Высокий отпуск

Средний отпуск

Низкий отпуск

1. нагрев закаливаемых изделий до температуры Т_н = 150…300 ^o С.

2. инструментальные стали У7-У12. Проводят для инструментальных сталей; после закалки токами высокой частоты; после цементации.

3. снимаются напряжения, и сохраняется высокая твердость. В результате его проведения частично снимаются закалочные напряжения.

4. Получают структуру – мартенсит отпуска.
М+Ц₂+А_ост.→М_о+Ц₂+А_ост. (М_о-мартенсит отпуска)

5. 60НRC-твердость после отпуска

1. -нагрев закаливаемых изделий до температуры Т_н = 300…450^oС.

2. рессорно-пружинные (С от 0.5 до 0.7%) используется для изделий типа пружин, рессор и ударного инструмента У7, У8, У9.

3. снимаются напряжения и улучшаются упругие свойства и вязкость.

4. получают структуру – троостит отпуска
М→То (феррито-цементитная смесь)

5. 40 - 45 НRC - твердость после отпуска.

1. нагрев закаливаемых изделий до температуры Т_н = 450…650^oС.

2. конструкционные стали (С 0.3-0.5%). Используется для деталей машин, испытывающих ударные нагрузки.

3. достаточно высокая прочность и твердость, повышенная ударная вязкость (оптимальное сочетание свойств), т.е. для деталей, которые работают при ударных и знакопеременных нагрузках

4. Структура – сорбит отпуска. М→Со

5. 25 НRC - твердость после отпуска.

Комплекс термической обработки, включающий закалку и высокий отпуск, называется улучшением, а стали улучшаемые.

Химико-термическая обработка стали

Химико-термическая обработка(ХТО) – процесс изменения химического состава, микроструктуры и свойств поверхностного слоя детали.

Изменение химического состава поверхностных слоев достигается в результате их взаимодействия с окружающей средой (твердой, жидкой, газообразной, плазменной), в которой осуществляется нагрев.

В результате изменения химического состава поверхностного слоя изменяются его фазовый состав и микроструктура,

Основными параметрами химико-термической обработки являются температура нагрева и продолжительность выдержки.

Цементация – химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя атомами углерода при нагреве до температуры 900…950 ^oС.

Цементации подвергают стали с низким содержанием углерода (до 0,25 %).

Нагрев изделий осуществляют в среде, легко отдающей углерод. Подобрав режимы обработки, поверхностный слой насыщают углеродом до требуемой глубины.

Структура цементованного слоя представлена на рис. 17.1.

Рис. 17.1. Структура цементованного слоя

На поверхности изделия образуется слой заэвтектоидной стали, состоящий из перлита и цементита. По мере удаления от поверхности, содержание углерода снижается и следующая зона состоит только из перлита. Затем появляются зерна феррита, их количество, по мере удаления от поверхности увеличивается. И, наконец, структура становится отвечающей исходному составу.

Цементации подвергают зубчатые колеса, поршневые кольца, червяки, оси, ролики.

Пример: Дана низкоуглеродистая сталь 10 С=0.10%. Ее насыщают углеродом до 1% и получают на поверхностисталь У10 С=1%. В дальнейшем сталь подвергается ТО. Найти режим ТО.

Решение:

1. Цементация

2. Неполная закалка

3. Низкий отпуск

ТО	Поверхностный слой - сталь У10	Сердцевина - сталь 10
цементация	П + Ц2)	П+Ф
неполная закалка	М + Аост. + Ц2	М+Ф
низкий отпуск	Мо + Ц2 + Аост	Мо + Ф

Вывод: Структура обладает высокой твердостью на поверхности и вязкой серединой

Азотирование – химико-термическая обработка, при которой поверхностные слои насыщаются азотом.

При азотировании увеличиваются не только твердость и износостойкость, но также повышается коррозионная стойкость.

При азотировании изделия загружают в герметичные печи, куда поступает аммиак NH₃ c определенной скоростью. При нагреве аммиак диссоциирует по реакции: 2NH₃>2N+3H₂. Атомарный азот поглощается поверхностью и диффундирует вглубь изделия.

Фазы, получающиеся в азотированном слое углеродистых сталей, не обеспечивают высокой твердость, и образующийся слой хрупкий.

Для азотирования используют стали, содержащие алюминий, молибден, хром, титан. Нитриды этих элементов дисперсны и обладают высокой твердостью и термической устойчивостью.

Процесс азотирования дорогостоящий и длительный. В поверхностном слое образуются нитриды, обладающие высокой твердостью 700НВ, толщина слоя ≈ 0.5мм.

Типовые азотируемые стали: 38ХМЮА, 35ХМЮА, 30ХТ2Н3Ю.

Азотирование проводят на готовых изделиях, прошедших окончательную механическую и термическую обработку (закалка с высоким отпуском).

После азотирования в сердцевине изделия сохраняется структура сорбита, которая обеспечивает повышенную прочность и вязкость.

Перед азотированием важно правильно подготовить поверхность, она должна быть чистой, без ржавчины масел, промывается спиртом.

Цианирование и нитроцементация

Цианирование – химико-термическая обработка, при которой поверхность насыщается одновременно углеродом и азотом.

Осуществляется в ваннах с расплавленными цианистыми солями, например NaCN с добавками солей NаCl, BaCl и др. При окислении цианистого натрия образуется атомарный азот и окись углерода:

Глубина слоя и концентрация в нем углерода и азота зависят от температуры процесса и его продолжительности.

Цианированный слой обладает высокой твердостью 58…62 HRC и хорошо сопротивляется износу. Повышаются усталостная прочность и коррозионная стойкость.

Продолжительности процесса 0,5…2 часа.

Диффузионная металлизвция – химико-термическая обработка, при которой поверхность стальных изделий насыщается различными элементами: алюминием, хромом, кремнием, бором и др.

При насыщении хромом процесс называют хромированием, алюминием – алитированием, кремнием – силицированием, бором – борированием.

Диффузионную металлизацию можно проводить в твердых, жидких и газообразных средах.

При твердой диффузионной метализации металлизатором является ферросплав с добавлением хлористого аммония (NH₄Cl). В результате реакции металлизатора с HCl или CL₂ образуется соединение хлора с металлом (AlCl₃, CrCl₂, SiCl₄), которые при контакте с поверхностью диссоциируют с образованием свободных атомов.

Жидкая диффузионная метализация проводится погружением детали в расплавленный металл (например, алюминий).

Газовая диффузионная метализация проводится в газовых средах, являющихся хлоридами различных металлов.

Диффузия металлов протекает очень медленно, так как образуются растворы замещения, поэтому при одинаковых температурах диффузионные слои в десятки и сотни раз тоньше, чем при цементации.

Диффузионная металлизация – процесс дорогостоящий, осуществляется при высоких температурах (1000…1200^oС) в течение длительного времени.

Одним из основных свойств металлизированных поверхностей является жаростойкость, поэтому жаростойкие детали для рабочих температур 1000…1200^oС изготавливают из простых углеродистых сталей с последующим алитированием, хромированием или силицированием.

Исключительно высокой твердостью (2000 HV) и высоким сопротивлением износу из-за образования боридов железа (FeB, FeB₂) характеризуются борированные слои, но эти слои очень хрупкие.

Дата добавления: 2015-05-06