физические методы исследования отпуска в сталях

В качестве примера рассмотрим применение калориметрии для изучения распада мартенсита в углеродистых сталях и в безугле- родистых сплавах на железоникелевой основе [10].
Методы обратной калориметрии используют при изучении необратимых процессов. При обратной калориметрии холодный образец помещают в специальную установку и медленно нагревают, измеряя количество теплоты, затрачиваемой на нагревание. Этот метод применяют для исследования отпуска закаленной стали, в которой при нагревании в калориметре выделяется скрытая теплота закалки. Она учитывается при расчете.
Температурная зависимость кажущейся теплоемкости закаленных углеродистых сталей существенно зависит от содержания углерода в исходном мартенсите (рис. 4).













Рисунок 4 – Температурная зависимость кажущейся теплоемкости нелегированных сталей с различным содержанием углерода: 1 - после закалки; 2 - после закалки с последующим отпуском при 250 °С

Снижению кажущейся теплоемкости С ' соответствует выделение теплоты в образце вследствие протекания процессов отпуска. В высокоуглеродистой стали наблюдались значительные тепловые эффекты - при 150 °С первая стадия отпуска и в интервале от 200 до 350 °С наложение эффектов второй стадии отпуска и распада остаточного аустенита. В низкоуглеродистой стали эффекты, связанные с первой стадией отпуска и распадом остаточного аустенита, отсутствуют. Предварительный отпуск при 250 °С резко уменьшает тепловыделение при последующем нагреве в калориметре высокоуглеродистой стали и мало сказывается на стали с 0,22 % С. При нагреве отпущенных сталей выделение теплоты в интервале от 250 до 385 °С мало зависит от содержания углерода в стали и близко к тепловому эффекту в неотпущенной низкоуглеродистой стали. Это свидетельствует о сохранении в а-растворе после отпуска при 250 °С около 0,2 % углерода.
В практически безуглеродистых сплавах Ре-М-Ті, Ре-№-А1 мартенсит обладает невысокой твердостью. При нагреве таких закаленных сталей в область 300...600°С твердость повышается, достигая максимума около 500 °С. Старение этих сталей обусловлено распадом мартенсита с образованием интерметаллидов. Калориметрические измерения показали (рис. 5), что старение сплава на основе железа + 7,75 % никеля с алюминием происходит в две стадии, чему соответствуют два минимума на кривой Ср'(і) . Кривая Ср (і) сплава с титаном имеет три минимума, следовательно, старение этого сплава протекает в три стадии. При одновременном легировании железоникелевого сплава титаном и алюминием старение протекает в две стадии.
Отсутствие тепловых эффектов при повторных нагревах образцов означает, что процессы распада мартенсита полностью или почти полностью завершились при первом нагреве.
Выяснение механизма старения и природы выделяющихся фаз не может быть достигнуто только с помощью калориметрии. Для достижения этого необходимо привлечение других, прежде всего структурных, методов исследования.


.








а) б) в)
Рисунок 5 – Температурная зависимость кажущейся теплоемкости сплавов на основе Ре + 7,75 % N1, содержащих 1,5 % А1 (а), 1 % Т1 (б), 1,45 % А1 и 1,75 % 11 (в): 1 - первый нагрев закаленного образца, 2 - второй нагрев

Аномалии температурной зависимости теплоемкости наблюдаются и при магнитных превращениях, не сопровождающихся изменением кристаллической решетки. Эти аномалии проявляются в форме резкого пика теплоемкости в непосредственной близости к температуре Кюри, при которой ферромагнитные свойства исчезают и тело становится парамагнетиком (рис. 6). Отчетливо видна ферромагнитная аномалия теплоемкости в окрестности точки Кюри.









Рисунок 6 – Температурная зависимость теплоемкости никеля

Заключение

Итак, в заключении необходимо отметить, что в цель и задачи, поставленные во введении данного реферата, достигнуты. В процессе написания данного реферата изучены основные физические методы исследования отпуска в сталях. Дано четкое определение отпуска и отпускной хрупкости, проанализированы основные физические методы исследования отпуска в сталях.
Так же в процессе работы определены возможные варианты повышения вязкости в случае возникновения отпускной хрупкости. Так же было установлено, что применение отпуска при термообработке является необходимой процедурой для повышения качества готовой продукции.
В процессе изучения физических методов исследования отпуска в сталях было установлено, что самым наиболее чаще применяемым методом является магнитный анализ. При этом определено, что измерение суммы градиентов, которые были получены или после окончания намагничивающего и размагничивающего импульсов, или после окончания двух разных по амплитуде размагничивающих импульсов, устраняют неоднозначность и повышают чувствительность контроля структурного состояния изделий машиностроения из среднеуглеродистых сталей, подвергнутых отпуску после закалки.
Установлено, что с магнитный анализ определяет число ферромагнитных карбидных фаз в стали. При некоторых условиях возможно определение их объемного содержания и намагниченности насыщения.
Магнитный анализ удобен для изучения кинетики распада остаточного аустенита. В легированных сталях магнитный анализ позволяет проследить за перераспределением компонентов стали между а-раствором и карбидными фазами (качественно)
Было также определено, что помимо отпуска, одного из видов термической обработки сталей, повышению уровня ударной вязкости способствует также легирование и модифицирование


Список использованной литературы

Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1986. — 544 с.
Ю.П. Солнцев, Е.И. Пряхин. Материаловедение. Учебник для ВУЗов. – Издание 3-е. – СПб.: Химиздат. – 2004. – 736 с.
Мозберг Р.К. Материаловедение. Учеб. пособие. — 2-е изд., перераб. — М.: Высш. шк. , 1991. — 448 с.
Материаловедение: учебное пособие / Ю.П. Егоров, Ю.М. Лозинский, Е.И. Марр и др.; Под ред. А.Г. Багинского; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 100 с.
Нохрина О.И.Легирование и модифицирование стали с использованием природных и техногенных материалов: монография / О.И. Нохрина, И.Д. Рожихина, В.И. Дмитриенко, М.А. Платонов; Юргинский технологический институт. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 320 с.
Физические методы исследования [Электронный ресурс]. – Режим доступа :  http://imetal.in.ua/metallovedenie-i-termicheskaya-obrabotka/fizicheskie-metody-issledovaniya/, свободный. – Загл. с экрана.
Воронин, С. В. Физические свойства металлов. Конспект лекций. Ч. 1 [Электронный ресурс] : электрон, учеб, пособие / С. В. Воронин, В. Д. Юшин, Г. 3. Бунова; Минобрнауки России, Самар, гос. аэрокосм, ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т). - Электрон, текстовые и граф. дан.(1,04 Мбайт). - Самара, 2012. – 48 с.
В. Ф. Матюк, В. А. Бурак. Контроль качества отпуска закаленных изделий из конструкционных среднеутлеродистых сталей импульсным магнитным методом// Заводская лаборатория. Диагностика материалов №09 том 77. 2011. С. 31-36
Щербинин В. Е., Горкунов Э. С. Магнитный контроль качества материалов. — Екатеринбург: УрО РАН, ИФМ, 1996.— 265 с.
Журавлёв Л.Г., Филатов В.И. Физические методы исследования металлов и сплавов: Учебное пособие для студентов металлургических специальностей. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004. - 157 с.









23