4 rozA 7-11-02 19:48 Page 251 q
Wydłużenie ziarn polikryształu podczas pełzania dyfuzyjnego jest wywołane przez:
tworzenie się źródeł i ujść wakansów,
występowanie strumienia dyfuzyjnego między źródłami i ujściami wakansów. Obydwa procesy występują seryjnie, a szybkość pełzania zależy od wolniejszego z nich.
251
niezbędne
Rysunek 4.37
Schemat modelu płaszcza i rdzenia odkształcenia granic ziarn w metalach polikrystalicznych (a+c) i modelu akomodacji poślizgu po granicach ziarn ABC (d+f), c) ruch dyslokacji przez wspinanie i poślizg w płaszczu, d) w punkcie styku trzech ziarn, e) dyfuzja wzdłuż granicy ziarn
Klasyczne modele pełzania dyfuzyjnego poprzez ziarna (Nabarro-Herringa) i po granicach ziarn (Coble) opierają się na założeniu, że granice ziarn są doskonałymi źródłami i ujściami wakansów, a uśredniona dyfuzja wakansów ze źródeł do ujść jest procesem kontrolującym szybkość pełzania. W takim przypadku przyłożone naprężenie w całości winno wpływać na potencjał chemiczny wakansów decydujący o strumieniu dyfuzyjnym wywołującym pełzanie. Szybkość pełzania jest jednak niższa, co wskazuje, że jedynie część przyłożonego naprężenia wpływa na ten potencjał chemiczny wakansów, a granice ziarn nie są doskonałymi źródłami i ujściami wakansów. Emisja i absorpcja wakansów przez granice ziarn związane są z ruchem dyslokacji granic ziarn. Wektor Burgersa tych dyslokacji ma składową leżącą w płaszczyźnie granicy ziarn oraz drugą do niej prostopadłą. Dyslokacje granic ziarn mogą się poruszać jedynie w płaszczyźnie granicy ziarn w wyniku kombinacji ruchów konserwatywnego i niekonserwatywnego, tzn. poślizgu i wspinania. Niekonserwatywny ruch dyslokacji granic ziarn jest związany z emisją lub absorpcją wakansów, czyli z procesami niezbędnymi dla pełzania dyfuzyjnego. Konserwatywny ruch tych dyslokacji wywołuje poślizg po granicach ziarn. Mechanizmy
4.5. Odkształcenie plastyczne metali na gorąco
poślizgu po granicach ziarn oraz pełzania dyfuzyjnego współdziałają zatem ze sobą i dlatego nie mogą występować niezależnie. Zwykle warunkiem pełzania dyfuzyjnego jest poślizg po granicach ziarn akomodowany również poślizgiem dyslokacji.
KAWITACJA MIĘDZYKRYSTALICZNA
W przypadku, gdy akomodacja poślizgu po granicach ziarn nie zachodzi lub jest niedostateczna, dochodzi do naruszenia spójności metalu w wyniku kawitacji międzykrystalicznej polegającej na utworzeniu pustek lub szczelin na granicach ziarn. Tworzenie się pustek i szczelin na granicach ziarn można więc również traktować jako mechanizm akomodacji poślizgów po granicach ziarn, niezapewniają- cy jednak spójności metalu.
4.6. Obróbka cieplna stali
4.6.1. Klasyfikacja obróbki cieplnej
DEFINICJA OBRÓBKI CIEPLNEJ
Obróbka cieplna jest dziedziną technologii obejmującą zespół zabiegów wywołujących polepszenie własności mechanicznych i fizyczno-chemicznych metali i stopów, powodowane zmianami struktury w stanie stałym w wyniku zmian temperatury, czasu oraz działania ośrodka.
obróbka cieplna zwykła
wyżar
zanie
harto i odpus
wanie zczanie
przes i star
ycanie zenie
bez przemiany alotropowej
z przemianą alotropową
hartowanie
odpuszczanie
przesycanie
starzenie
ujednorodniające
rekrystalizujące
martenzytyczne
utwardzanie wydzieleniowe
odprężające
bainityczne
normalizujące
zupełne
stabilizujące
zmiękczające
objętościowe
powierzchniowe
izotermiczne
utwardzanie cieplne
Rysunek 4.38
ulepszanie cieplne
Klasyfikacja obróbki cieplnej zwykłej
RODZAJE OBRÓBKI CIEPLNEJ
Ze względu na czynniki wpływające na kształtowanie struktury i własności metali i stopów można wyróżnić następujące rodzaje obróbki cieplnej:
■ obróbkę cieplną zwykłą,
obróbkę cieplno-mechaniczną (zwaną także obróbką cieplno-plastyczną),
■ obróbkę cieplno-chemiczną,
■ obróbkę cieplno-magnetyczną.
