Wpływ temperatury na plastyczność metalu.

T Obróbka cieplna to procesy związane z nagrzewaniem i chłodzeniem, które powodują zmiany w wewnętrznej strukturze stopu, a co za tym idzie, zmiany właściwości fizycznych, mechanicznych i innych.

Półwyroby (półfabrykaty, odkuwki, wytłoczki itp.) poddawane są obróbce cieplnej w celu ulepszenia struktury, zmniejszenia twardości, poprawy urabialności, a na koniec wytwarzane są części i narzędzia w celu nadania im wymaganych właściwości.

W wyniku obróbki cieplnej właściwości stopów mogą zmieniać się w bardzo szerokich granicach. Przykładowo można uzyskać dowolną twardość stali od 150 do 250 HB (stan początkowy) do 600-650 HB (po hartowaniu). Możliwość znacznego zwiększenia właściwości mechanicznych poprzez obróbkę cieplną w porównaniu do stanu wyjściowego pozwala na zwiększenie dopuszczalnych naprężeń, a także zmniejszenie wymiarów i masy części.

Założycielem teorii obróbki cieplnej jest wybitny rosyjski naukowiec D.K. Czernow, będący w środku X I W X wieku obserwując zmianę barwy ciepła stali podczas jej nagrzewania i schładzania oraz rejestrując temperaturę „na oko”, odkrył punkty krytyczne (punkty Czernowa).

Radzieccy naukowcy odnieśli wielki sukces w ulepszaniu już znanych i opracowywaniu nowych procesów technologicznych obróbki cieplnej stali.

W rozwoju doktryny obróbki cieplnej, w tworzeniu postępowych metod technologii obróbki cieplnej, wiodące miejsce zajmuje radziecka nauka i praktyka.

Główne rodzaje obróbki cieplnej stali to wyżarzanie, normalizowanie, hartowanie i odpuszczanie.

Wyżarzanie stali.

Celem wyżarzania jest zmniejszenie twardości, rozdrobnienie ziaren (rekrystalizacja), poprawa obrabialności, zwiększenie ciągliwości i lepkości, złagodzenie naprężeń wewnętrznych, wyeliminowanie lub zmniejszenie niejednorodności strukturalnej oraz przygotowanie do późniejszej obróbki cieplnej.

Na wynik wyżarzania wpływają następujące czynniki:

1) szybkość ogrzewania;

2) temperatura ogrzewania (wyżarzania);

3) czas trwania ekspozycji w temperaturze ogrzewania (wyżarzania);

4) szybkość chłodzenia.

Szybkość ogrzewania . Dopuszczalna szybkość nagrzewania zależy od składu chemicznego stali. Im więcej węgla i specjalnych zanieczyszczeń w stali, tym mniej jest ona przewodząca ciepło i dlatego wolniej powinna się nagrzewać.

Temperatura ogrzewania . Temperaturę ogrzewania ustawia się w zależności od zawartości węgla i elementów specjalnych.

Pełne wyżarzanie

Wyżarzanie całkowite charakteryzuje się nagrzewaniem o 20-30 stopni powyżej temperatury zakresu przemiany i powolnym schładzaniem do temperatury poniżej zakresu przemiany (zwykle do 400 - 500 0 C). Stale podeutektoidalne i eutektoidalne poddawane są wyżarzaniu całkowitemu. W przypadku stali nadeutektoidalnych wyżarzanie niecałkowite jest właściwe i praktyczne. Wyżarzanie pełne służy do rekrystalizacji konstrukcji w stalach obrabianych na gorąco i odlewach kształtowych.

Wyżarzanie stali obrabianej na gorąco zmniejsza wytrzymałość i zwiększa plastyczność.

Jeżeli pierwotna struktura jest trudna do skorygowania i pełne wyżarzanie nie jest w stanie poprawić struktury stali, wówczas stosuje się wyżarzanie podwójne. Pierwsze wysokie wyżarzanie przeprowadza się w podwyższonej temperaturze 950-1000°C.

Wyżarzanie częściowe stosuje się głównie w przypadku stali nadeutektoidalnej. Wyżarzanie częściowe stali podeutektoidalnych stosuje się w przypadku odkuwek, które zostały prawidłowo poddane obróbce na gorąco w celu uzyskania zadowalającej mikrostruktury. W tym przypadku celem niepełnego wyżarzania jest rekrystalizacja perlitu i zmniejszenie naprężeń wewnętrznych przed obróbką. Temperatura nagrzewania podczas niepełnego wyżarzania stali podeutektoidalnych wynosi 770 - 800 o C.

