки. Таким образом, проведенными экспериментами было установлено, что в области умеренных температур, когда вообще эффективно упрочнение ВТМО с частичной [c.35]

Для сплава BTI стабильной при комнатной температуре является структура, состоящая из сс-твердого раствора и небольшего количества гидридов титана. После обычной термической обработки сплава ВТ1 (700° С, 30 мин, охлаждение на воздухе) а-твердый раствор пересыщен водородом и другими примесями, которые имеются в техническом титане. Линии а-твердого раствора на рентгенограммах расширены, что свидетельствует о неравновесном состоянии а-фазы. На углах, где должны быть отражения от ф-фазы, имеются размытые максимумы. После длительных выдержек свыше 1000 ч при температуре 150° С структура сплавов равновесная линии а-фазы на рентгенограммах становятся четкими. Такой же эффект стабилизации структуры достигается, если сплав ВТ1 нагреть до температуры 350° С (выше температуры эвтекто-идного распада р-фазы в системе Ti — Н), выдержать при этой температуре в течение 1 ч и медленно охладить с печью. Размеры образцов сплава ВТ1, обработанных таким образом, не меняются в течение выдержки 1000 ч при температуре 50° С. При более высоких температурах растворяются и выделяются гидриды, размерная стабильность не сохраняется. [c.74]

В общем случае вынужденного двинления двухфазной среды в каналах разделение суммарных потерь представляет большие трудности из-за наличия структурной неоднородности потока, скольжения и наличия термической неравновесности. Для расчета в практике используются многочисленные полуэмпирические модели, которые, очевидно, должны быть существенно различными в зависимости от структуры двухфазного течения. Рассмотрим ниже наиболее важ1гые модели для расчета гидравлического сопротивления. [c.60]

Сопротивление термической ус- 0,6 талости стали 12X1МФ возра- Ofi стает при увеличении степени неравновесности структуры, при этом большей долговечностью характеризуется бейнит, а меньшей— мартенсит. Такой характер зависимости долговечности от типа структуры объясняется тем, что по мере увеличения степени неравновесности структуры плотность дисклокаций и других дефектов кристаллической решетки возрастает, следовательно, увеличивается сопротивление деформированию зерен. Данный вывод применим главным образом для случаев классического усталостного транскристаллитного разрушения. [c.151]

Все, что говорилось до сих пор, касалось йверх)проводимости сплавов содержащих аморфную фазу. Однако известно, что аморфные сплавы кристаллизуются, при этом в них могут возникать неравновесные (наряду с равновесными) фазы, которые не получаются при обычной плавке, механической или термической обработке. Изменения в структуре могут привести к тому, что изменятся и характеристики Тс, Нсг и /с, причем они могут оказаться выше, чем для исходной аморфной фазы. Действительно, обнаружено, что в результате кристаллизации с выпадением неравновесных фаз свойства таких аморфных сверхпроводников, как Ti (V, Nb, Та) — Si [47-49], Hf - (V, Nb) - Si [50] и Qu - Nb - (Ti, Zr, Hf), [51, 52], повышаются. Tак, из рис. 7.8 видно, что аморфный сплав Си4оМЬзоТ1зо после отжига при 800—1000 К имеет критическую температуру Тс выше 4,2 К, хотя равновесная фаза в этом сплаве при 4,2 К уже не обладает свойством сверхпроводимости. В данном случае сверхпроводимость обусловлена выделением неравновесной фазы, имеющей упорядоченную о.ц.к. структуру. [c.219]

Как показали исследования, проведенные в работе 1501, эффект, достигаемый многоступенчатой термической обработкой для деформированных сплавов на никелевой основе, объясняется регулированием выделения упрочняющей фазы 511з (Т1А1), ее дисперсности и характера распределения. Неравновесность кристаллизации металла шва и многокомпонентность системы легирования способствует образованию химической неоднородности за счет ликвации и появлению участков, обогащенных легирующими элементами. Это приводит к неравномерному распределению фаз, выпадающих в процессе термической обработки или эксплуатации при высоких температурах. В исходном состоянии после сварки сложнолегированного шва на никелевой основе, легированного молибденом, вольфрамом, титаном и алюминием, интер металл идные и карбидные фазы выделяются крупными фракциями по границам зерен. В поле зерна распределение фаз крайне неравномерно. Обогащенные фазами и примесями границы в этом состоянии обладают при высоких температурах пониженной деформационной способностью, и трещина, зародившаяся под нагрузкой по границе зерна, интенсивно далее по ней развивается. Эгому способствует также кристаллизационная ориентированность кристаллитов сварного шва и значительная протяженность прямых участков границы зерна. Аустенитизирующая термическая обработка ликвидирует ориентационную направленность структуры, зерна в результате ее проведения становятся равноосными. При этом проходит также перераспределение легирующих элементов и диффузионное рассасывание ликвационных участков. Последующее ступенчатое старение способствует более равномерному распределению фаз в матрице. Границы зерен становятся более тонкими (чистыми), чем у металла шва в исходном после сварки состоянии. Это приводит и к изменению характера деформации при длительном разрыве за счет включения в нее не только границ, но и тела зерна. Зародившиеся трещины при этом локализуются и имеют округлую форму, что обеспечивает высокую пластичность при длительном нагружении. [c.246]

