Искусственное старение металла — механическое и термическое

Старе́ние ста́ли — изменение свойств материала (стали), протекающее во времени без заметного изменения микроструктуры. Такие процессы происходят главным образом в низкоуглеродистых сталях (менее 0,25 % С). При старении за счёт скопления атомов углерода на дислокациях или выделения избыточных фаз из феррита (карбидов, нитридов) повышаются прочность, порог хладноломкости, но снижается сопротивление хрупкому разрушению. Склонность стали к старению снижается при легировании её алюминием, титаном или ванадием.

Блок: 1/5 | Кол-во символов: 514
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_(%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D1%83%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F)

Термическое старение

При ускоренном охлаждении с 650—700 °C в низкоуглеродистой стали задерживается выделение третичного цементита и при нормальной температуре фиксируется перенасыщенный альфа-раствор (феррит). При последующей выдержке стали при нормальной температуре или при повышенной 50—150 °C происходит образование атмосфер Коттрелла или распад твёрдого раствора с выделением третичного цементита (ε-карбида) в виде дисперсных частиц. Старение технического железа (стали) также может быть вызвано выделением твёрдых частиц нитрида Fe16N2 или Fe4N.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 555
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_(%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D1%83%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F)

Òåõíîëîãèÿ òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè ìåòàëëîâ

Îáùèå ñâåäåíèÿ. Ñòàðåíèåì íàçûâàþò èçìåíåíèå ñâîéñòâ ñïëàâîâ ñ òå÷åíèåì âðåìåíè.  ðåçóëüòàòå ñòàðåíèÿ èçìåíÿþòñÿ ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà. Ïðî÷íîñòü è òâåðäîñòü ïîâûøàþòñÿ, à ïëàñòè÷íîñòü è âÿçêîñòü ïîíèæàþòñÿ. Ñòàðåíèå ìîæåò ïðîèñõîäèòü ïðè òåìïåðàòóðå 20° Ñ (åñòåñòâåííîå ñòàðåíèå) èëè ïðè íàãðåâå äî íåâûñîêèõ òåìïåðàòóð (èñêóññòâåííîå ñòàðåíèå).

Ðàçëè÷àþò äâà âèäà ñòàðåíèÿ: 1) òåðìè÷åñêîå, ïðîòåêàþùåå â çàêàëåííîì ñïëàâå; 2) äåôîðìàöèîííîå (ìåõàíè÷åñêîå), ïðîèñõîäÿùåå â ñïëàâå, ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðîâàííîì ïðè òåìïåðàòóðå íèæå òåìïåðàòóðû ðåêðèñòàëëèçàöèè.

