Дифузійна металізація

Цементація сталі

Хіміко-термічна обробка сталі

Хіміко-термічною обробкою (ХТО) називають процес, який представляє собою поєднання термічного і хімічного впливу з метою зміни хімічного складу, мікроструктури і властивостей поверхневого шару заготовки.

Для зміни хімічного складу заготовку нагрівають у середовищі, збагаченому дифузантом (елементом, який насичує), витримують протягом певного часу при заданій температурі, а потім охолоджують. Під час цього відбувається дифузійне збагачення поверхневого шару заготовок неметалами або металами з метою поверхневого зміцнення. В результаті утворюється дифузійний шар, що відрізняється від основного металу хімічним складом, структурою та властивостями. Товщина дифузійного шару за­лежить від температури та тривалості процесу, виду утворюва­ного твердого розчину і концентрації дифузанту на поверхні заготовки. З підвищенням температури та часу витримки товщина дифузійного шару зрос­тає.

ХТО змінює хімічний склад і структуру поверхневого шару, тоді як поверхневе гартування — лише структуру. Тому різни­ця у властивостях поверхні та осердя в деталях після хіміко-термічної обробки більша, ніж у поверхнево загартованих дета­лях. Результати ХТО не залежать від форми деталей. Проте поверх­неве гартування продуктивніше.

До найпоширеніших способів ХТО належать цементація, азотування, ціанування, нітроцементація, алітування, силіцію­вання та інші.

Цементацією називають процес дифузійного насичення вуг­лецем поверхневого шару сталевих заготовок. Мета цементації в комплексі з подальшою термообробкою — надати поверхні деталі високої твердості та зносостійкості, зберігши в'язке осер­дя. Як правило, цементують сталі з низькою масовою часткою вуглецю в межах від 0,1 до 0,25 %. Перед цементацією заготов­ки попередньо обробляють різанням, залишивши припуск (0,05...0,1 мм) на шліфування.

Після ХТО концентрація вуглецю найвища на поверхні за­готовки (0,8...1,0 %) і поступово зменшується в глибину. Значення ефективної глибини лежить в інтервалі від 0,5 до 2 мм.

Дифузійна металізація — дифузійне насичення поверхне­вих шарів переважно сталевих виробів різними металами (алюмінієм, хромом) і металоїдами (кремній, бор) при високій температурі. Дифузійна металізація зумовлює підви­щення корозійної тривкості, жаро- і зносостійкості.

Дифузійне насичення виробів алюмінієм з метою підвищен­ня жаростійкості називають алітуванням. Алітують сталі з 0,1...0,2 % С. За наявності кисню на поверхні алітованого виробу формується щільна плівка оксиду алюмінію А1₂0₃, яка захищає виріб від взаємодії з середовищем до темпе­ратури 900 °С.

Хромування — дифузійне насичення хромом поверхонь переважно сталевих виробів з метою підвищення до 800 °С жаростійкості, корозійної тривкості (у воді, морській воді та азотній кислоті) та поверхневої твердості. Глибина дифузійного шару 0,2...0,25 мм. Підви­щенню поверхневої твердості до 1200...1300 НV сприяє вуглець у сталі в кількості понад 0,3 %, який утворює карбіди заліза і хрому.

Хромують вироби, що працюють в агресивних середовищах в умовах спрацювання.

Силіціювання – насичення сталі кремнієм. При цьому підвищується корозійна стійкість виробів, однак цей вид хіміко-термічної обробки не отримав широкого використання в техніці.

Тема 2.6 Леговані сталі.

Леговані сталі — це сплави на основі заліза та вуглецю, у складі яких є легувальні елементи.

Легувальиими називаються хімічні елементи, які спеціаль­но вводять у сталь, щоб змінити її структуру та властивості. Найчастіше використовують такі легувальні елементи, як Сr, Ni, Мо, W, Со, Сu, Ті, Zr, Nb, Аl, а також Мn і Sі, якщо масові частки двох останніх перевищують відповідно 0,8 і 0,5 %. Легувальні елементи дорожчі від заліза, тому вар­тість легованих сталей вища, нерідко значно вища за вар­тість вуглецевих сталей.

Поєднуючи легування з термічною обробкою, можна отри­мати бажану структуру, отже і механічні, технологічні, фізич­ні або хімічні властивості. Тому використання таких сталей є економічно вигідним, оскільки дає змогу зменшити масу механізмів і машин та збільшити їх надійність і довговічність.

Дата добавления: 2014-01-04