Реальные металлические материалы, как правило, являются по-ликристаллическими, то есть состоят из множества отдельных кристаллов, которые в общем случае имеют неправильную форму и называются кристаллитами или зернами. В отличие от идеальных кристаллов, в которых атомы кристаллической решетки расположены строго периодично, реальные кристаллы всегда имеют нарушения регулярности структуры (разупорядоченность), которые называются дефектами. Основными причинами отсутствия у реальных конструкционных металлических материалов идеального кристаллического состояния являются неравновесные условия кристаллизации металла, присутствие в его составе легирующих и примесных элементов, деформация кристаллической решетки вследствие воздействия на нее в процессе изготовления изделий механических, термических, радиационных и других факторов. [c.23]

Отпуску подвергают закаленную сталь для перевода неравновесной структуры в более равновеснуй), обеспечивающую заданный комплекс свойств. Температура отпуска не превышает точки Ас . В зависимости от температуры нагрева различают отпуск высокий, средний и низкий. К отпуску следует отнести и пррцесс старения. Под старением применительно к стали следует понимать нагревы незакаленной стали, находящейся в неравновесном состоянии, для получения более стабильного состояния. Старение может быть термическим и деформационным. [c.289]

Рентгеновский фазовый анализ, однако, успешно использовали при исследовании сложных тройных систем. Общий подход к решению таких задач заключается в медленном охлаждении сплавов различного состава из жидкого состояния до комнатной температуры и последующем получении их рентгенограмм, но которым обычно можно легко сказать, сколько (одна, две или три) фаз в исследуемом сплаве анализ рентгенограмм позволяет определить кристаллические структуры встречающихся фаз. Следует подчеркнуть, что, хотя этот метод и позволяет обнаружить по меньшей мере некоторые из фаз, образующихся в системе, он не дает результатов, отвечающих равновесному состоянию получаемые данные дают только приблизительное представление о фазовых равновесиях в исследуемой системе при комнатной температуре после специальной термической обработки и заданной скорости охлаждения. В частности, если компоненты А, В и С тройной системы А — В — С заметно отличаются друг от друга по температурам плавления, то приближение к равновесию в углу диаграммы состояния, отвечающему самому тугоплавкому металлу, характеризует состояние, зафиксированное при более высокой температуре, чем аналогичное равновесие в углу, отвечающему самому легкоплавкому металлу. Фазы, устойчивые только при высоких температурах, не обнаруживаются превращения, протекающие при более низких температурах, не фиксируются, и в результате частичного протекания превращений исследуемые сплавы при комнатной температуре могут оказаться в неравновесном состоянии. Этот метод только указывает, какие фазы могут встретиться при более тщательном исследовании сплавов и примерные интервалы сЬставов, в которых они образуются. [c.107]

Естественно, что в реальных процессах охрупчивания различных сталей при длительных изотермических выдержках или замедленном охлаждении после отпуска в процессе термической обработки зерногра ничная сегрегация примесей может протекать не только под влиянием адсорбционного снижения энергии границ зерен, но и под действием других сил, имеющих кинетическую (неравновесную) природу. Как правило, единичные данные о наличии признаков неравновесной сегрегации примесей при охрупчивании являются следствием недостаточно стабилизированной структуры исследуемых сплавов. В явлении обратимой отпускной хрупкости, не осложненной процессами структурной релаксации, определяющую роль играют, как показывает подавляющая часть полученных к настоящему моменту данных, обратимая равновесная сегрегация примесей. [c.44]

Стабилизация структуры увеличением длительности высокого отпус-/са. Переходные процессы, связанные в основном с карбидообразованием в температурном интервале развития обратимой отпускной хрупкости в неравновесной структуре стали, могут, в значительной степени влиять на кинетику зеднограничной сегрегации примесей, ускоряя достижение их равновесной зернограничной концентрации. Стабилизация структуры стали и увеличение степени полноты протекания карбидных превращений на этапе термической обработки, предшествующей развитию отпускной хрупкости, является одним из факторов, способствующих повышению стойкости стали к охрупчиванию [1 ]. [c.198]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...