Виды химико-термической обработки. Диффузионная металлизация

        При дальнейшем охлаждении сплава аустенит распадается с выделением по линии GS феррита (Ф) — твердого раствора углерода в α-железе, а по линии SE - цементита (избыточный углерод выделяется из решетки аустенита и образует с железом цементит). Этот цементит, выпадающий из твердого раствора аустенита, называется вторичным (Ц II) в отличие от первичного цементита (Ц I), выпадающего из жидкого раствора.

        Линии GS и SE – линии начала вторичной кристаллизации.

        Линия PSK:

- для стального участка (линия Pe)– конец вторичной кристаллизации;

- для чугунного участка (линия eK) – начало и конец вторичной кристаллизации происходят при одной и той же температуре.

        В области диаграммы GSP находится смесь двух фаз - феррита (Ф) и распадающегося аустенита (А), а в области ниже линии SE до чугунного участка (область SEе) — смесь распадающегося аустенита и вторичного цементита  (аустенит + цементит II).

        В точке S при массовом содержании углерода 0,8 % и при температуре 727 °С весь аустенит распадается и одновременно кристаллизуется тонкая механическая смесь феррита и цементита — эвтектоид (т. е. подобный эвтектике), который в этой системе называется перлитом (П).

        Сталь, содержащая 0,8% С, называется эвтектоидной, менее 0,8% - доэвтектоидной, от 0,8 до 2,14 % С — заэвтектоидной.

        При охлаждении сплавов по линии PSK происходит распад аустенита, оставшегося в любом сплаве системы, с образованием перлита, поэтому линия PSK называется линией перлитного (эвтектоидного) превращения.

        Ледебурит ниже линии  PSK называется низкотемпературным или перлитным [2].

        Нагревание  белого чугуна от комнатной температуры до 1350˚, содержащего 5,4% углерода.

        При нагревании белого чугуна в точке  3 (t˚ = 727˚)  происходит зарождение кристаллов аустенита и перестройка кристаллической решетки из α-железа в γ-железо - аллотропическое или полиморфное превращение при нагревании при t˚ = 727˚ . Происходит превращение перлита в ледебурите в аустенит. Ледебурит перлитный в результате аллотропического превращения перейдет в ледебурит аустенитный. Поэтому выше т. 3 до т. 2 (1147˚) будет находиться смесь - цементит I + ледебурит. При дальнейшем нагревании в т. 2 (t˚ = 1147˚) цементит начнет растворятся и сплав выше т. 2 до т. 1 будет состоять из двух фаз – Ж + Ц (I).  

        Процесс выделения вторичных кристаллов из твёрдой фазы носит название вторичной кристаллизации.

Температура начала вторичной кристаллизации — 1147°С.

Температура конца вторичной кристаллизации — 727°С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Задание

 

        Пользуясь диаграммой «железо-цементит» произвести нормализацию метчика, изготовленного из стали У13. Определить температуру нагрева, охлаждающую среду при нормализации и полученную структуру после нормализации. Укажите изменение её механических свойств.

  

        Марка: У13

        Классификация: сталь инструментальтная углеродистая

        Применение: инструменты повышенной износостойкости, работающие при умеренных и значительных давлениях без разогрева режущей кромки

        В  таблице 1 приведен химический состав У13.

 

Таблица 1

 

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
1,26 - 1,34	0,17 - 0,33	0,17 - 0,33	до 0,25	до 0,028	до 0,03	до 0,2	до 0,25

 

        Примем среднее содержание углерода »1,3%.

        Определим критические точки по рис. 1 (точечная линия). Данная сталь заэвтектоидная, значит, её критические точки будут такими:

АС1 » 727°С.

АСm » 900°С.

        Нормализацию (отжиг нормализационный) проводят до температуры на 30-50°С выше АСm (линия S-E) для заэвтектоидных сталей, то есть до температуры 930-950°С, с охлаждением на спокойном воздухе.

        Полученная структура после нормализации Ц II + перлит.

        Изменение  механических свойств: понижение ударной вязкости, снятие напряжений в изделии, износостойкость увеличивается, твердость снижается, структура становится более дискретной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Задание

 

        Подобрать марки сплавов для изготовления следующих деталей машин:

а) поршневого пальца из цементованной легированной стали;

б) ответственного коленчатого вала из легированной стали;

в) радиаторных трубок автомобиля.

Выбор марок надо кратко обосновать соответственно требованиям, предъявляемым к данным деталям. Расшифровать их примерный химический состав по принятой ГОСТом маркировке.

       

        Материал для поршневых пальцев должен обладать достаточной прочностью и износостойкостью. В качестве материала для поршневых пальцев применяют сталь 45 селективной очистки, сталь 45ХА (хромистая сталь, содержащая 0,45% углерода и около 1% хрома) с последующей закалкой пальца на глубину 1—1,5 мм, сталь 15Х и 15 с последующей цементацией его на глубину 0,5—1,5 мм и закалкой на ту же глубину. Поршневые пальцы для высоконагруженных двигателей изготовляются из легированных цементуемых сталей 12Х2Н4А (0,12% углерода, 2% хрома, 4% никеля, А — высококачественная сталь) и12ХНЗА (хромоникелевая сталь, в состав которой входят 0,12% углерода, около 1% хрома, 3% никеля).

        Для изготовления ответственных коленчатых валов и других деталей, к которым предъявляются требования повышенной твердости, износостойкости, используют легированные стали 45Х, 45ХН (0,45% углерода, до1% хрома, до  1% никеля) [2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1 Солнцев, Ю.П. Материаловедение / Ю.П. Солнцев, Пряхин Е.И. - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2007. - 784 с.

2 Ржевская, С.В. Материаловедение. - М.: Высшее горное образование, 2005. - 456 с.

3 Моряков, А.С. Материаловедение. - М.: Академия, 2008. - 240 с.

4 Быконя, Л.А. Материаловедение/ Л. А. Быконя, Е. А. Астафьева, Ю. П. Королева, О. Ю. Фоменко. - Красноярск: Издательство: ИПК СФУ, 2008. - 305 с.