Wyżarzanie izotermiczne

Podczas wyżarzania izotermicznego austenit przekształca się w mieszaninę ferrytowo-cementytową nie po ochłodzeniu w określonym zakresie temperatur, jak ma to miejsce w przypadku konwencjonalnego wyżarzania pełnego, ale podczas naświetlania w stałej temperaturze. W przypadku wyżarzania izotermicznego stal nagrzewa się do optymalnej temperatury, a po wytrzymaniu szybko schładza do temperatury nieco poniżej punktu krytycznego (650-700 0 C). Stal utrzymuje się w tej temperaturze aż do całkowitego rozkładu austenitu, a następnie schładza na powietrzu. Zaletą wyżarzania izotermicznego w porównaniu do wyżarzania konwencjonalnego jest znaczne skrócenie czasu wyżarzania i uzyskanie bardziej jednolitej struktury.

Temperatura przetrzymywania izotermicznego znacząco wpływa na otrzymaną strukturę i właściwości. Wraz ze spadkiem temperatury, tj. Wraz ze wzrostem stopnia przechłodzenia austenitu ziarna cementytu ulegają rozdrobnieniu i otrzymuje się bardziej rozproszony perlit.

Wyżarzanie niemal izotermiczne odbywa się w dwóch piecach: w jednym piecu części są podgrzewane, następnie przenoszone są do drugiego pieca, który ma nieco niższą temperaturę.

Wyżarzanie w niskiej temperaturze.

Wyżarzanie w niskiej temperaturze (wysokotemperaturowe) stosowane jest głównie w przypadku stali stopowych (chromowych, chromowo-niklowych itp.) w celu złagodzenia naprężeń wewnętrznych i zmniejszenia twardości. Podczas tego typu wyżarzania nie następuje rekrystalizacja fazowa. Całkowite odpuszczenie naprężeń wewnętrznych uzyskuje się po podgrzaniu do 600 0 C, dlatego wyżarzanie niskotemperaturowe można prowadzić w zakresie temperatur od 600 0 C. Im wyższa temperatura nagrzewania, tym krótszy czas przetrzymywania w celu odprężenia naprężeń wewnętrznych. Chłodzenie po podgrzaniu musi być na tyle powolne, aby nie wystąpiły ponownie naprężenia wewnętrzne.

Wyżarzanie dyfuzyjne (homogenizacja)

Wyżarzanie to charakteryzuje się nagrzewaniem do temperatury znacznie wyższej niż temperatury z zakresu transformacji (180 - 300°C) a następnie powolnym chłodzeniem.

Takie wyżarzanie stosuje się w celu wyrównania chemicznej niejednorodności ziaren roztworów stałych na drodze dyfuzji, tj. zmniejszenie mikrosegregacji w wielkoformatowych odlewach i wlewkach stalowych, głównie stali stopowych.

Wyżarzanie dyfuzyjne, ze względu na jego cel, jakim jest ujednolicenie (jednorodność) stali, nazywane jest inaczej homogenizacją.

Ponieważ szybkość dyfuzji wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, a ilość rozproszonej substancji staje się większa w miarę dłuższej ekspozycji, do wystąpienia energicznej dyfuzji konieczna jest wysoka temperatura i długa ekspozycja.

W praktyce wlewki nagrzewa się do temperatury 1100 – 1150°C, utrzymuje w tej temperaturze przez 12-15 godzin, a następnie powoli schładza do 250-200°C. Proces wyżarzania dyfuzyjnego trwa około 80-100 godzin.

W wyniku długotrwałego wyżarzania w wysokiej temperaturze następuje rozrost ziaren. Ten brak mikrostruktury eliminowany jest poprzez poddawanie wlewków obróbce na gorąco, w wyniku której gruboziarnista struktura staliwa ulega całkowitemu zniszczeniu; Dlatego po homogenizacji wlewki nie są wyżarzane w celu poprawy struktury.

Tylko w przypadkach, gdy po homogenizacji otrzymuje się wlewki o zwiększonej twardości (na przykład wlewki ze stali wysokostopowych), przeprowadza się dodatkowe wyżarzanie w niskiej temperaturze w temperaturze 650-680 ° C.

NORMALIZACJA STALI

Normalizacja polega na nagrzewaniu stali do temperatury 30-50 stopni powyżej górnych punktów krytycznych, utrzymywaniu tej temperatury i chłodzeniu w nieruchomym powietrzu. Podczas nagrzewania stali niskowęglowych do temperatur normalizacyjnych zachodzą te same procesy, co podczas wyżarzania, tj. mielenie ziaren. Dodatkowo, ze względu na szybsze niż podczas wyżarzania chłodzenie i wynikające z tego przechłodzenie, struktura perlitu jest drobniejsza (rozproszona), a ilość eutektoidu (a raczej quasi-eutektoidu) jest większa niż podczas powolnego chłodzenia (podczas wyżarzania).

