Основи ХТО

ХТО – називається поверхневе насичення сплавів визначеними хімічними елементами при підвищених температурах в хімічно активних середовищах.

Підвищені температури помагають дифузійним процесам в поверхневих шарах оброблювальної заготовки.

Хімічно активні середовища – це тверді, рідкі чи газоподібні речовини, які спроможні виділяти з себе активні атомарні елементи.

Умови здійснення ХТО:

1. Дисоціація молекули активного середовища з утворенням атомарного елемента.

2. Адсорбування активних атомів поверхнею метала.

3. Дифузія адсорбованих атомів вглиб металу.

При поєднанні цих процесів поверхневі шари оброблювальної заготовки поступово набувають невеликих властивостей. На поверхні утворюється хімічне з’єднання чи твердий розчин змінної концентрації. Товщина зміненого шару залежить від T, t, k(%) і може досягнути 1 мм і більше. Але навіть при товщині 0.2 мм ХТО значно підвищує довговічність швидкозношуючих деталей.

В порівнянні з поверхневим гартуванням ХТО більш вигідний процес для деталей складної форми.

ХТО крім підвищення твердості різко підвищує корозійну та жаростійкість.

Зносостійкість після ХТО значно перевищує зносостійкість сталі загартованої на max твердість. Доцільність проведення ХТО визначається техніко-економічними розрахунками.

3.4.2Основні види ХТО, обладнання та характеристики

Цементація відбувається в твердому чи газовому карбюризаторі.

Твердий карбюризатор використовують в одиничному і дрібносерійному виробництві. Це деревне вугілля та вуглекислі солі барію чи натрію.

Поверхні деталі, які не підлягають впливу цементації, захищають спеціальною обмазкою (шамотна глина + рідке скло). За об’ємом в ящику повинно бути 80% карбюризатора і 20% деталей. Карбюризатор – 90% деревного вугілля, діаметр – 5-12 мм, 10% BaCO₃ NaCO₃.

При нагріванні відбуваються такі реакції в суміші 2С+О₂=2СО;

у поверхні деталі 2СО=С+СО₂ (Fe – каталізатор);

в суміші СО₂ +С=2СО;

солі – для активізації

BaCO₃+С=ВаО+2СО;

ВаО+ СО₂= BaCO₃.

Т=910-930^˚С в камерних чи спеціальних печах неперервної дії, t=8-10 год.

Недоліки:

1) Висока трудомісткість.

2) Трудність регулювання процесу насичення.

3) Значні витрати на нагрівання ящиків.

4) Забруднення цеху карбюризатором.

5) Неможливість автоматизації.

Газова цементація – серійне і масове виробництво. Гази – природній 96% СН₄; світильний газ (30% СН₄; 35% СО; 25% Н₂, N₂, O₂), бутано-пропанова суміш С₃Н₈+С₄Н₁₀ (продукт крекінгу нафти).

С_nH_2n=nC+2nH;

С_nH_2n+2=nC+(2n+2)H.

Небезпека – відкладення сажі чи пересичення тонкостінних елементів деталі.

Для покращення обробки використовують ендогаз з регульованим вуглецевим потенціалом.

Печі:

1. Камерні герметизовані (дрібносерійне виробництво).

2. Шахтні (серійне виробництво) (m_дет=50-1500 кг).

3. Неперервної дії (муфельні та безмуфельні для масового виробництва).

Безмуфельні більш поширені (L=10м, В=2м). Режими Т_цем=930^˚С, Т_гарт=800-860^˚С, t_від=200^˚С.

Азотування – насичення азотом. Діаграма стану Fe-N має три фази α фаза (N-Fe), γ фаза (Fe₄N), ε фаза (Fe₄N).

Робоча Т порівняно низька 450-600^˚С.

Азотування дає високу твердість, втомну міцність, зносостійкість і корозійну стійкість навіть при Т=550^˚С. Для процесу ще аміак 2NH₃=2N+3H₂.

Розрізняють низько (до 500^˚С) та високотемпературне азотування (>591^˚C) теплового евтектоїдного переходу. Після азотування можна тільки притирати та робити доводку.

Захист поверхонь від азотування – рідке скло.

Недолік – час азотування 60 годин. Зносостійкість азотованого шару в 4 рази більша ніж цементованого, тому азотування себе виправдовує (для легованих сталей).

Для втомної міцності 6 годин, h=0.2 мм (будь-якої сталі). Для концентраторів - в 2 рази втомна міцність.

Антикорозійне азотування – 0.25-10 год. (в залежності від габаритів деталей).

Нітроцементація. Поєднання цементації та азотування називається нітроцементацією, має більшу швидкість, більша зносостійкість.

Обробка деталей відбувається в суміші карбюризатора та аміаку або ціанізатора (триетаноламін).

Ця рідина жовто-коричневого кольору, в’язка (C₂H₅O)₃N. При нагріванні >500^˚С.

Також використовують ендогаз з добавками аміаку (до 5%)

.

Стійкість інструменту після нітроцементації збільшується в 2-3 рази.

Ціанування. Ціанування – процес насичення металу С і N в розплавах солей NaCN Са(СN)₂.

Використовують для дрібних деталей для підвищення зносостійкості.

Борування Fe₂B і FeB. Спочатку утворюється Fe₂B, а потім FeB.

Борування проводять в порошковому, газовому чи рідинному середовищі. Частіше – електролітичний спосіб. Використовують для деталей штампів, пальців траків гусениць, комбайнів і т.і. Піднімає в 2-6 разів довговічність HRC 70-80.

Дата добавления: 2014-01-04