Òåðìè÷åñêîìó ñòàðåíèþ ïîäâåðãàþòñÿ ñïëàâû, îáëàäàþùèå îãðàíè÷åííîé ðàñòâîðèìîñòüþ â òâåðäîì ñîñòîÿíèè, êîãäà ðàñòâîðèìîñòü îäíîãî êîìïîíåíòà â äðóãîì óìåíüøàåòñÿ ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû. Äåôîðìàöèîííîå ñòàðåíèå íå ñâÿçàíî ñ äèàãðàììîé ñîñòîÿíèÿ ñïëàâà. Ê ñòàðåíèþ ñêëîííû ìíîãèå ñïëàâû æåëåçà è ñïëàâû öâåòíûõ ìåòàëëîâ. Ðåçóëüòàòû ñòàðåíèÿ ìîãóò áûòü ðàçíûìè.  îäíèõ ñëó÷àÿõ ñòàðåíèå ÿâëÿåòñÿ ïîëîæèòåëüíûì è åãî èñïîëüçóþò: 1) ïðè òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêå àëþìèíèåâûõ, ìàãíèåâûõ, òèòàíîâûõ è íåêîòîðûõ äðóãèõ öâåòíûõ ñïëàâîâ äëÿ ïîâûøåíèÿ èõ ïðî÷íîñòè è òâåðäîñòè (òåðìè÷åñêîå ñòàðåíèå); 2) äëÿ óïðî÷íåíèÿ äåòàëåé èç ïðóæèííûõ ñòàëåé, êîòîðûå ïðè ýêñïëóàòàöèè äîëæíû îáëàäàòü âûñîêèìè óïðóãèìè ïðî÷íîñòíûìè è óñòàëîñòíûìè ñâîéñòâàìè (äåôîðìàöèîííîå ñòàðåíèå).  äðóãèõ ñëó÷àÿõ ñòàðåíèå ÿâëÿåòñÿ îòðèöàòåëüíûì: ðåçêîå ñíèæåíèå óäàðíîé âÿçêîñòè è ïîâûøåíèå ïîðîãà õëàäíîëîìêîñòè â ðåçóëüòàòå ñòàðåíèÿ (îñîáåííî äåôîðìàöèîííîãî) ìîãóò ÿâèòüñÿ ïðè÷èíîé ðàçðóøåíèÿ êîíñòðóêöèè; óõóäøåíèå øòàìïóåìîñãè ëèñòîâîé ñòàëè; èçìåíåíèå ðàçìåðîâ çàêàëåííûõ äåòàëåé è èíñòðóìåíòà ïðè åñòåñòâåííîì ñòàðåíèè, ÷òî îñáåííî âðåäíî äëÿ òî÷íîãî èçìåðèòåëüíîãî èíñòðóìåíòà è ïðåöèçèîííûõ äåòàëåé (íàïðèìåð, ïîäøèïíèêîâ); ðàçìàãíè÷èâàíèå â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè ñòàëüíûõ çàêàëåííûõ ïîñòîÿííûõ ìàãíèòîâ; ïðåæäåâðåìåííîå ðàçðóøåíèå ðåëüñîâ â ïóòè.

  äèàãðàììû). Ïîýòîìó íèçêîóãëåðîäèñòàÿ ñòàëü ñïîñîáíà ïîäâåðãàòüñÿ ïðîöåññó òåðìè÷åñêîãî ñòàðåíèÿ.

-ðàñòâîðå (ðèñ. 38),â ðåçóëüòàòå ÷åãî ïîâûøàþòñÿ òâåðäîñòü è ïðî÷íîñòü è ïîíèæàåòñÿ ïëàñòè÷íîñòü.

. Âûäåëèâøèåñÿ ÷àñòèöû ñòàíîâÿòñÿ áîëåå êðóïíûìè, ðàññòîÿíèå ìåæäó íèìè óâåëè÷èâàåòñÿ, ÷òî â ìåíüøåé ñòåïåíè ïðåïÿòñòâóåò ïåðåìåùåíèþ äèñëîêàöèé â òâåðäîì ðàñòâîðå è ïîýòîìó òâåðäîñòü ïîíèæàåòñÿ.

Êðîìå óãëåðîäà íà ïðîöåññ ñòàðåíèÿ íèçêîóãëåðîäèñòîé ñòàëè âëèÿåò àçîò, ðàñòâîðèìîñòü êîòîðîãî â à-æåëåçå óìåíüøàåòñÿ ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû (ñ 0,1% N ïðè 590° Ñ äî 0,004% N ïðè òåìïåðàòóðå 20å Ñ). Ïðè ñòàðåíèè èç ïåðåñûùåííîãî à-ðàñòâîðà âûäåëÿþòñÿ íèòðèäû, íî ïî ñðàâíåíèþ ñ óãëåðîäîì àçîò îêàçûâàåò ìåíüøåå âëèÿíèå íà òåðìè÷åñêîå ñòåðåíèå.