W przypadku obróbki cieplnej zwykłej zmiany struktury i własności są spowodowane głównie zmianami temperatury i czasu.
W obróbce cieplno-mechanicznej (cieplno-plastycznej) na własności obrabianego materiału wpływa ponadto odkształcenie plastyczne.
Podczas obróbki cieplno-chemicznej istotny wpływ na skład chemiczny, strukturę i własności warstwy wierzchniej wywiera także ośrodek, w którym odbywa się obróbka.
W obróbce cieplno-magnetycznej istotne znaczenie odgrywa natomiast pole magnetyczne.
Rysunek 4.39
Klasyfikacja innych
Klasyfikację obróbki cieplnej przedstawiono na rysunkach 4.38 i 4.39. Bardziej szczegółowe informacje na ten temat podano w PN-93/H-01200. Terminologię związaną z obróbką cieplną stopów żelaza zawiera PN-EN 10052:1999.
metodami technologicznymi
4.6.2. Operacje i zabiegi obróbki cieplnej
ZABIEGI JAKO CZĘŚCI OPERACJI OBRÓBKI CIEPLNEJ
Operacja obróbki cieplnej jest częścią procesu technologicznego, wykonywaną w sposób ciągły, przeważnie na jednym stanowisku roboczym (rys. 4.40). Częściami operacji obróbki cieplnej są zabiegi obróbki cieplnej (rys. 4.41).
Do najważniejszych zabiegów obróbki cieplnej należą (rys. 4.40):
■ nagrzewanie,
■ wygrzewanie,
■ chłodzenie. Nagrzewanie jest ciągłym lub stopniowym podwyższaniem temperatury elementu obrabianego cieplnie. Wygrzewanie polega na wytrzymaniu elementu obrabianego cieplnie w docelowej lub pośredniej temperaturze. Chłodzenie to ciągłe lub stopniowe obniżanie temperatury elementu. Chłodzenie z małą szybkością jest nazywane studzeniem, natomiast z szybkością dużą - oziębianiem. Wytrzymanie elementu obrabianego cieplnie w pośredniej lub docelowej temperaturze podczas chłodzenia jest na-
Rysunek 4.40 zywane wychładzaniem (rys. 4.41).
chłodzenie
CZAS, t
Zmiany temperatury podczas operacji obróbki cieplnej
i 3
DC Ul
a
2
Ul
Rysunek 4.41
S
2 Ul
Zabiegi obróbki cieplnej
255
4 rozA 7-11-02 19:48 Page 255 ę
)
Poligonizacja i rekrystalizacja
.IV i;*.' Ł
£ r "'i M * -1
'•M 4 Ul' .'V 'l' pr
i-\ //eJ( r
•// " tM/"®
I ł * M / V jŁ '"i I \ y-ll f-*1
V9BEH T a P № *
'j'.1- « .jl^ir
8
Struktura 1) odkształconej plastycznie na zimno z 60% gniotem stali typu X8CrTi17, pow. 800x; 2) ferrytu z węglikami typu M23C6 w cienkiej folii ze stali typu X10Cr17 odkształconej plastycznie na zimno z 60% gniotem, pow. 18000x; 3) zrekrystalizowana w cienkiej folii ze stali typu X8CrTi17, pow. 42000x; 4) zarodków rekrystalizacji w spoligonizowanej osnowie w cienkiej folii ze stali typu X10Cr17, pow. 11000x; 5) zrekrystalizowanego ziarna w spoligonizowanej osnowie w cienkiej folii ze stali typu X8CrTi17, pow. 10000x; 6) frontu rekrystalizacji w cienkiej folii ze stali typu X8CrTi17, pow. 28000x; 7) granicy szeroko- kątowej blokowanej przez węgliki typu M23C6 w zrekrystalizowanej osnowie w cienkiej folii ze stali typu X10Cr17, pow. 12000x; 8) całkowicie zrekrystalizowanej osnowy w cienkiej folii ze stali typu X10Cr17, pow. 1800x
Martenzyt i bainit w stalach
■
4.7....
dzikus21