W porównaniu ze strukturą wyżarzoną struktura normalizująca jest mniejsza, a właściwości mechaniczne wyższe (zwiększona wytrzymałość i twardość); zapewnia to przyspieszone chłodzenie (w powietrzu) ​​w porównaniu do powolnego chłodzenia (wraz z piecem) podczas wyżarzania.

Jeżeli podczas chłodzenia na powietrzu tworzy się martenzyt (w niektórych stalach wysokostopowych), a nie perlit, struktura charakterystyczna dla stali hartowanej, wówczas takiej obróbki cieplnej nie nazywa się normalizacją, ale hartowaniem w powietrzu.

HARTOWANIE STALI

Hartowanie to nagrzewanie stali powyżej punktu krytycznego, po którym następuje szybkie chłodzenie. Zazwyczaj ogrzewanie odbywa się 30-50 stopni powyżej linii GSK na schemacie żelazo-cementyt.

Celem hartowania jest uzyskanie dużej twardości lub zwiększonej wytrzymałości. Na wynik hartowania, podobnie jak wyżarzania, wpływają cztery główne czynniki – szybkość nagrzewania, temperatura nagrzewania, czas przetrzymywania i szybkość chłodzenia.

Głównym i decydującym czynnikiem jest szybkość chłodzenia - twardość oraz właściwości fizyko-mechaniczne stali są powiązane z szybkością chłodzenia.

ODPUSZCZANIE STALI HARTOWANEJ

Odpuszczanie to nagrzewanie hartowanej stali do temperatury poniżej punktu krytycznego (727 0 C), a następnie chłodzenie. Celem odpuszczania jest częściowe lub całkowite wyeliminowanie naprężeń wewnętrznych, zmniejszenie twardości i zwiększenie lepkości. Odpuszczaniu poddaje się stal hartowaną o strukturze tetragonalnego martenzytu i austenitu szczątkowego.

Jest to proces uzyskiwania półfabrykatów lub części pod wpływem działania narzędzia na oryginalny przedmiot z materiału pierwotnego. Podstawą wszystkich procesów obróbki ciśnieniowej jest zdolność metali i ich stopów do odkształcania się plastycznego pod wpływem sił zewnętrznych bez pękania. . Formowanie tworzyw sztucznych jest technologią niskoodpadową; wysoka produktywność, niski koszt i wysoka jakość produktu doprowadziły do ​​powszechnego stosowania tych procesów. Odkształcenie plastyczne to zmiana kształtu i wielkości ciała pod wpływem naprężenia. Metale są polikrystaliczne. Kształt zmian metalu podczas odkształcenia plastycznego powstaje w wyniku odkształcenia plastycznego każdego ziarna. Przed odkształceniem kształt ziaren był okrągły. W procesie odkształcania ziarna rozciągają się w kierunku działających sił, tworząc włóknistą, warstwową strukturę; takie ułożenie ziaren nazywa się teksturą odkształcenia. Im większy stopień odkształcenia, tym większy stopień tekstury; charakter struktury zależy od charakteru materiału i odkształcenia wody. Tworzenie tekstury przyczynia się do pojawienia się niejednorodności właściwości metalicznych i fizycznych. Wraz ze wzrostem stopnia odkształcenia zwiększają się właściwości wytrzymałościowe: twardość i wytrzymałość, a właściwości plastyczne ulegają pogorszeniu. Zjawisko utwardzania odkształconej substancji nazywa się hartowaniem; Stan metalu przerobionego na zimno nie jest stabilny, dlatego po nagrzaniu takiego metalu zachodzą w nim procesy rekrystalizacji, powodujące powrót wszystkich właściwości do właściwości metalu sprzed odkształcenia. Rekrystalizacja polega na tworzeniu nowych ziaren. Jednocześnie wzrasta twardość i maleje gęstość. Jeśli podgrzejesz metal, metal zostanie przywrócony do stanu odwrotnego. Temperaturę, od której rozpoczyna się proces rekrystalizacji, nazywa się progiem temperatury rekrystalizacji. Występują deformacje gorące i zimne. Odkształceniu na zimno w temperaturach poniżej temperatury rekrystalizacji towarzyszy umocnienie przez zgniot. Przy niepełnym odkształceniu na zimno rekrystalizacja nie występuje. Plastyczność wzrasta w porównaniu z odkształceniem na zimno. Stosowany do formowania na zimno przy dużych prędkościach. Niecałkowite odkształcenie na gorąco: rekrystalizacja zachodzi niecałkowicie. Efektem jest niejednorodność konstrukcji, która może prowadzić do zniszczenia. Odkształcenie takie zachodzi najprawdopodobniej w temperaturze niewiele wyższej od temperatury, w której rozpoczyna się rekrystalizacja. Tej temperatury należy unikać podczas obróbki ciśnieniowej. Odkształcenie na gorąco nazywa się, jeśli przeprowadza się je w temperaturze powyżej temperatury rekrystalizacji w celu uzyskania całkowicie rekrystalizowanej struktury; odkształcenie plastyczne na gorąco poprawia właściwości metalu, zwiększa się gęstość metalu, skurcz i wnęki gazowe są spawane.