Íàèáîëüøèé ýôôåêò òåðìè÷åñêîãî ñòàðåíèÿ íàáëþäàåòñÿ ó ñòàëåé ñ êîíöåíòðàöèåé óãëåðîäà, ðàâíîé èëè áëèçêîé ìàêñèìàëüíîé ðàñòâîðèìîñòè óãëåðîäà â à-æåëåçå (0,02—0,04% Ñ); íàïðèìåð, òâåðäîñòü æåëåçà òèïà Àðìêî (0,02% Ñ) ïîñëå çàêàëêè è åñòåñòâåííîãî ñòàðåíèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ òâåðäîñòüþ â îòîææåííîì ñîñòîÿíèè óâåëè÷èâàåòñÿ íà 175%.

Ñ óâåëè÷åíèåì ñîäåðæàíèÿ óãëåðîäà ñêëîííîñòü ñòàëè ê òåðìè÷åñêîìó ñòàðåíèþ óìåíüøàåòñÿ.

Ïðåäøåñòâóþùàÿ òåðìè÷åñêàÿ îáðàáîòêà íà ñêëîííîñòü íèçêîóãëåðîäèñòîé ñòàëè ê òåðìè÷åñêîìó ñòàðåíèþ âëèÿåò ñëåäóþùèì îáðàçîì: íàèáîëüøèé ýôôåêò íàáëþäàåòñÿ â ñòàëè, ïîäâåðãíóòîé çàêàëêå, â ìåíüøåé ñòåïåíè ïîñëå íîðìàëèçàöèè, à ïîñëå îòæèãà èëè çàêàëêè è âûñîêîãî îòïóñêà ñòàëü ñòàðåíèþ íå ïîäâåðæåíà.

Äåôîðìàöèîííîå ñòàðåíèå íèçêîóãëåðîäèñòîé ñòàëè. Äåôîðìàöèîííîìó ñòàðåíèþ ïîäâåðæåíà ñòàëü, ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðîâàííàÿ ïðè òåìïåðàòóðå íèæå òåìïåðàòóðû ðåêðèñòàëëèçàöèè. Äåôîðìàöèîííîå ñòàðåíèå îáúÿñíÿåòñÿ òåîðèåé äèñëîêàöèé. Ïðè õîëîäíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè âîçðàñòàåò êîëè÷åñòâî (ïëîòíîñòü) äèñëîêàöèé, óâåëè÷èâàþùååñÿ ñ ïîâûøåíèåì ñòåïåíè äåôîðìàöèè. Ïðè ñòàðåíèè àòîìû àçîòà è óãëåðîäà, íàõîäÿùèåñÿ â à-ðàñòâîðå, ïåðåìåùàþòñÿ ê äèñëîêàöèÿì, îáðàçóÿ âîêðóã íèõ ñêîïëåíèÿ, íàçûâàåìûå îáëàêàìè (àòìîñôåðàìè) Êîòðåëëà . Ýòè ñêîïëåíèÿ àòîìîâ áëîêèðóþò äèñëîêàöèè, çàòðóäíÿþò èõ ïåðåìåùåíèå ïðè ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè, â ñâÿçè ñ ÷åì òâåðäîñòü è ïðî÷íîñòü ñòàëè ïîâûøàþòñÿ, à ïëàñòè÷íîñòü ïîíèæàåòñÿ.

Ñòàðåíèå ïðîÿâëÿåòñÿ â íèçêîóãëåðîäèñòîé ñòàëè ñðàçó, åñëè äåôîðìàöèÿ åå ïðîèçâîäèòñÿ ïðè òåìïåðàòóðå 200—300° Ñ. Õðóïêîñòü ñòàëè, âîçíèêàþùàÿ íåïîñðåäñòâåííî ïîñëå äåôîðìàöèè â óêàçàííîì òåìïåðàòóðíîì èíòåðâàëå, ñîîòâåòñòâóþùåì ïîÿâëåíèþ íà ïîâåðõíîñòè ñòàëüíîé äåòàëè ñèíåãî öâåòà ïîáåæàëîñòè, íàçûâàþò ñèíåëîìêîñòüþ.

