Виды термической обработки.

Виды поверхностной закалки.

Химико-термическая обработка.

Процесс химико-термической обработки заключается в нагреве стали до определенной температуры в среде веществ, диффундирующих в поверхностный слой стали, выдержке при этой температуре и охлаждении.

Химико-термическая обработка производится с целью поверхностного упрочнения стали (повышается поверхность, твердость, износостойкость, красностойкость, усталостная прочность и т. д.).

Наибольшее применение в промышленности получили следующие виды химико-термической обработки:

• цементация;
• азотирование;
• цианирование;
• диффузионная металлизация

Азотирование стали впервые предложено акад. Н. П. Чижевским. Процесс азотирования стальных деталей заключается в поверхностном насыщении азотом в среде аммиака (NH₃) при температурах нагрева 500—700° С в течение 20—90 ч. Глубина азотированного слоя допускается в пределах 0,2—0,8 мм.

Азотирование применяется для повышения твердости, износостойкости, предела усталости, сопротивления коррозии и жаропрочности.

Цементация стали —это процесс поверхностного насыщения машиностроительной малоуглеродистой стали углеродом, произведенный с целью поверхностного упрочнения деталей.

В зависимости от применяемого карбюризатора цементация подразделяется на три вида:

1) цементация твердым карбюризатором (75% древесного угля и 25% васo₃, сасo₃);

2) газовая цементация (метан, пропан, природный газ);

3) жидкостная цементация (расплавленные соли: 80% Na₂CO₃, 10% nacl, 10% sic).

Цианирование— процесс упрочнения стальных деталей путем диффузии в поверхностный слой углерода и азота.

В зависимости от используемой среды различают цианирование:

1) в твердых средах;

2) в жидких средах;

3) в газовых средах.

В зависимости от температуры нагрева цианирование подразделяется на низкотемпературное и высокотемпературное.

Поверхностной закалкой называется нагрев поверхностного слоя детали до температуры закалки и последующее быстрое охлаждение.

Поверхностная закалка в зависимости от способа нагрева деталей подразделяется на следующие виды:

1) индукционную (т. в. ч.) по методу проф. В. П. Вологдина;

2) контактную (по методу проф. Н. В. Гавелинга);

3) газопламенную;

4) закалку в электролите (по методу И. З. Ясногородского).

По предложению акад. А. А. Бочвара, различают пять видов термической обработки:

1) отжиг первого рода или рекристаллизационный отжиг (без фазовых превращений);

2) отжиг второго рода (отжиг с фазовыми превращениями);

3) закалка;

4) отпуск;

5) химико-термическая обработка.

Основное оборудование для термической обработки.

Нагрев стали для термической обработки производится в термических печах. Различают термические печи электрические, работающие на газообразном и жидком топливе.
Электрические печи обеспечивают температуру 1350^оС, они позволяют очень точно регулировать температуру.
^ По способу передачи тепла деталям, подвергающимся термообработке, печи подразделяются на камерные, муфельные, шахтные и печи-ванны.
В камерных печах детали загружаются в камеру, сюда же поступают и горячие газы.
В муфельных печах изделия загружаются в муфель (камеру), который нагревается снаружи.
В шахтных печах рабочее пространство (шахта) вытянуто в вертикальном направлении, изделия загружаются сверху.
В электрических печах-ваннах рабочее пространство представляет собой тигель, муфель, ванну с расплавленными солями или маслом, куда погружаются изделия. Они обеспечивают более равномерный и быстрый нагрев, детали в них меньше окисляются.
^ По назначению различают печи для отжига, нормализации, закалки, отпуска, цементации и т. п.. Каждая из этих печей имеет свои конструктивные особенности, определяемые характером вида обработки.
При термической обработке температуры измеряются термометрами, термоэлектрическими (состоящими из термопары и гальванометра) и оптическими пирометрами ( состоящего из аккумулятора, лампочки, реостата, зрительной трубы).
^ Когда нет приборов, температуру можно определить приближенно по цветам побежалости – появляющейся оксидной плёнке на светлой поверхности металла при нагревании в пределах температур от 220-330⁰С и цветам каления – цветам свечения, которые приобретает раскалённый металл при 530- 1300⁰С.

Технологический процесс изготовления штампов с применением наплавки

Для упрочнения используют плавящиеся электроды типа ОЗИ-4, ОЗИ-5 и ХАДИМ-1, тип наплавленного металла - Х5М5В6К15Ф (электрод ОЗИ-4), Х2М10В11К18Ф (электрод ОЗИ-5), 5Х12В8МФ (электрод ХАДИМ-1). После наплавки получают металл с низкой твердостью, обычно не превышающей 30-40 HRC, что позволяет производить обработку резанием на­плавленных поверхностей обычными резцами, фрезами и сверлами. После окон­чательной обработки резанием наплавленные штампы подвергают нагреву в тер­мических печах до температур, обеспечивающих развитие процессов дисперси­онного твердения. При нагреве во всем объеме наплавленного металла выделя­ются интерметаллидные упрочняющие фазы, что вызывает повышение его твер­дости HRC до требуемых значений: 49-56 для штампов горячего деформирова­ния и 60-64 для штампов холодного деформирования. В процессе эксплуатации твердость наплавленного металла фактически не изменяется, что в итоге обу­словливает увеличение стойкости штампов. Технологический процесс изготовления штампов с применением наплавки предусматривает последовательное выполнение следующих операций: предва­рительную обработку резанием детали по контуру с припуском 0,20-0,23 мм под окончательную обработку резанием; термическую обработку по режимам, реко­мендованным для применяемых марок сталей для обеспечения твердости основ­ного металла 49-54 HRC; наплавку слоя высотой 12-14 мм (например, по торцу рабочей части пуансона) с припуском под обработку резанием по периметру наплавленного слоя до 2 мм; предварительную обработку резанием наплавлен­ного слоя с припуском под окончательную обработку резанием; обработку реза­нием наплавленного слоя с припуском под окончательную обработку резанием; окончательную обработку резанием по всему контуру детали.

Классификация стали

Сталь - деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2,14%) и другими элементами. Получают, главным образом, из смеси чугуна со стальным ломом в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах. Сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14% углерода, называют чугуном.

99% всей стали - материал конструкционный в широком смысле слова: включая стали для строительных сооружений, деталей машин, упругих элементов, инструмента и для особых условий работы - теплостойкие, нержавеющие, и т.п. Его главные качества - прочность (способность выдерживать при работе достаточные напряжения), пластичность (способность выдерживать достаточные деформации без разрушения как при производстве конструкций, так в местах перегрузок при их эксплуатации), вязкость (способность поглощать работу внешних сил, препятствуя распространению трещин), упругость, твердость, усталость, трещиностойкость, хладостойкость, жаропрочность.

Для изготовления подшипников широко используют шарикоподшипниковые хромистые стали ШХ15 и ШХ15СГ. Шарикоподшипниковые стали обладают высокой твердостью, прочностью и контактной выносливостью.

Пружины, рессоры и другие упругие элементы работают в области упругой деформации материала. В то же время многие из них подвержены воздействию циклических нагрузок. Поэтому основные требования к пружинным сталям - это обеспечение высоких значений пределов упругости, текучести, выносливости, а также необходимой пластичности и сопротивления хрупкому разрушению (55С2, 60С2А, 50ХФА, 30Х13, 03Х12Н10Д2Т).

Высокопрочные стали имеют высокую прочность при достаточной пластичности (среднеуглеродистая легированная сталь 40ХН2МА), высокой конструктивной прочностью, малой чувствительностью к надрезам, высоким сопротивлением хрупкому разрушению, низким порогом хладноломкости, хорошей свариваемостью.

Классификация сталей и сплавов производится:

• По химическому составу;
• По структурному составу;
• По качеству (по способу производства и содержанию вредных примесей);
• По степени раскисления и характеру затвердевания металла в изложнице;
• По назначению.

Химический состав
По химическому составу углеродистые стали делят в зависимости от содержания углерода на следующие группы:

• Малоуглеродистые - менее 0,3% С;
• Среднеуглеродистые - 0,3...0,7% С;
• Высокоуглеродистые - более 0,7 %С.

Для улучшения технологических свойств стали легируют. Легированной называется сталь, в которой, кроме обычных примесей, содержатся специально вводимые в определенных сочетаниях легирующие элементы (Сr, Ni, Мо, Wo, V, Аl, В, Тl и др.), а также Mn и Si в количествах, превышающих их обычное содержание как технологических примесей (1% и выше). Как правило, лучшие свойства обеспечивает комплексное легирование.

В легированных сталях их классификация по химическому составу определяется суммарным процентом содержания легирующих элементов:

• Низколегированные - менее 2,5%;
• Среднелегированные - 2,5...10%;
• Высоколегированные - более 10%.

Структурный состав
Легированные стали и сплавы делятся также на классы по структурному составу:

• В отожженном состоянии - доэвтектоидный, заэвтектоидный, ледебуритный (карбидный), ферритный, аустенитный;
• В нормализованном состоянии - перлитный, мартенситный и аутенитный.

К перлитному классу относят углеродистые и легированные стали с низким содержанием легирующих элементов, к мартенситному - с более высоким и к аустенитному - с высоким содержанием легирующих элементов.

Классификация стали по содержанию примесей

По качеству, то есть по способу производства и содё примесей, стали и сплавы делятся на четыре группы
Классификация сталей по качеству

Группа	S, %	Р, %
Обыкновенного качества (рядовые)	Менее 0,06	Менее 0,07
Качественные	Менее 0,04	Менее 0,035
Высококачественные	Менее 0,025	Менее 0,025
Особовысококачественные	Менее 0,015	Менее 0,025

Дата добавления: 2017-02-01