30) Obróbka plastyczna metali, klasyfikacja typów. Główne metody obróbki ciśnieniowej: 1) Walcowanie – ściskanie metalu za pomocą obracających się walców. Wykonują: blachy, szyny, rury 2) ciągnienie – przeciąganie przedmiotu przez otwór narzędzia w celu wykonania walcówki 3) prasowanie – wyciskanie metalu z wnęki narzędzia 4) kucie – sukcesywne odkształcanie metalu pod uderzeniami młotka. Otrzymuj: wały, koła zębate o dużej średnicy. 5) Tłoczenie – proces odkształcania metalu we wnęce matrycy. Ogrzewanie metalu przed obróbką ciśnieniową. Głównym celem ogrzewania jest zwiększenie ciągliwości obrabianego metalu, a zmniejszenie jego odporności na odkształcenia pod wpływem ogrzewania zależy od jakości produktów, wydajności sprzętu i kosztów produkcji. Główne wymagania dotyczące ogrzewania to równomierne nagrzewanie przedmiotu obrabianego w minimalnym czasie przy jak najmniejszej utracie metalu z powodu odpadów. Aby zaoszczędzić zużycie paliwa, nieprzestrzeganie ustawionego trybu ogrzewania może prowadzić do usterek (pęknięcia, przegrzanie, przepalenie, utlenienie, dekarbonizacja). Wybór trybu ogrzewania. Temperatura nagrzewania, prędkość nagrzewania i czas nagrzewania). Zależy od właściwości stali, kształtu i wielkości przedmiotu obrabianego oraz kierunku przekazywania ciepła. Zakres temperatur nagrzewania, w którym zaleca się formowanie na gorąco, nazywany jest zakresem temperatur kucia. Kiedy plastyczność metalu jest największa, określa się ją na podstawie różnicy pomiędzy początkową temperaturą kucia (poniżej temperatury topnienia) a temperaturą końcową (powyżej temperatury rekrystalizacji). Zakres ten zależy od składu chemicznego i metalu wyjściowego. Aby zwiększyć właściwości plastyczne metalu, korzystne jest jego maksymalne podgrzanie. Kucie należy zakończyć w najniższej temperaturze, w której odkształcenie jest jeszcze gorące i nie następuje hartowanie na zimno. Szybkość nagrzewania metalu zależy od przewodności cieplnej formy i wielkości przedmiotu obrabianego, temperatury pieca i położenia przedmiotu obrabianego w piecu. Czas nagrzewania przedmiotu obrabianego zależy od temperatury panującej w piecu, składu chemicznego przekroju przedmiotu obrabianego oraz jego umiejscowienia w piecu. Piece (gazowe, topiące) i elektryczne (kontaktowe i indukcyjne). Przy nagrzewaniu stosuje się nieutleniające metody ogrzewania: 1) ogrzewanie w kąpielach z roztopioną mieszaniną soli stosuje się w ograniczonym zakresie do nagrzewania małych detali do temperatury nie przekraczającej powyżej 1050 stopni 2) ogrzewanie w roztopionym szkle do temperatury 1300 stopni 3) ogrzewanie w piecach wypełnionych gazem ochronnym.

Diagram stanu naprężenia. Stan naprężenia charakteryzuje się układem naprężeń głównych w małej objętości izolowanej w odkształcalnym ciele. Przy całej różnorodności warunków obróbki ciśnieniowej w różnych częściach ciała odkształcalnego mogą powstawać następujące układy naprężeń głównych (naprężenia normalnie skierowane, działające we wzajemnie prostopadłych płaszczyznach, w których naprężenia styczne wynoszą zero) (ryc. 17.2): cztery objętościowe (A), trzy mieszkania(6) i dwa liniowe(V). Dla każdego rodzaju obróbki ciśnieniowej dominuje jeden z przedstawionych schematów.

Prasowanie, walcowanie, tłoczenie na gorąco, kucie charakteryzują się wszechstronną, nierównomierną kompresją. Ten schemat obciążenia jest najkorzystniejszy z punktu widzenia osiągnięcia maksymalnego stopnia odkształcenia plastycznego.

Podczas tłoczenia i ciągnienia blachy realizowany jest schemat dwustronnego ściskania z rozciąganiem.

W zależności od działających sił i stosunku ich wielkości ciało ulega deformacji. Zwykle nazywa się zbiór odkształceń zachodzących w różnych kierunkach w przestrzeni stan zdeformowany.

