Отдых в материаловедении это

Обновлено: 10.01.2025

ВОЗВРАТ - частичное восстановление кристаллической структуры и свойств при нагреве наклепанного металла при нагреве ниже температуры рекристаллизации; микроструктура (размер и форма зерен) при этом не изменяется

ОТДЫХ - стадия возврата, протекающая при небольшом нагреве (0.1 - 0.2) Тпл и сопровождающаяся уменьшением концентрации точечных и линейных дефектов

ПОЛИГОНИЗАЦИЯ - стадия возврата, при которой происходит перераспределение дислокаций, приводящее к образованию полигонов в деформированных кристаллах; протекает при температуре 0.25. 0.35 Тпл; наблюдается после малых пластических деформаций у некоторых металлов: у сплавов алюминия, железа, молибдена. ; уменьшает прочность и твердость

ПОЛИГОНЫ - субзерна, свободные от дислокаций; такая блочная структура очень устойчива и сохраняется почти до температуры плавления; препятствуют началу рекристаллизации

РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ - процесс зарождения и роста новых равновесных зерен при нагреве наклепанного металла; первичная, собирательная и вторичная

УСЛОВИЯ ДЛЯ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ - степень деформации материала больше критической, отсутствие полигонов и нагрев выше температуры рекристаллизации

СТЕПЕНЬ ДЕФОРМАЦИИ - выраженный в процентах показатель пластической деформации, определяется как и относительное сужение отношением разности исходной и конечной площадей поперечного сечения изделия к исходной площади

КРИТИЧЕСКАЯ СТЕПЕНЬ ДЕФОРМАЦИИ - минимальная степень деформации, после которой возможна рекристаллизация; лежит в пределах 2. 8% (для железа и меди 5%)

ПЕРВИЧНАЯ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ начинается при температуре рекристаллизации и заканчивается полным замещением деформированных зерен новыми зернами; полностью снимает наклеп; обеспечивает получение равновесной структуры

СОБИРАТЕЛЬНАЯ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ - процесс роста зерен, образовавшихся при первичной рекристаллизации; наблюдается при дальнейшем увеличении температуры

ВТОРИЧНАЯ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ - рекристаллизация, при которой происходит аномальный рост зерен; наблюдается при чрезмерном нагреве и слишком длительной выдержке; ухудшает пластичность и вязкость

ТЕМПЕРАТУРА РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ - минимальная температура, при которой может начаться процесс рекристаллизации; для металлов технической чистоты составляет 30. 40% от температуры плавления (для алюминия, меди и железа 100, 210 и 450 °С соответственно)

ХОЛОДНАЯ ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ - деформация, осуществляемая при температурах ниже температуры рекристаллизации; материал запасает до 10% энергии, затраченной на деформацию и переходит в метастабильное состояние

ГОРЯЧАЯ ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ проводится при температурах выше температуры рекристаллизации; наклепом не сопровождается, т.к. параллельно идет процесс динамической рекристаллизации

ЗАКАЛКА - вид термообработки, заключающийся в нагреве выше температур фазовых превращений, выдержке и охлаждении со скоростью большей критической; возможна, если сплав имеет фазовые превращения в твердом состоянии (полиморфные превращения, эвтектоидная реакция, переменная растворимость); цель - получение метастабильной структуры (пересыщенный твердый раствор. )

ПЕРЕСЫЩЕННЫЙ РАСТВОР - раствор, концентрация растворенного компонента в котором выше равновесной при данной температуре; м.б. зафиксирован быстрым охлаждением

КРИТИЧЕСКАЯ СКОРОСТЬ ЗАКАЛКИ - минимальная скорость охлаждения, при которой еще подавляется распад пересыщенного твердого раствора

ПОЛНАЯ ЗАКАЛКА предусматривает нагрев гетерогенных сплавов до гомогенного состояния

НЕПОЛНАЯ ЗАКАЛКА предусматривает нагрев гетерогенных сплавов выше температуры начала первого фазового превращения, но ниже температуры его завершения (не достигая гомогенной области)

Отдых металлов

отдых металлов — начальная стадия процесса возврата деформированного металла, протекающая при низкотемпературном нагреве (до 0,2 tпл) и связанная с перераспределением точечных дефектов и дислокаций, а также с частичной релаксацией напряжений … Энциклопедический словарь

ОТДЫХ — металлов начальная стадия процесса возврата деформированного металла, протекающая при низкотемпературном нагреве (до 0,2tпл) и связанная с перераспределением точечных дефектов и дислокаций, а также с частичной релаксацией напряжений … Большой Энциклопедический словарь

ОТДЫХ — металлов начальная стадия возврата. Осн. процесс при О. уменьшение концентрации вакансий, возросшей в результате пластич. деформации … Большой энциклопедический политехнический словарь

Металловедение — наука, изучающая связи состава, строения и свойств металлов и сплавов, а также закономерности их изменения при тепловых, механических, физико химических и др. видах воздействия. М. научная основа изысканий состава, способов изготовления и … Большая советская энциклопедия

Вопрос 1 Краткий исторический обзор применения металлических и неметаллических сплавов.

Вся история человечества связана с освоением различных материалов: каменный век сменился медно-каменным, затем бронзовым и железными веками. На очереди аллюминиевый век, так как запасы алюминия в земной коре значительно превосходят железо. Изготовив первые орудие труда из камня, человек освоил плавление и литье меди, оловянной бронзы. Открытии коксования угля способствовало ускоренному развитию плавки чугуна, затем чугун превращали в сталь. Научные открытия в области химии и металловедения способствовали созданию новых сплавов. После открытия бензола, появился бакелит. Бакелит стал первым продуктом производства пластических масс.

Материаловедение

Знание структуры и свойств материалов приводит к созданию принципиально новых продуктов и даже отраслей индустрии. Однако и классические отрасли также широко используют знания, полученные учёными-материаловедами для нововведений, устранения проблем, расширения ассортимента продукции, повышения безопасности и понижения стоимости производства. Эти нововведения были сделаны для процессов литья, проката стали, сварки, роста кристаллов, приготовления тонких плёнок, обжига, дутья стекла и др.

Отдых (металлов)

О́тдых металлов, начальная стадия процесса возврата деформированного металла, протекающая при низкотемпературном нагреве до 0, 2 Тпл (где Тпл — абсолютная температура плавления металла) и связанная с перераспределением точечных дефектов и дислокаций, а также с частичной релаксацией упругих напряжений. Примеси внедрения и в меньшей мере примеси замещения тормозят отдых металлов. Отдых металлов сопровождается восстановлением ряда физических деформированных материалов, они приближаются к тем, которые были до деформации: снимается примерно до 70% прироста электросопротивления и до 50% уменьшения плотности, вызванных деформацией (полностью эти свойства восстанавливаются на стадии рекристаллизации). Отдых более слабо влияет на механические свойства металлов и сплавов, на стадии отдыха заметного изменения структуры металла не происходит.

Снятие искажений в металле при отдыхе происходит за счет пластических сдвигов внутри кристаллитов и отчасти за счет диффузии и сопровождается небольшим выделением тепла, в которое переходит энергия, освобождаемая при снятии искажений. С течением времени интенсивность протекания отдыха при неизменной температуре падает. Эта интенсивность тем больше, чем выше температура отдыха. При комнатной температуре отдых происходит медленно; он ускоряется при нагреве (например, для углеродистой стали при нагреве до 200-400 °С). В этом случае отдых можно рассматривать как разновидность термической обработки. В металлах с низкой температурой плавления (свинец, олово) отдых происходит при комнатной температуре.

См. также

Примечания

Содержание

Возврат металлов

Возвра́т металлов — процесс частичного восстановления структурного совершенства и свойств деформированных металлов и сплавов при их нагреве ниже температур рекристаллизации. Возврат осуществляется перераспределением и уменьшением концентрации точечных дефектов и дислокаций, не связанных с образованием и движением границ зерен (кристаллитов). Различают две стадии возврата. Первая стадия возврата — уменьшение концентрации точечных дефектов и их аннигиляция— называется отдыхом металлов. Этот процесс идет при нагреве до температуры 0, 05-0, 2 Тпл, где Тпл — абсолютная температура плавления металла. Уменьшение концентрации вакансий при возврате проявляется в увеличении электрической проводимости металла. Вторая стадия возврата — полигонизация, то есть перераспределение дислокаций скольжением и диффузионным путем, сопровождается их частичной аннигиляцией и образованием субзерен внутри кристаллитов, свободных от дислокаций и отделенных друг от друга дислокационными малоугловыми границами. Процесс идет при нагреве до 0, 3-0, 4 Тпл.

В отличие от чистых металлов, возврат в которых происходит при температурах0, 25-0, 3 Тпл, температура возврата сплавов более высокая. Чем выше температура нагрева, тем подвижнее атомы, и тем активнее протекает возврат. При температуре выше температуры возврата в деформированном металле происходи рекристаллизация — процесс зарождения и роста новых равноосных зерен с неискаженной кристаллической структурой взамен деформированных, остаточные напряжения снимаются, восстанавливаются исходные свойства металла и снимается упрочнение, полученное металлом в процессе его деформирования.

При возврате уменьшаются твердость, прочность, электросопротивление, коэрцитивная сила, растворимость в кислотах, повышается пластичность. Степень восстановления свойств при возврате различна: электросопротивление заметно восстанавливается уже на стадии отдыха, тогда как механические свойства и коэрцитивная сила — при полигонизации. В металлах и сплавах с высокой энергией дефектов упаковки степень восстановления свойств при возврате больше, чем у материалов с низкой энергией этих дефектов. Степень восстановления свойств тем больше, чем выше температура нагрева и больше его продолжительность.

Динамическим возвратом называют возврат во время деформации. Динамический возврат уменьшает деформационное упрочнение. При холодной деформации уменьшение деформационного упрочнения обусловлено поперечным скольжением дислокаций, благодаря которому скользящие дислокации обходят барьеры. При горячей деформации динамический возврат включает переползание дислокаций, благодаря чему развивается динамическая полигонизация. Возврат после старения — растворение кластеров в матрице, происходящее при нагревании предварительно состаренного сплава. Статический возврат — возврат после горячей пластической деформации в процессе изотермической выдержки или охлаждения. Возврат применяется для повышения пластичности наклепанных материалов и термической стабильности структуры и свойств. В металлургии возвратом называют также некондиционный продукт производства, возвращаемый на повторную переработку, например, мелкий (менее 5 мм) агломерат, отсеиваемый после его дробления и охлаждения и добавляемый к свежей аглошихте (15-30 % массы шихты).

Вопрос по материаловедению. что такое отдых?

-Возврат:
Небольшой нагрев вызывает ускорение движения атомов, снижение плотности дислокаций, устранение внутренних напряжений и восстановление кристаллической решетки.
Процесс частичного разупрочнения и восстановления свойств называется ОТДЫХОМ (первая стадия возврата). Имеет место при температуре (см. формулу на рисунке).

Остальные ответы

Отдых- это проведение время с удовольствием.

в основном применяют для сварных соединений толстостенных конструкций, для которых проблематично выполнить термообработку в режиме высокого отпуска. Суть процесса заключается в нагреве свариваемого материала до 250-300 °С, с дальнейшей выдержкой в несколько часов. Как результат — уменьшается содержание водорода в сварных швах и снижается уровень остаточных напряжений.

Ссылки

Материалы

Материаловедение

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы:

Полезное

Смотреть что такое "Материаловедение" в других словарях:

материаловедение — материаловедение … Орфографический словарь-справочник

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ — МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, материаловедения, мн. нет, ср. Наука о материалах (см. материал в 1 знач.). Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ — [рья ], я, ср. Наука о прочности и деформируемости материалов (в 1 знач.). | прил. материаловедческий, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

материаловедение — сущ., кол во синонимов: 7 • биоматериал (2) • керамика (18) • кристаллография (5) … Словарь синонимов

материаловедение — Material Science Материаловедение, наука о материалах Наука, изучающая связь между строением (структурой) и свойствами материала, а также их изменения при внешних воздействиях. Наука о керамике, стекле, металлах, пластмассах, полупроводниках … Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

Направления исследований материаловедения

2. Отдых (возврат) металла

Сопоставим изменение свойств с изменениями в микроструктуре металла. Металл после деформации обладает повышенной свободной энергией и находится в неустойчивом состоянии. Нагрев наклепанного железа до 550°С (рис. 52) не сопровождается изменением в строении зерен металла (увеличилась только интенсивность травления границ вытянутых зерен). Рентгеноструктурный анализ указывает на существенное снижение внутренних напряжений при 550°С, которое происходит за счет микросдвигов внутри зерен из-за снижения _т металла при нагреве. Снижение внутренних напряжений сопровождается некоторым понижением прочностных свойств _в при одновременном повышении пластичности  (рис. 53). Описанные изменения в строении наклепанного металла при нагреве называются отдыхом или возвратом.

Вопрос 2 Термическая обработка стали – закалка и нормализация.

Закалка- термическая обработка , которая заключается в нагреве стали до температуры, превышающей температуру фазовых превращений выдержке при этой температуре, а затем быстрому охлаждению в воде, машинном масле. Цель- получение стали с высокой твердостью, прочностью, износостойкостью. При закалке констр. Стали нагревают на 20-40 градусов выше точки А3, а инструментальные стали на 30-50 градусов выше точки А1.

Закалка в одном охладителе- нагретая деталь погружается в холодную жидкость и остается там до полного охлаждения.

Закалка в двух охладителях – деталь до 300-400 градусов охлаждают в воде, а затем переносят в масло.

Ступенчатая закалка- деталь быстро охлаждается погружением в соляную ванну , а затем охлаждается на воздухе.

Изотермическая закалка- деталь выдерживается в соляной ванне до изотермического превращения аустенита.

Закалка самоотпуском- в закалочной среде охлаждают только часть детали, а теплота сохранившаяся в остальной части детали после извлечения из среды, вызывает отпуск охлажденной части.

Обработка холодом(разработали: Гуляев, Минкевич), подвергают обработки холодом, инструменты и детали, содержащие меньше 0,6%С. Цели обработки: повышение красностойкости, твердости стали, после остывания деталь доводят до комнатной температуры, погружая в среду ниже 0 (жидкий азот) . При такой обработке, закаленные изделия подвергают охлаждению от -40 до -190 градусов.

Поверхностная закалка- состоит из нагрева поверхности слоя детали выше точки А. При такой закалки детали имеют твердый, износостойкий поверхностный слой. Существуют 2 вида нагрева:

Поверхностный нагрев ме внешним источником (внешний источник- газовые колонки)

Внутренний нагрев электромагнитном поле( внутренний источник- ток высокой частоты)

Нормализация- операция нагрева стали на 30-50 градусов выше точки А3, с выдержкой при этой температуре и последующем охлаждением на воздухе. Цель-получить мелкозернистую и однородную структуру. Твердость и прочность стали после нормализации выше, чем после отжига.

Отпуск. Материаловедение

Отпуск заключается в нагреве закаленной стали до температур ниже Ас₁, выдержке при заданной температуре и последующем охлаждении с определенной скоростью. Отпуск является окончательной операцией термической обработки, в результате которой сталь получает требуемые механические свойства. Он частично или полностью устраняет внутренние напряжения, возникающие при закалке. Отпуск имеет важное практическое значение. Именно в процессе отпуска стальные изделия приобретают свойства, определяющие их поведение в эксплуатации. Температура отпуска обусловливается требованиями механических свойств детали. Низкотемпературный (низкий) отпуск проводят с нагревом до 250С. Цель - снижение внутренних напряжений. Мартенсит закалки переходит в мартенсит отпуска. Высокая твердость и износостойкость сохраняются. Сохраняется также низкая ударная вязкость. Данному отпуску подвергается металлорежущий инструмент. Среднетемпературный (средний) отпуск проводится при температурах 350-500С, структура мартенсита переходит в троостит отпуска. Такой отпуск обеспечивает наиболее высокий предел упругости и несколько повышает вязкость. Такой отпуск применяется для рессор, пружин, а также инструмента, испытывающего ударные нагрузки. Высокотемпературный (высокий) отпуск проводят при температуре 500-680С, структура стали после высоко отпуска – сорбит отпуска. Высокий отпуск создает наилучшие соотношения прочности и вязкости.

Влияние термической обработки на механические свойства стали с 0,45%С

Отжиг Нормализация Закалка и отпуск при 500 0 С Закалка и отпуск при 550 0 С Закалка и отпуск при 600 0 С

650 730 970 950 870

450 470 850 800 700

187 198 280 269 255

Закалка с высоким отпуском (по сравнению с нормализацией или отжигом) повышает временное сопротивление, предел текучести, относительное сужение и особенно ударную вязкость. Термообработку, состоящая из закалки и высокого отпуска, называется улучшением. Продолжительность отпуска зависит от конкретных изделий. Обычно в течение 1,5 часов напряжения снижаются до минимальной величины, соответ- ствующей данной температуре отпуска. Некоторым изделиям (измерительный инструмент) делают более продолжительный отпуск.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Разделы наук, на которых базируется материаловедение

Вопрос 1 Дать определение понятиям «Материаловедение» и «Металловедения».

Материаловедение- наука, изучающая строение и свойства материалов и устанавливающая связь между составом, строением и свойствами.

Металловедение- наука, изучающая строение и свойства металлов и сплавов и устанавливающая связь между их составом, строением и свойствами.

3. Рекристаллизация

Нагрев наклепанного материала до температуры рекристаллизации (T_рек) сопровождается резким изменением микроструктуры (рис. 52б). Она состоит частично из мелких зерен, образовавшихся по границам ранее вытянутых кристаллов. Другая часть структуры состоит из уже успевших вырасти зерен. Рекристаллизацией называется образование и рост новых равноосных зерен из деформированных кристаллов.

Образование зародышей рекристаллизации и, связанное с этим резкое изменение свойств, характеризуют первичную рекристаллизацию или рекристаллизацию обработки.

Нагрев до T_рек приводит к резкому снижению предела прочности _B, при одновременном возрастании пластичности 6, рис. 53.

№ 25. Можно ли классифицировать изменения в наклепанной стали при 550°С как рекристаллизацию? Чем можно обосновать сделанное заключение? Ответ (см. на с. 60): 1) можно, - произошло снижение прочности и увеличение пластичности; 2) нельзя, - в микроструктуре изменений не обнаруживается; исходные свойства далеко еще не восстановились.

Температура (точнее интервал температур), при котором проходит процесс рекристаллизации называется температурой рекристаллизации. По А.А. Бочвару для технически чистых металлов T_рек04Т_пл, где T_рек и Т_пл - абсолютные температуры рекристаллизации и плавления, соответственно, теоретически для железа Т_рек=450°С; для ускорения процесса рекристаллизации железа практически используется более высокая температура 550. 600°С. Увеличение времени выдержки при температуре рекристаллизации или дальнейшее повышение температуры нагрева приводит к росту центров рекристаллизации.

При этом большое влияние оказывают процессы самодиффузии атомов. Процессы роста зерен при рекристаллизации имеют много общего с ростом зерна при полиморфном превращении.

Собирательная рекристаллизация. Повышение температуры нагрева сопровождается укрупнением зерен при одновременном уменьшении их количества (рис. 52в и 52г). Этот процесс называется собирательной рекристаллизацией, которая наступает, когда выросшие центры рекристаллизации приходят во взаимное соприкосновение.

При этом происходит рост одних новых зерен за счет других (тоже новых). Причиной собирательной рекристаллизации является стремление системы к снижению свободной энергии, что достигается растворением мелких зерен и переходом их атомов к крупным зернам. Благодаря этому снижается поверхностная и общая энергия системы за счет уменьшения относительной протяженности границ зерен. Процесс собирательной рекристаллизации происходит путем миграции границы растущих кристаллов. В гетерофазных системах на интенсивность этого процесса большое влияние оказывают дисперсные частицы, которые тормозят миграцию границ, тем больше, чем больше их объемная доля в металле и чем меньше их размер.

Дальнейшее изменение свойств с увеличением температуры протекает слабо при собирательной рекристаллизации (рис. 53). Интенсивный рост зерна может привести к падению вязкости. Поэтому оптимальные свойства достигаются после реализации рекристаллизации обработки. На рост зерна, кроме температуры и состава металла, очень большое влияние оказывает степень предварительной деформации (рис. 54). При относительно малой деформации (1,5÷10%), названной критической степенью деформации, зерно приобретает огромные размеры. Это связано с неоднородной деформацией разных зерен при степенях деформации близких к критическим. Сильно деформированные зерна имеют большую объемную энергию, и будут поглощаться более стабильными зернами, деформация которых произошла в малой степени. Зависимость между величиной зерна, степенью деформации и температурой рекристаллизационного отжига дают диаграммы рекристаллизации (рис. 55).

№ 26. Производство железной проволоки осуществляется волочением при нормальной температуре. После определенных степеней утонения проволока рвется. В чем причины обрыва и что следует сделать для получения проволоки нужного сечения? Ответ (см. на с. 60): причины обрывов 1) понижение пластичности от наклепа, нужно осуществить промежуточный возврат (отдых) металла при 550°С; 2) наклеп и потеря пластичности металла, нужно после

10% утонения осуществить рекристаллизационный отжиг (нагрев при 900°С); 3) наклеп металла, нужен рекристаллизационный отжиг при 650. 700 °С.

№ 27. В чем сходство между полиморфизмом и рекристаллизацией? Ответ (см на с. 60): оба процесса 1) связаны с изменением типа решетки; 2) протекают в твердом состоянии и связаны с процессом диффузии.

В зависимости от того, при какой температуре (ниже или выше температуры рекристаллизации) проводится обработка металла давлением, такая обработка подразделяется на: а) холодную, если температура обработки ниже температуры рекристаллизации; б) горячую, если температура выше температуры рекристаллизации. При холодной обработке металл наклёпывается. При горячей обработке эффект наклепа непрерывно устраняется рекристаллизацией.

Если скорость деформации выше скорости рекристаллизации, имеет место неполное устранение наклепа. Поэтому температура горячей обработки всегда значительно превышает температуру рекристаллизации.

№ 28. Какой обработкой следует считать прокатку свинца (t_ПЛ = 327°С) при комнатной температуре? Ответ (см на с. 60): 1) горячей; 2) холодной.

Современная теория образования и роста центров рекристаллизации связывает этот процесс с перераспределением дислокаций, которые возникли в металле при пластической деформации.

При этом механизм рекристаллизации в значительной степени зависит от степени предварительной деформации.

После больших степеней деформации (плотность дислокации и упругая энергия решетки велики) при нагреве, когда снижается предел текучести металла, происходит интенсивное перераспределение скоплений дислокаций (в том числе скольжением).

Если избыток дислокаций одного знака в дислокационных группировках велик, то в старой решетке скопления таких дислокаций создают больше угловых границ, внутри которых искажения решетки малы. Такие образования, величина которых порядка 1 мкм, являются центрами рекристаллизации.

Таким образом, роль диффузионных процессов при образовании центров рекристаллизации имеет вспомогательный, а не основной характер.

Рост центров рекристаллизации происходит за счет миграции больше угловых границ во внутрь старой решетки. Установлено, что на интенсивность такого роста большое влияние оказывает

Читайте также: