Ответы на экзаменационные вопросы № 1-30 дисциплины "Материаловедение" (Кристаллическая структура металлов и сплавов: основные типы кристаллических решёток, примеры Ме, имеющих ОЦК и ГЦК. Композиционные материалы), страница 4

Чем больше перенасыщен раствор, тем больше тетрагональность и выше твердость. Форма зерен тонкопластинчатая. Твердость колеблется от 45 – 67 HRC.

Для образования этой структуры необходимо нагреть сталь до аустенитного состояния. Весь углерод, который был в стали растворится в аустените , так как растворимость его составляет 2,14%. При быстром охлаждении аустенита происходит превращение гамма железа в альфа железо, но диффузионные процессы не успевают произойти, следовательно, в альфа железе будет столько же углерода, сколько в аустените, хотя растворимость составляет 0,02%, следовательно возникает перенасыщенный твердый раствор, что приводит к образованию тетрагональной кристаллической решетки, то есть мартенсита. Минимальная скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит называется критической скоростью закалки. Механизм превращения - бесдиффузионный, сдвиговый.

10. Отжиг первого рода.

1) диффузионный – для устранения химической неоднородности. Продолжительность отжига до 60 часов. Температура отжига высокая, следовательно вырастает крупное зерно. После этого отжига необходима нормализация для уменьшения зерна. Чаще испытывается для слитков и отливок из легированных сталей.

2) Рекристаллизационный. Снятие наклепа при этом отжиге происходит за счет образования на границах деформирования зерен и роста этой фазы до полного охвата металла по всему сечению. Если увеличить продолжительность этого отжига, то может произойти собирательная и вторичная рекристаллизация, ухудшающая механические свойства.

3) низкотемпературный. Для снятия напряжений. Чем выше напряжения, тем выше температура.

11. Отжиг второго рода.

Задачи любого из отжигов второго рода: измельчить зерно, получить равновесную, равноосную структуру, при этом снижается прочность, увеличивается пластичность и снимается  большая часть напряжений. Различают:

- полный отжиг с нагревом до 70 градусов выше Ас3 или Асm. Выдержка составляет 2 часа на одну тонну металла. Охлаждение на спокойном воздухе, либо вместе с печью до 600 градусов, а потом на воздухе. Может быть как окончательной операцией, так и предварительной перед закалкой. Этот отжиг дорогой, поэтому для малоответственных деталей для измельчения зерна применяется нормализация. Температурный режим тот же, а охлаждение сразу на спокойном воздухе. Для малоответственных деталей нормализация может замениться улучшением у среднеуглеродистых сталей, а у высокоуглеродистых нормализация назначается для устранения карбидной сетки.

- неполный отжиг. Нагрев на 30 – 50 град. выше Ас1. Используется для улучшения обрабатываемости резанием, которое достигается за счет изменения формы перлитного зерна.

12. Закалка стали.

Она применяется для повышения твердости, прочности, износоустойчивости. Поставленная задача достигается за счет образования структуры мартенсит (перенасыщенный раствор в альфа железе с тетрагональной кристаллической решеткой). Форма зерна пластинчатая, а в плоскости игольчатая. Твердость мартенсита зависит от температуры и может быть 45 – 65 HRC. Для получения этой структуры температура нагрева для доэвтектической стали на 30 – 50 град. выше Ас3, а у эвтектических и заэвтектических на 10 – 30 град. выше Ас1, в результате при нагреве образуется структура аустенит. Продолжительность нагрева должна обеспечить однородную структуру аустенита по химическому составу. И зависит от типа печи, способа нагрева, размера и формы детали, химического состава материала, нагревающей среды точно может быть определена лишь экспериментальным путем. Например, для электрической печи с трехсторонним нагревом детали цилиндрической формы необходимо нагревать 1 мм диаметра  50 – 70 с. Охлаждающая среда должна обеспечить скорость охлаждения больше критической (критической скоростью закалки наз. минимальная скорость охлаждения, при которой аустенит превращается в мартенсит). Для углеродистых сталей средой, обеспечивающей такую скорость является вода или ее растворы. Для легированных сталей масло. Закалка сопровождается возникновением больших напряжений, и чем сложней конфигурация, тем больше вероятность ее разрушения во время закалки. Для уменьшения уровня напряжений используются след. свойства: