Теория термической обработки металлов

Книга написана по программе курса «Теория термической обработки», который автор читает в Московском институте стали и сплавов студентам, специализирующимся по металловедению цветных и редких металлов.

Теория термической обработки является центральной учебной дисциплиной в подготовке металловедов и термистов. Перед ее изучением студент должен освоить физическую химию, кристаллографию, металлографию, учение о дефектах кристаллической решетки, изучить механические свойства и методы испытания металлов.

В свою очередь теория термической обработки является базой для изучения технологии термической обработки и таких профилирующих спецкурсов металловедения, как «Легированные стали» и «Сплавы цветных и редких металлов».

В последние 10 — 15 лет теория термической обработки развивалась очень быстрыми темпами. Для ее развития наиболее характерно все большее использование научных представлений и экспериментальных методов физики металлов, в особенности учения о дефектах кристаллической решетки, с целью более глубокого понимания природы, механизма и кинетики структурных изменений и закономерностей изменения свойств металлов и сплавов при тепловом воздействии.

В результате весьма подробно изучены процессы термообработки давно используемых и новых металлических материалов.

В одном учебнике уже невозможно изложить и общую теорию термической обработки, и особенности термообработки отдельных групп сплавов.

Поэтому в отличие от первого издания книги пришлось отказаться от рассмотрения особенностей термообработки легированных сталей, алюминиевых, титановых и медных сплавов. Соответствующие вопросы должны излагаться, как это и принято теперь в большинстве вузов, в специальных курсах.


«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Содержание книги составляет анализ изменений структуры и свойств, вызываемых тепловым воздействием на металл. При этом большее внимание уделено таким структурным изменениям, как рекристаллизация, мартенситное превращение, распад твердого раствора, гомогенизация и др., которые особенно часто встречаются при термообработке разных групп металлических материалов. Книга построена в соответствии с известной классификацией видов термообработки...
Термической обработкой называют процесс обработки изделий из металлов и сплавов путем теплового воздействия с целью изменения их структуры и свойств в заданном направлении. Это воздействие может сочетаться также с химическим, деформационным, магнитным и другими воздействиями. Термическая обработка — самый распространенный в современной технике способ изменения свойств металлов и сплавов. На металлургических и машиностроительных...
Человек использует термообработку с древнейших времен. Анализ археологических находок позволяет сделать заключение о времени появления и характере первых операций термообработки. В переходный период от каменного века к бронзовому (в эпоху энеолита) появились первые металлические изделия, которые были получены ковкой с помощью каменного молота вначале самородных золота и меди, а затем и меди, выплавленной из руды. Применяя холодную...
Закалка появилась значительно позднее отжига. Металлургическое производство железа началось с конца II тысячелетия до н. э. Железо получали тогда сыродутым способом непосредственно из железной руды. Из-за низкого содержания углерода оружие из такого железа нельзя было упрочнить закалкой. В ранний период применения железа закалку проводили одновременно с цементацией. Нагревая заготовку для горячей ковки в древесно-угольном горне,...
Металлографический анализ европейских археологических находок показывает, что сталь (науглероженное железо) и закалка стальных изделий во всеобщее употребление вошли с V — IV вв. до н. э. Закалка медных сплавов была известна человеку также еще до н. э. Сравнительно недавние исследования литых этрусских зеркал из высокооловянной бронзы (Италия, V — IV вв. до н. э.) и сарматских зеркал (Поволжье, IV — II вв. до н. э.) показали, что эти изделия...
Искусство термообработки режущего и колющего оружия было высоко развито в средние века. Например, знаменитые клинки из булатной (дамасской) стали обладали прекрасными режущими и упругими свойствами благодаря сочетанию тонко разработанных способов плавки, ковки и термообработки. Не зная сущности внутренних превращений в металле, средневековые мастера приписывали получение высоких свойств при термообработке проявлению сверхъестественных...
В 1866 г. на Обуховский сталелитейный завод в Петербурге был приглашен на должность техника молотового цеха Дмитрий Константинович Чернов (1839 — 1921 гг.). В 1868 г. в Русском техническом обществе Чернов делает знаменитый доклад «Критический обзор статей гг. Лаврова и Калакуцкого о стали и стальных орудиях и собственные Д. К. Чернова исследования по этому же предмету». В этом докладе он сообщает результаты работы по выяснению причин...
Выдающийся последователь Д. К. Чернова французский инженер Флорис Осмонд (1849 — 1912 гг.) применил в 1886 г. термопару Ле-Шаггелье для определения критических точек стали при термическом анализе. Работы Осмонда, подтвердившего и развившего выводы Чернова, привлекли внимание многих металлургов и химиков к проблеме структурных превращений в металлах и послужили дополнительным толчком для широких экспериментальных исследований в этой...
В 1906 г. немецкий инженер А. Вильм (1869 — 1987 гг.) на изобретенном им дуралюмине открыл старение после закалки — один из основных способов упрочнения сплавов. В 1919 г. американский металловед П. Мерика (1889 — 1957 гг.) вскрыл природу старения дуралюминов, связав упрочнение при старении с образованием дисперсных выделений в пересыщенном твердом растворе. Это было одним из наиболее выдающихся достижений в теории термической обработки: по...
Любой процесс термической обработки можно описать графиком, показывающим изменение температуры во времени. По такому графику можно определить температуру нагревания, время нагревания и охлаждения, средние и истинные скорости нагревания и охлаждения, время выдержки при температуре нагревания и общую продолжительность производственного цикла. Но по форме этого графика ничего нельзя сказать о том, с каким видом термообработки мы имеем...
С отдельными видами термообработки приходится сталкиваться как с побочными процессами при горячей обработке давлением, литье, сварке и других технологических операциях. Например, частичная или полная закалка встречается при ускоренном охлаждении отливок после их затвердевания. При шлифовании деталей из-за разогрева поверхности может произойти отпуск. При сварке в зоне термического влияния сварного шва можно наблюдать рекристаллизационный...