КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Химико-термическая обработкаЛекция №8. 1.Процессы происходящие при химико-термической обработке. 2.Цементация стали. 3.Азотирование стали.
Процессы происходящие при химико-термической обработке. Химико-термической обработкой называется тепловая обработка металлических изделий в химически активных средах для изменения химического состава, структуры и свойств поверхностных слоев. Химико-термическая обработка основана на диффузии атомов различных химических элементов в кристаллическую решетку железа при нагреве в среде, содержащей эти элементы. Любой вид химико-термической обработки состоит из следующих процессов: - диссоциация- распад молекул и образование активных атомов насыщенного элемента, протекает во внешней среде., - адсорбция- поглощение (растворение) поверхностью металла свободных атомов, происходит на границе газ-металл., - диффузия – перемещение атомов насыщающего элемента с поверхности вглубь металла. Насыщающий элемент должен взаимодействовать с основным металлом, образуя твердые растворы или химические соединения, иначе процессы адсорбции и диффузии невозможны. Результаты химико-термической обработки определяются толщиной диффузионного слоя и концентрацией насыщающего элемента в поверхностных слоях. Основными технологическими факторами, влияющими на эти характеристики, являются состав насыщающей среды, температура и время выдержки. Состав среды и температура определяют скорость диссоциации и образования насыщающего элемента в атомарном состоянии. Изменение толщины слоя в зависимости от времени происходит по параболическому закону:
у=К√τ где τ- длительность процесса. Наиболее интенсивно глубина слоя возрастает в начале процесса. Контроль результатов химико-термической обработки производят измерением твердости, что косвенно может свидетельствовать о степени насыщения. Глубину слоя можно определять по виду излома специальных образцов, проходящих обработку совместно с деталями.
Цементация стали. Цементация- это процесс насыщения поверхности детали углеродом, проводимый с целью повышения твердости, износостойкости и предела выносливости при переменных нагрузках. Повышение перечисленных характеристик достигается, однако, только в том случае, если цементация сопровождается термической обработкой, заключающейся в закалке и низком отпуске. Обычно для цементации берут малоуглеродистую сталь с содержанием углерода до 0,2%., в этом случае твердость ненауглероженных внутренних слоев изделия после закалки не изменяется и остается равной примерно НВ 160-170, в то время как твердость поверхности изделия повышается до НВ 600. Если от изделия требуются повышенные прочностные свойства в сердцевине, можно применять стали с большим содержанием углерода (до 0,3), однако вязкость при этом окажется несколько сниженной. Обычно толщина цементированного слоя не превышает 1-1,5 мм, а концентрация углерода в нем – 0,8-1%. В зависимости от состояния насыщающей среды (карбюризатора) различают цементацию твердым карбюризатором, жидким карбюризатором и газовую. При цементации твердым карбюризатором изделия укладывают в металлические ящики и засыпают карбюризатором, состоящим из древесного угля и карбонатов, которые добавляют в количестве от 10 до 40% от массы угля. Ящик герметизируют, обмазывая его крышку огнеупорной глиной и помещают в печь. Цементацию производят при температурах 900-950ºС., продолжительность цементации в зависимости от размеров ящика изменяется от 10 до 20 часов. Карбонаты играют важную роль в процессы цементации, являясь дополнительным источником окиси углерода и тем самым значительно активируя процесс. При нагреве в цементационном ящике протекают следующие процессы: ВаСО3+С-ВаО+2СО где С-древесный уголь из карбюризатора., 2СО-СО2+Сат где Сат-атомарный углерод, образовавшийся в результате диссоциации угарного газа Fе+Сат-Fе(С) Эта реакция приводит к повышению концентрации углерода в аустените. При термической обработке детали сначала охлаждаются на воздухе (нормализуются), а затем закаливаются с температур 760-780ºС. После закалки цементованные детали подвергают низкому отпуску при температурах 160-180ºС. При цементации в жидком карбюризаторе используются жидкие соляные ванны, в состав которых входят поваренная соль, углекислый натрий, цианистый натрий и хлористый барий. Газовую цементацию широко применяют при массовом производстве цементованных деталей. В качестве карбюризатора применяют предельные и непредельные газообразные углеводороды или окись углерода, которые при нагреве диссоциируют с выделением атомарного углерода. Газовая цементация производится в герметически закрытых печах, имеющих специальные устройства для подачи газа и его перемешивания. Закалка часто производится прямо из цементационной печи при небольшом подстуживании до 840-860ºС. Применение газовой цементации позволяет более чем вдвое сократить продолжительность процесса цементации, так как в этом случае отпадает необходимость в прогреве цементационных ящиков.
Азотирование стали. Азотирование производят для повышения твердости, износостойкости и предела выносливости сталей., при этом также повышается коррозионная стойкость в атмосфере и водопроводной воде. Процесс азотирования состоит в выдержке в течение довольно длительного времени (до 60 часов) деталей в атмосфере аммиака при температуре 500-600ºС. Аммиак при нагреве разлагается на азот и водород. Азотированный слой на поверхности состоит из механической смеси твердых растворов на основе двух нитридов железа. Под этим слоем располагается азотистый феррит. Поскольку нитриды и их твердые растворы обладают высокой твердостью, высокая твердость азотированного слоя получается непосредственно после азотирования без какой-либо дополнительной термической обработки. Твердость азотированного слоя сильно зависит от дисперсности кристаллов твердых растворов (нитридов) и тем выше, чем дисперснее эти кристаллы. При введении легирующих элементов образуются нитриды этих элементов, не склонные к коагуляции и сохраняющие дисперсность при нагреве до 600-650ºС. Особенно эффективно повышают твердость азотированного слоя алюминий, хром, молибден, которые образуют термически стойкие нитриды, не склонные к коагуляции. При одновременном присутствии этих элементов в стали твердость азотированного слоя может достигать НV 1200. Для азотирования применяют среднеуглеродистые легированные стали, например 38ХМЮА. Различают азотирование с целью повышения твердости, износостойкости и усталостной прочности (прочностное азотирование) и азотирование для повышения коррозионной стойкости во влажной атмосфере и пресной воде (антикоррозионное). При прочностном азотировании применяют легированные стали и азотирование осуществляют при сравнительно низких температурах: 500-520ºС. Антикоррозионное азотирование производят при более высоких температурах (600-700ºС). Если, кроме высокой коррозионной стойкости, к азотированному слою не предъявляют другие требования, то можно азотировать не только легированные стали, но и углеродистые. Износостойкость азотированной стали выше, чем закаленной или цементованной. Перед азотированием производят термическую обработку, состоящую из закалки и высокого отпуска, для повышения прочности сердцевины детали и предотвращения продавливания тонкого азотированного слоя при больших удельных нагрузках.
Дата добавления: 2014-01-13; Просмотров: 864; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |