Студопедия — Химико-термическая обработка стали
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Химико-термическая обработка стали






 

Один из эффективных способов поверхностного упрочнения — химико-термическая обработка представляет собой технологический процесс поверхностного насыщения стали при высокой температуре соответствующим элементом путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды. К наиболее распространенным методам этого вида обработки относятся цементация, азотирование, цианирование и др.

Цементация сталей. Процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом называется цементацией.

Цементации подвергаются стали, содержащие менее 0,3% С. Поверхностный слой насыщается углеродом до концентрации 0,8......1,0% С. Глубина насыщения (обычно 1...2 мм) зависит от температуры, времени процесса и агрегатного состояния применяемого науглероживающего вещества. От поверхности изделия к центру содержание углерода будет уменьшаться до исходного, т. е. наблюдается последовательное изменение структуры: П + ЦII, П, Ф + П с возрастанием количества феррита по мере приближения к центру. Учитывая большую растворимость углерода в γ-железе, цементацию проводят при температурах выше Ас3 — в аустенитном состоянии. Различают два основных вида цементации: твердыми углеродосодержащими смесями (карбюризаторами) и газовую.

Цементацию твердым карбюризатором (древесным углем с добавлением ВаСО3, Na2CO3, К.2СО3) осуществляют при температурах 910...950 °С в металлическом ящике, наполненным карбюризатором. Время цементации 8...20 ч.

Газовая цементация (впервые предложена П. П. Аносовым) осуществляется в закрытых камерных печах, заполненных газом (природным газом, окисью углерода, метаном, пропаном и др.) при 930...950 °С в течение 8...12 ч. Процесс насыщения углеродом идет гораздо быстрее, чем в случае цементации твердым карбюризатором. За 8 ч глубина насыщения при газовой цементации достигает 2,8 мм, а при твердой — менее 1,5 мм. Экономится также время на различных подготовительных операциях. Поэтому газовая цементация находит все более широкое применение.

Цементованные изделия приобретают окончательные свойства после термической обработки: закалки и низкого отпуска. При газовой цементации закалку можно проводить без повторного нагрева, непосредственно из печи после некоторого подстуживания. Температура закалки 820...860 °С. В особо ответственных случаях проводят двойную закалку: первую — с температуры цементации (880...900 °С) для дробления цементитной сетки и измельчения зерна сердцевины; вторую —- с температуры 760...800 СС. Закаленная после цементации деталь в поверхностном слое имеет структуру: М или М + Ц, а сердцевина: Ф + П. Это обеспечивает высокую твердость и износостойкость поверхности при высокой вязкости сердцевины изделия. Закаленную сталь затем подвергают низкому отпуску при температуре 160...180 °С. Твердость обработанных таким образом изделий находится в пределах HRC 60...64.

При цементации легированных сталей возможно получение струк­туры: М + Ф или М в сердцевине изделия, но малоуглеродистый мартенсит, повышая прочность сердцевины, почти не снижает вязкости. После закалки и низкого отпуска легированные стали имеют твердость HRC58...61, так как содержат много мягкого остаточного аустенита.

Цементируют истирающиеся детали машин с высокой контактной прочностью: кулачковые валики, зубчатые колеса, пальцы, червяки, толкатели клапанов, распределительные валики двигателей внутреннего сгорания и др.

Азотирование сталей. Процесс диффузионного насыщения поверхности изделия азотом называется азотированием. Этот способ впервые предложен Н. П. Чижевским в 1913 г.

Азотирование применяется в основном для среднеуглеродистых легированных сталей, так как только специальные термически стойкие и твердые нитриды молибдена, хрома, алюминия позволяют одновременно повысить коррозионную стойкость, твердость и износостойкость металла при повышенных температурах.

Азотирование углеродистых сталей проводится в случаях, когда достаточно повышение только коррозионной стойкости изделия.

Азотированию подвергаются изделия, прошедшие окончательную термообработку улучшения и доведенные шлифованием до точных размеров. Это объясняется тем, что насыщенный азотом поверхностный слой (глубиной 0,3...0,6 мм) получает высокую твердость, изделия не нуждаются в дополнительной термообработке, а их размеры после азотирования практически не меняются. Твердость азотированного слоя сталей, легированных Сг, Mo, A1, составляет 1000......1200 HV, что превосходит твердость цементированного и закален­ного изделия (750...950 HV). Но азотирование — процесс длительный. Поэтому его применяют в тех случаях, когда требуется хорошая коррозионная стойкость, высокое сопротивление износу в условиях знакопеременных нагрузок (шейки коленчатых валов), со­хранение твердости при 500...600 °С (гильзы и штоки клапанов).

Азотирование проводится в печах в среде аммиака при нагреве до 500...520 °С. Диссоциация аммиака с образованием атомарного азота завершается его адсорбцией и диффузией в поверхностный слой. Скорость диффузии очень мала, и требуется 24...80 ч для достижения глубины в 0,4...0,6 мм. После азотирования изделие подвергают окончательной шлифовке.

Если требуется повышение только коррозионной стойкости, азотирование ведут при 600...700 °С и заканчивают за 0,5...8 ч в зависимости от габаритов детали.

Цианирование стали. Цианированием называют процесс одновременного диффузионного насыщения поверхности стали углеродом (до 0,7%) и азотом (до 1,2%). Оно подразделяется на высокотемпературное (900...950 °С) и низкотемпературное (540...560 °С).

В первом случае поверхность насыщается преимущественно углеродом, во втором — азотом. Цианированные стали подвергаются закалке и низкому отпуску.

Жидкостное цианирование (самый распространенный способ) в расплаве цианистых солей применяется для повышения прочности и износостойкости небольших деталей, работающих при малых удельных нагрузках. При высоких температурах цианистые соли распадаются с образованием атомарных углерода и азота, адсорбция которых на поверхности приводит к ее насыщению на глубину 0,2...0,5 мм.

Газовое цианирование (нитроцементация) проводится в смеси науглероживающих газов и 20...30% аммиака при низкотемпературном и 3...7% аммиака при высокотемператур­ном процессе. Оно позволяет получать как тонкие, так и толстые (до 1,5...2,5 мм) упрочненные слои. Газовому цианированию подвергают стали с содержанием 0,2...0,4% С. Процесс может быть полностью механизирован и автоматизирован.

Диффузионная металлизация. Процесс поверхностного насыщения стали различными металлами и элементами называется диффузионной металлизацией или поверхностным легированием. В зависимости от насыщающего элемента различают хромирование (насыщение хромом); алитирование (алюминием); силицирование (кремнием); борирование (бором) и др. Кроме этих видов, широко применяют комплексную металлизацию.

Процесс насыщения поверхности производится при температуре 800...1200 °С в твердых (порошок ферросплава + NH4Cl), жидких (расплавленный металл) и газообразных (хлориды) средах.

В зависимости от способа диффузионная металлизация повышает твердость, коррозионную стойкость, жаростойкость и износостойкость изделий из стали.

 







Дата добавления: 2015-06-12; просмотров: 398. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Что такое пропорции? Это соотношение частей целого между собой. Что может являться частями в образе или в луке...

Растягивание костей и хрящей. Данные способы применимы в случае закрытых зон роста. Врачи-хирурги выяснили...

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИЗНОС ДЕТАЛЕЙ, И МЕТОДЫ СНИЖЕНИИ СКОРОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ Кроме названных причин разрушений и износов, знание которых можно использовать в системе технического обслуживания и ремонта машин для повышения их долговечности, немаловажное значение имеют знания о причинах разрушения деталей в результате старения...

Упражнение Джеффа. Это список вопросов или утверждений, отвечая на которые участник может раскрыть свой внутренний мир перед другими участниками и узнать о других участниках больше...

Влияние первой русской революции 1905-1907 гг. на Казахстан. Революция в России (1905-1907 гг.), дала первый толчок политическому пробуждению трудящихся Казахстана, развитию национально-освободительного рабочего движения против гнета. В Казахстане, находившемся далеко от политических центров Российской империи...

Виды сухожильных швов После выделения культи сухожилия и эвакуации гематомы приступают к восстановлению целостности сухожилия...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия