Главная Обратная связь

Дисциплины:






Методы упрочнения металлов



Пластическая деформация металлов связано с одновремённым перемещением очень большого количества дислокации. Таким образом, чем легче дислокации в металле перемещаются , тем легче металл деформируется пластически. А от этого зависят механические свойства (прочность, твёрдость, предел текучести) металлов.

Все методы упрочнения металлов состоят в препятствии перемещения дислокации. Основныеметоды упрочнения металлов следующие.

1) Уменьшение размеров зерен металла.

На межкристаллических поверхностях заканчивается перемещение дислокации (скольжение), т.к:

- заканчивается непосредственный контакт между соседними частицами;

- изменяется ориентация кристаллической решётки и тем самым направление плоскости

скольжения:

Поэтому металлы, имеющие более маленькие зерна (кристаллиты), более прочные и твёрдые. Предел текучести зависит от размеров зерен следующим образом:

где D – среднии диаметр зерен; σ0 и Kv – постоянные для данного металла.

Одним простым методов уменьшения размеров зерен является нагревание металла и быстрое охлаждение (закалка). При закалке металл станет более упругим, но более хрупким.

2) Использование твёрдых растворов

Для этой цели металлов легируют примесями, которые образуют с основным металлом

твёрдые растворы замещения. Если примесный атом по размерам меньше, чем атом основного металла, то он создает вокруг себя напряжение притяжения и тем самым препятствует сдвиг (скольжение) атомов:

Добавочные напряжения, вызванные примесями, компенсируются на дислокациях. Поэтому примеси скапливаются на дислокациях и тем самым препятствуют их движени(рис b).

3) Холодная обработка металла

Пластичные металлы упрочняются при низкотемпературной (холодной) деформировани. Это явление называется наклепом. Такими обработками являются напр штамповка, прокатка, вытягивание в проволоку.

Причины упрочнения:

- образуется много дислокации в разных направлениях (т.н лес дислокации), которые

препятствуют движению друг-друга;

- зерна меняют свою форму. Пройсходит вытягивание зерен с образованием волокнистой или слоистой структуры. С этим увеличивается упругость металла.

6. Система железо – углерод. Фазовая диаграмма Fe – C

Фазовая диаграмма системы железо – углерод от чистого железа до содержания углерода 6,7 % приведена на рис 6.16.

У чистого железа пройсходит при температурах ниже Т плавления (15380С) два изменения кристаллической структуры. При низкой Т (ниже 9120С) стабильной является α-железо (феррит), который имеет КОЦ решётку. Выше 9120С оно переходит в γ-железо (аустенит), который имеет КГЦ решётку. Выше 13940С опять стабильной является КОЦ решётка, но с другой постоянной решётки (δ-железо).



Содержанию углерода 6,7 % соответствует химическое соединение Fe3C (цементит).

Углерод образует в железе твёрдый раствор внедрения, т.е его атомы внедряются в

междоузельные пустоты решётки железа. Поэтому растворимость С в железе небольшая,

особенно в α-железе и в δ-железе. Напр в феррите максимальная растворимость 0,022%.

В аустените, который стабилен выше температуры 7270С, С растворяется значительно больше:

макс растворимость 2,14%.

Цементит образуется, если углерода больше, чем его растворяется в α- или γ-железе. Он

особенно прочный и хрупкий.

На диаграмме имеются эвтектическая, эвтектойдная и перитектическая точки и

соответстующие изотермы (горизонтальные линии) при температурах 11470С, 7270С и 14930С.

При этих температурах протекают соответствующие инвариантные реакции:

Железо и его сплавы с углеродом разделяются на три группы:

1) чистое железо – содержит углерода меньше чем 0,008%;

2) сталь – содержит углерода от 0,008 до 2,14%;

3) чугун – содержит углерода от 2,14 до 6,7% (обычно до 4,5%).

Рассмотрим микроструктуру стали в зависимости от содержания в нём углерода.

При охлаждении эвтектойдного сплава (0,76% С) образуется структура,

состоящая из слоёв α и Fe3C. Такая структура называется перлитом. Если в сплаве углерода меньше, чем 0,76%, то образуется структура, состоящая из слоёв феррита (α), между которыми находится перлит. Если в сплаве углерода больше, чем 0,67%, то образуется структура, где между слоями цементита (Fe3C) находится перлит. Состав феррита и цементита во всех сплавах одинаковый, но микроструктура (вид и расположение кристаллитов) и тем самым свойства сплавов разные.





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...