Íà äåôîðìàöèîííîå ñòàðåíèå â îñíîâíîì âëèÿåò àçîò; ìåäü è íèêåëü óâåëè÷èâàþò èíòåíñèâíîñòü äåôîðìàöèîííîãî ñòàðåíèÿ, à àëþìèíèé è êðåìíèé çíà÷èòåëüíî ñíèæàþò åãî ýôôåêò; õðîì, âàíàäèé è òèòàí ïðè îïðåäåëåííûõ êîíöåíòðàöèÿõ èñêëþ÷àþò äåôîðìàöèîííîå ñòàðåíèå.

Ýêîíîìè÷íåå ïðèìåíÿòü ñòàëü, ñîäåðæàùóþ àëþìèíèé. Àëþìèíèé ñâÿçûâàåò àçîò â íèòðèäû, à äëÿ óìåíüøåíèÿ âëèÿíèÿ óãëåðîäà ïðèìåíÿåòñÿ ñïåöèàëüíàÿ òåðìè÷åñêàÿ îáðàáîòêà äî è ïîñëå äåôîðìèðîâàíèÿ. Òàêîé ñòàëüþ ÿâëÿåòñÿ ëèñòîâàÿ ñòàëü ìàðêè 08Þ (0,02—0,07% À1).

Èçìåíåíèå ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ïðè äåôîðìàöèîííîì ñòàðåíèè çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû, ñòåïåíè è ñïîñîáà äåôîðìàöèè è äëèòåëüíîñòè ñòàðåíèÿ. Ïðè åñòåñòâåííîì äåôîðìàöèîííîì ñòàðåíèè ïðîöåññ èäåò ìåäëåííî è çàêàí÷èâàåòñÿ ÷åðåç 15 ñóòîê ñ ìàêñèìàëüíûì óïðî÷íåíèåì. Ïðè èñêóññòâåííîì äåôîðìàöèîííîì ñòàðåíèè ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû è âûäåðæêè òâåðäîñòü ñíèæàåòñÿ. Ïà ñêëîííîñòü ñòàëè ê äåôîðìàöèîííîìó ñòàðåíèþ â ïàè áîëüøåé ñòåïåíè âëèÿåò äåôîðìàöèÿ ñæàòèåì ïðè ñòåïåíè äåôîðìàöèè äî 10%.  ñâÿçè ñ íåáëàãîïðèÿòíûì âëèÿíèåì äåôîðìàöèîííîãî ñòàðåíèÿ íà ñâîéñòâà ñòàëè äëÿ íåêîòîðûõ íèç êîóãëå ðîäè ñòûõ ñòàëåé ïðåäóñìîòðåíî ñïåöèàëüíîå èñïûòàíèå íà ñêëîííîñòü ê äåôîðìàöèîííîìó ñòàðåíèþ.

Ñòàðåíèå âûñîêîóãëåðîäèñòîé ñòàëè. Ðàçìåðû äåòàëåé èç çàêàëåííîé âûñîêîóãëåðîäèñòîé ñòàëè (â êîòîðîé ïîñëå íàãðåâà è îõëàæäåíèÿ ïðîèçîøëè èçìåíåíèÿ îáúåìà) ïðè äëèòåëüíîì âûëåæèâàíèè ïðè òåìïåðàòóðå 20° Ñ (åñòåñòâåííîå ñòàðåíèå) ïîñòåïåííî èçìåíÿþòñÿ.

Ñòàáèëèçàöèÿ íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ äîñòèãàåòñÿ èñêóññòâåííûì ñòàðåíèåì ïðè 125—150° Ñ ñ âûäåðæêîé 25—30 ÷. Îáðàáîòêó öåëåñîîáðàçíî âåñòè â ñëåäóþùåé òåõíîëîãè÷åñêîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè: çàêàëêà, íèçêèé îòïóñê, ïðåäâàðèòåëüíîå øëèôîâàíèå, ñòàðåíèå, ÷èñòîâîå øëèôîâàíèå. Åñëè æåëàòåëüíî ñîõðàíèòü ïîñëå çàêàëêè áîëåå âûñîêóþ òâåðäîñòü, ñòàðåíèå öåëåñîîáðàçíî ïðîâîäèòü ïðè 125—130° Ñ.