Schemat głównych odkształceń może dać wyobrażenie o charakterze zmiany struktury materiału źródłowego, kierunku wydłużenia granic ziaren i ziaren. Struktura nabiera charakteru linia po linii. Granice ziaren, zawarte w nich zanieczyszczenia i wtrącenia niemetaliczne są wyciągane, tworząc włókna (patrz ryc. 17.1). Te zmiany w odkształconym metalu można wykryć wizualnie po wytrawieniu, ponieważ mają one wymiary makroskopowe.

Po obróbce ciśnieniowej metal uzyskuje wyraźną anizotropię właściwości. Jednocześnie cechy wytrzymałościowe są

Ryż. 17.2.

A - wolumetryczny; B - płaski; V - liniowy opór tymczasowy, granica plastyczności w różnych kierunkach - zmiana mniejsza niż w przypadku tworzywa sztucznego - wydłużenie względne, udarność, a nawet odporność na zużycie.

Wszystkie wymienione cechy są większe w kierunku włókien niż w poprzek nich. Przy projektowaniu obciążonych części uzyskanych w wyniku odkształcenia plastycznego wskazane jest uwzględnienie powstałej anizotropii właściwości. W niektórych przypadkach uwzględnienie tych cech może znacznie zwiększyć trwałość części, a także zmniejszyć ich wagę.

Wpływ składu chemicznego i fazowego. Różne metale i ich stopy mają różne wskaźniki ciągliwości i w tym samym stopniu są odporne na odkształcenia plastyczne. Jednak czyste metale zawsze mają większą plastyczność niż ich roztwory stałe, a struktury jednofazowe są bardziej plastyczne niż dwufazowe, zwłaszcza jeśli fazy te różnią się właściwościami mechanicznymi. To samo dotyczy obecności trudno rozpuszczalnych związków chemicznych w metalach.

Wszelkie niejednorodności chemiczne, segregacje i rozpuszczone gazy znacznie zmniejszają podatność metalu na odkształcenia plastyczne, zwłaszcza w wysokich temperaturach.

W odniesieniu do stopów żelazowo-węglowych należy szczególnie podkreślić szkodliwe działanie nawet niewielkich ilości siarki i fosforu.

Wpływ temperatury. W niskich temperaturach plastyczność metalu zmniejsza się ze względu na zmniejszenie ruchliwości termicznej atomów. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta plastyczność i maleje odporność na odkształcenia (ryc. 17.3). Krzywe zmian ciągliwości i wytrzymałości nie zawsze są monotoniczne; Z reguły w zakresie temperatur przemian fazowych może wystąpić nieznaczny wzrost wytrzymałości i spadek właściwości plastycznych metali. Prawie wszystkie metale i stopy w zakresie temperatur zbliżonym do temperatury

Ryż. 173. Wpływ temperatury nagrzewania stali na jej właściwości plastyczne (e) i odporność na odkształcenia plastyczne (a b) lidusa objawia się gwałtownym spadkiem właściwości plastycznych – tzw. temperaturowym zakresem kruchości (TIB). W tym zakresie właściwości plastyczne są bliskie zeru. Wyjaśnia to fakt, że w tych temperaturach granice ziaren i znajdujące się tam warstwy międzykrystaliczne, w tym topliwe zanieczyszczenia, miękną lub topią się, a nawet niewielkie odkształcenie prowadzi do ich zniszczenia. Im czystszy metal, tym krótszy jest zakres temperatur stanu kruchego i im bliżej jest temperatury solidusu równowagowego.

Wpływ szybkości odkształcenia. Szybkość odkształcania materiału podczas obróbki ciśnieniowej w dużej mierze zależy od prędkości ruchu narzędzia odkształcającego, choć nie jest z nią tożsama. Bardziej słuszne byłoby przyjęcie szybkości odkształcenia jako wartości względnej zmiany wielkości ciała w jednostce czasu w kierunku działającej siły, tj.

gdzie a cf jest średnią prędkością narzędzia podczas odkształcania;H c p - średnia wartość odkształcenia.

Zazwyczaj średnia szybkość odkształcania dla różnych procesów obróbki ciśnieniowej (Tabela 17.1) waha się w zakresie KG 12 - 10-V 1.

Wpływ szybkości odkształcania na plastyczność metalu jest niejednoznaczny. Podczas obróbki pod ciśnieniem w stanie gorącym wzrost szybkości odkształcania zmniejsza plastyczność metalu. Jest to szczególnie prawdziwe podczas obróbki stopów magnezu i miedzi oraz stali wysokostopowych. Mniej zauważalny jest negatywny wpływ zwiększenia prędkości odkształcania przy obróbce stopów aluminium, stali niskostopowych i węglowych.

Podczas obróbki pod ciśnieniem w stanie zimnym wzrost szybkości odkształcania powyżej pewnych wartości prowadzi do wzrostu

Tabela 17.1

Średnie szybkości odkształcenia dla różnych typów urządzeń formujących

zmiana temperatury obrabianego metalu w wyniku uwolnienia znacznego ciepła tarcia na płaszczyznach ślizgowych, które nie ma czasu rozprzestrzenić się w przestrzeń. Wzrost temperatury prowadzi do zmiękczenia i zwiększenia właściwości plastycznych. Efekt ten może być bardzo znaczący. Przykładowo podczas obróbki ciśnieniowej przy użyciu urządzeń wybuchowych można uzyskać bardzo duże odkształcenia plastyczne zimnego metalu.

Pytania testowe i zadania

• 1. Jaki jest mechanizm odkształcenia plastycznego?
• 2. Jak obecność dyslokacji wpływa na odporność na odkształcenia plastyczne?
• 3. Porównać właściwości metalu odlewanego i metalu poddanego odkształceniu plastycznemu.
• 4. W jakim schemacie obciążenia można uzyskać maksymalną wartość odkształcenia plastycznego?
• 5. W jakim zakresie temperatur mieści się zakres temperatur kruchości i co wyjaśnia spadek właściwości plastycznych metalu w tym zakresie?

• 1. Surowce dla hutnictwa: ruda, topniki, materiały ogniotrwałe, paliwo; sposoby podwyższania temperatury spalania paliwa hutniczego. Podaj definicje i przykłady wzorów chemicznych.
• 2. Istota procesów żużlowania; rola żużli i topników w hutnictwie (na przykładzie wytapiania wielkopiecowego).
• 3. Reakcje redoks w metalurgii (na przykładzie produkcji żelaza i stali).
• 4. Istota procesu wielkopiecowego; materiały wyjściowe do produkcji żeliwa, wyroby wielkopiecowe, ocena sprawności wielkiego pieca. Schemat i zasada działania wielkiego pieca.
• 5. Stal. Istota procesu wytwarzania stali poprzez bezpośrednią redukcję żelaza z rudy. Podaj przykłady reakcji chemicznych redukcji podczas bezpośredniej redukcji żelaza z rudy.
• 6. Istota procesu przeróbki żeliwa w stal. Charakterystyka porównawcza głównych metod produkcji stali: w konwertorach, w paleniskach otwartych, w piecach elektrycznych.
• 7.Tlenowa metoda produkcji stali: surowce, technologia, wskaźniki techniczno-ekonomiczne. Schemat konwertera tlenu.
• 8. Otwarta metoda produkcji stali: surowce, technologia, wskaźniki techniczne i ekonomiczne. Schemat pieca otwartego.
• 9. Topienie stali w piecach elektrycznych: istota procesu, materiały wyjściowe, zalety, zakres zastosowania. Schemat pieca elektrycznego do wytopu stali.
• 11. Odlewanie stali, odlewanie do form, odlewanie ciągłe, konstrukcja wlewka stalowego. Schematy odlewania do formy, schemat ciągłego odlewania stali, schematy wlewków stali spokojnej i wrzącej.
• 12. Klasyfikacja odlewów i metody odlewania ze względu na skalę produkcji i charakterystykę technologiczną (przykłady odlewania w formach jednorazowych i trwałych).
• 13. Właściwości odlewnicze stopów: płynność, skurcz, zwilżalność, absorpcja gazów, reaktywność chemiczna, segregacja. Porównanie właściwości odlewniczych stali i żeliwa.
• 14. Podstawowe stopy odlewnicze: żeliwo, silumin, brąz, stal; związek ich właściwości odlewniczych z technologią wytwarzania i jakością wyrobów odlewniczych.
• 15. Odlewanie w formach piaskowych: projektowanie form, urządzenia odlewnicze, materiały formierskie, zakres zastosowań. Zalety i wady odlewania piaskowego.
• 16. Odlewanie w formach skorupowych: materiały źródłowe, technologia wytwarzania skorup, zakres metody. Schemat uzyskania odlewu. Zalety i wady odlewania skorupowego.
• 18. Odlewanie na zimno: wymagania dotyczące formy i odlewów na zimno, wyłożone formy na zimno; obszar zastosowania procesu. Schemat ideowy formy chłodzącej. Zalety i wady prasy.
• 19. Formowanie wtryskowe: istota procesu, obszar zastosowania. Schemat ideowy formy wtryskowej. Zalety i wady procesu.
• 20. Odlewanie odśrodkowe: istota procesu, obszar zastosowania, zalety i wady. Schemat ideowy odlewania odśrodkowego.
• 21. Charakterystyka głównych metod otrzymywania profili mechanicznych; ich cechy porównawcze (walcowanie, prasowanie, ciągnienie). Schematyczne diagramy tych procesów.
• 22. Pojęcie obróbki plastycznej na gorąco i na zimno. Hartowanie i rekrystalizacja. Zmiany właściwości mechanicznych podczas hartowania na zimno i późniejszego ogrzewania.
• 23. Plastyczność metali, wpływ na plastyczność składu chemicznego, temperatura ogrzewania, wzorce stanów naprężeń, szybkość odkształcania.
• 24.Podstawowe prawa obróbki ciśnieniowej: stałość objętości najmniejszego oporu, podobieństwo; stosując je w praktyce.
• 26. Walcowanie metali
• 27. Kucie. Obszar zastosowania
• Pytanie 29.
• Pytanie 30.
• 33. Spawanie łukiem argonowym: schematy i odmiany, obszar zastosowania.
• 34. Automatyczne i zmechanizowane spawanie łukiem krytym: zasady, materiały spawalnicze, zalety procesu i zastosowania.
• 36. Procesy metalurgiczne podczas spawania: dysocjacja substancji, nasycanie metalu o, n, h, procesy odtleniania, żużlowanie, rafinacja metalu spoiny.
• 37. Materiały spawalnicze.
• 38. Procesy termiczne
• 39. zgrzewanie kontaktowe
• 40. Istota procesu i materiały do ​​lutowania
• 45. Siły tnące
• 49) Główne części konstrukcyjne narzędzi skrawających do metalu. Główne powierzchnie i krawędzie narzędzia tokarskiego.
• 50. Wyznaczanie kątów narzędzi tokarskich w statycznym układzie współrzędnych, ich przeznaczenie i wpływ na proces skrawania.
• 51. Materiały narzędziowe: stale narzędziowe, stopy twarde, ceramika skrawająca, supertwarde materiały narzędziowe. Ich przeznaczenie i przeznaczenie.
• Stale narzędziowe
• Twarde stopy metalowo-ceramiczne
• Gatunki węglika pokrywanego
• Trwałość narzędzi skrawających do metalu
• Dopuszczalna prędkość skrawania metalu
• 55. Ogólna budowa głównych podzespołów uniwersalnych maszyn do cięcia metalu: układy nośne, napędy ruchu, części robocze i układy pomocnicze. Główne składniki
• Systemy nośne MS
• Główne napędy ruchu (PGD)
• Siłowniki
• Systemy wspomagające
• 57. Kinematyczny charakter napędów maszyn
• 61. Parametry trybu skrawania na tokarkach i kolejność ustalania ich racjonalnej kombinacji.
• 65. Wiercenie. Główne typy wiertarek i ich przeznaczenie. Parametry trybu skrawania podczas wiercenia (V, s, t, to) i kolejność ich racjonalnej kombinacji.

• Plastikowy- zdolność metalu do przyjęcia nowego kształtu pod obciążeniem bez zapadania się.

  Plastyczność metali określa się również za pomocą próby rozciągania. Właściwość ta objawia się tym, że pod wpływem obciążenia próbki różnych metali wydłużają się w różnym stopniu, a ich przekrój zmniejsza się. Im bardziej próbka może się wydłużyć i zwęzić jej przekrój poprzeczny, tym bardziej plastyczny jest metal próbki.

  W warunkach obróbki plastycznej metalu na plastyczność wpływa wiele czynników: skład i struktura odkształcanego metalu, charakter stanu naprężenia podczas odkształcania, nierównomierność odkształcania, szybkość odkształcania, temperatura odkształcania itp. Zmieniając pewne czynniki, plastyczność można zmienić.

  1.Skład i struktura metalu. Plastyczność zależy bezpośrednio od składu chemicznego materiału. Wraz ze wzrostem zawartości węgla w stali plastyczność maleje. Pierwiastki tworzące stop jako zanieczyszczenia mają ogromny wpływ. Cyna, antymon, ołów, siarka nie rozpuszczają się w metalu i znajdujące się na granicach ziaren osłabiają wiązania między nimi. Temperatura topnienia tych pierwiastków jest niska; po podgrzaniu w wyniku odkształcenia na gorąco topią się, co prowadzi do utraty ciągliwości.

  2.Wpływ temperatury jest niejednoznaczny. Stale niskowęglowe i średniowęglowe stają się bardziej plastyczne wraz ze wzrostem temperatury (1). Stale wysokostopowe mają większą ciągliwość na zimno (2). W przypadku stali łożyskowych plastyczność jest prawie niezależna od temperatury (3) . Niektóre stopy mogą mieć zakres zwiększonej ciągliwości (4). Żelazo przemysłowe w zakresie 800...1000 0 C charakteryzuje się obniżeniem właściwości plastycznych (5). W temperaturach bliskich temperatury topnienia plastyczność gwałtownie spada z powodu możliwego przegrzania i wypalenia.

  3.Charakter stanu naprężenia. Ten sam materiał wykazuje różną plastyczność, gdy zmienia się układ stanu naprężenia. Wszechstronny schemat ściskania jest najkorzystniejszy dla przejawu właściwości plastycznych, ponieważ w tym przypadku odkształcenie międzykrystaliczne jest utrudnione, a wszelkie odkształcenia powstają w wyniku odkształceń wewnątrzkrystalicznych. Pojawienie się naprężeń rozciągających w obwodzie zmniejsza plastyczność. Najniższą plastyczność obserwuje się w schemacie naprężenia wszechstronnego.

  4. Szybkość odkształcenia. Wraz ze wzrostem szybkości odkształcania w warunkach odkształcenia na gorąco plastyczność maleje. Istniejąca nierównomierność odkształcenia powoduje powstawanie dodatkowych naprężeń, które ustępują tylko wtedy, gdy szybkość procesów zmiękczania jest nie mniejsza niż szybkość odkształcania.

  Plastyczność zależy od stanu strukturalnego metalu, szczególnie podczas odkształcania na gorąco. Heterogeniczność mikrostruktury zmniejsza plastyczność. Stopy jednofazowe, przy innych parametrach niezmiennych, są zawsze bardziej plastyczne niż stopy dwufazowe. Fazy ​​​​mają nierówne właściwości mechaniczne, a odkształcenie jest nierównomierne. Metale drobnoziarniste są bardziej plastyczne niż gruboziarniste. Metal wlewków jest mniej ciągliwy niż metal walcowanego lub kutego kęsa, ponieważ struktura odlewu ma wyraźną niejednorodność ziaren, wtrąceń i innych wad.

Nadplastyczność nie jest właściwością żadnych specjalnych stopów i przy odpowiednim przygotowaniu konstrukcji oraz w określonych warunkach odkształcenia objawia się dużą liczbą stopów poddanych obróbce ciśnieniowej.

Znanych jest wiele stopów na bazie magnezu, aluminium, miedzi, tytanu i żelaza, których odkształcenie jest możliwe w warunkach superplastyczności.

Nadplastyczność może wystąpić tylko pod warunkiem, że podczas odkształcania (rozciągania próbki) nie powstają lokalne odkształcenia.

W przypadku zlokalizowania odkształcenia w próbce następuje miejscowe ścieńczenie szyjki, które stosunkowo szybko ulega zniszczeniu.

W przypadku idealnie lepkich (newtonowskich) ciał stałych m = 1 i wydłużeniu nie powinno towarzyszyć przewężanie. W przypadku zwykłego odkształcenia plastycznego t< 0,2, а в условиях сверхпластической деформации т >0,3 (zwykle 0,4-0,7).

Gdy w trakcie odkształcania nadplastycznego rozpoczyna się przewężanie, w tym odcinku próbki wzrasta e, a ze względu na dużą wartość m wzrastają opory przepływu a, dzięki czemu przewężanie zatrzymuje się. Proces ten jest powtarzany w sposób ciągły, w wyniku czego powstaje tzw. szyjka erozji, która przemieszcza się wzdłuż próbki bez powodowania miejscowego ściskania. Przy takim quasi-równomiernym odkształceniu przy rozciąganiu próbki uzyskuje się bardzo duże wydłużenia.

Proces odkształcenia superplastycznego

Strukturalne odkształcenie nadplastyczne następuje głównie na skutek przesuwania się granic ziaren, chociaż w pewnym stopniu występuje również przesuwanie dyslokacji wewnątrzkrystalicznej.

Problemem stworzenia przemysłowego konstrukcyjnego materiału nadplastycznego jest przede wszystkim otrzymanie ultradrobnych ziaren równoosiowych i zabezpieczenie ich podczas odkształcenia superplastycznego.

Stabilizację wielkości ziaren osiąga się: 1) stosując stopy dwufazowe o objętościowym stosunku faz 1:1; w tym przypadku następuje maksymalne rozwinięcie powierzchni międzyfazowej, co zapewnia wzajemne hamowanie wzrostu ziaren fazowych; 2) zastosowanie rozproszonych wydzieleń, które stanowią barierę dla przemieszczania się granic ziaren. Obecnie coraz częściej do obróbki stosuje się cynk-aluminium w stanie nadplastyczności.
wysokostopowy TsA22 (22% Al), stopy tytanu, stopy dwufazowe miedzi i cynku (mosiądz), stopy aluminium składające się z roztworu a i rozproszonych cząstek Al 3 Zr i inne.

Zjawisko nadplastyczności w przemyśle wykorzystywane jest w objętościowym tłoczeniu izotermicznym i formowaniu pneumatycznym. Nadplastyczność pozwala w procesie tłoczenia na produkcję części o skomplikowanych kształtach w jednej operacji, zwiększa stopień wykorzystania metalu oraz zmniejsza pracochłonność i koszty wytwarzania produktów. Wadą jest konieczność nagrzewania matryc do temperatury obróbki oraz mała szybkość odkształcania.