) àóñòåíèò ïðè ïîñëåäóþùåé

âûäåðæêå ïðè òåìïåðàòóðå 20° Ñ â ìàðòåíñèò íå ïðåâðàùàåòñÿ.

áëèçêà ê 0° Ñ. Ïîýòîìó äëÿ

ñòàáèëèçàöèè îñòàòî÷íîãî àóñòåíèòà äîñòàòî÷íî îõëàæäåíèå äî òåìïåðàòóð, áëèçêèõ ê 0° Ñ.

Блок: 2/2 | Кол-во символов: 6493
Источник: http://www.tehnoinfa.ru/tehnologijaobrobotki/7.html

Механическое старение

Механическое или деформационное старение — это процесс, протекающий после пластической деформации, если она происходит ниже температуры рекристаллизации. Такое старение развивается в течение 15—16 суток при комнатной температуре и в течение нескольких минут при 200—350 °C. При нагреве деформированной стали возможно образование частиц карбидов и метастабильной нитридной фазы Fe16N2 или стабильного нитрида Fe4N. Развитие деформационного старения резко ухудшает штампуемость листовой стали, поэтому многие углеродистые стали подвергают обязательно испытаниям на склонность их к деформационному старению.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 628
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_(%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D1%83%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F)

Режимы старения

Чтобы искусственно состарить материал, необходимо знать марку металла или основу, на которой он изготовлен (химический состав). От этого зависит режим выполнения операции. Сюда входит выбор температуры нагрева и время выдержки. Ориентировочные данные указаны в таблице.

Металл или сплав на его основе Температура нагрева, °C Время выдержки, час
Алюминий 100÷235 1÷17
Медь 160÷330 2÷25
Титан 550 1
Магний 170÷180 16
Никель 690÷710 16
Сталь с высоким содержанием углерода 130÷150 25÷30

Операция может выполняться без предварительной закалки заготовок или деталей и с ней. И тут важно правильно подобрать температуру нагрева: она должна быть ниже той, при которой происходила закалка. В любом случае это оговаривается в технологическом процессе по изготовлению той или иной детали, который разрабатывают специалисты на производстве с учетом применяемого оборудования и режимов старения.

Скорость нагрева до температуры, с какой производится операция, особой роли не играет. Однако для алюминия и его сплавов лучше выполнять медленный нагрев. Это повысит прочность изделия.

Старение черных, цветных металлов и их сплавов является распространенным технологическим процессом, позволяющим добиться нужных свойств. Операция должна производиться с учётом структурных и физико-химических особенностей марки металла на качественном оборудовании, специально предназначенном для проведения искусственного старения. Такие печи выпускают отечественные и зарубежные производители в широком ассортименте. Они соответствуют современным требованиям к энергосбережению и безопасности, простоты в управлении и обслуживании. Работают на разных температурных режимах. Многие из моделей могут встраиваться в конвейерные линии, что позволяют повысить производительность труда. Различаются такие печи объемом садки, производительностью, мощностью и наличием дополнительных функций, которые упрощают выполнение такого вида термообработки.

Просим тех, кто занимался вопросами старения и выполнял такие операции, поделиться опытом в комментариях к тексту.

Поиск записей с помощью фильтра:

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 2049
Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/starenie-metalla.html
Кол-во блоков: 8 | Общее кол-во символов: 12503
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:

  1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_(%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D1%83%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F): использовано 3 блоков из 5, кол-во символов 1697 (14%)
  2. https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/starenie-metalla.html: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 4313 (34%)
  3. http://www.tehnoinfa.ru/tehnologijaobrobotki/7.html: использовано 1 блоков из 2, кол-во символов 6493 (52%)


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий