Розгляньте техпроцес азотування.

Азотування

ПЛАН.

Гартування з обробкою холодом.

Гартування у 2-х середовищах;

Просте гартування в одному охолоднику;

11.3 Ступінчасте гартування;

11.4 Ізотермічне гартування;

11.5 Поверхневе гартування: газовим полум’ям; лазерним променем; СВЧ.

12. Що таке загартовуваність?

13. Що таке прогартовуваність?

14. Що таке відпуск сталі? Його мета?

15. Охарактеризуйте основні способи відпуску:

Низький відпуск; середній відпуск; високий відпуск.

14. Що таке поліпшення сталі? Його режими?

15. Охарактеризуйте основні дефекти сталі після термообробки:

недогрів; перегрів; перепал; гартівні тріщини; деформація і короблення;

окислення і зневуглецьовування. Які дефекти не усуваються?

Тема 5.3. Хіміко-термічна обробка сталі

1. Суть і призначення хіміко-термічної обробки сталі.**

2. Цементація сталі – суть, призначення, види, режим проведення, режим термічної обробки після цементації.**

3. Азотування сталі – суть, призначення, режим проведення.**

4. Ціанування сталі – суть, призначення, види, режим проведення.*

Хіміко-термічна обробка – процес зміни хімічного складу, структури і властивостей поверхневого шару заготовки.

Для цього заготовку нагрівають у середовищі, збагаченому елементом, яким насичують, витримують певний час і охолоджують. Поверхневий шар заготовки збагачується металами або неметалами шляхом дифузії з метою підвищення поверхневої твердості, зносостійкості, жаростійкості, корозійної стійкості.

Хіміко-термічна обробка (х.т.о.) складається з трьох процесів:

1) дисоціація – розпад молекул дифузанту (елементу, яким насичують поверхню) з утворенням активних атомів;

2) адсорбція – вбирання активних атомів поверхнею сталі;

3) дифузія – проникнення адсорбованих атомів в глибину металу.

Атоми дифузанту утворюють з основним металом твердий розчин або хімічну сполуку.

Цементація сталі

Цементація – процес дифузійного насичення вуглецем поверхневого шару стальних заготовок.

Мета – одержання високої твердості і зносостійкості поверхні при збереженні в’язкої і пластичної серцевини.

Цементують низьковуглецеві сталі з вмістом вуглецю 0,1 – 0,25%.

Після цементації концентрація вуглецю на поверхні заготовки 0,8 – 1,0%.

Глибина цементованого шару – 0,5 – 2,0 мм.

Заготовки попередньо обробляють різанням, залишивши припуск на шліфування.

Режим цементації:

· t_{нагріву} = 910 – 930^оС;

· час витримки залежить від глибини цементованого шару: 0,1 мм за 1 годину.

Способи цементації:

1. Цементація у твердому карбюризаторі.

Деталі нагрівають в цементаційних ящиках в суміші гранул деревного вугілля (3-10 мм в поперечнику) і солей-активізаторів – BaCO₃ (20-25%), Na₂CO₃ (3-5%), витримують 6 – 14 годин і охолоджують на повітрі.

Вугілля взаємодіє з киснем повітря:

С + О₂ → СО

BaCO₃ → BaО + СО₂; СО₂ + С → СО

СО → СО₂ + С (атомарний вуглець)

Атомарний вуглець дифундує в метал.

Процес малопродуктивний, застосовують в дрібносерійному виробництві.

2. Газова цементація.

Відбувається в герметичному просторі печі в газовому карбюризаторі – природний газ (СН₄), бензин, керосин (в піч подають краплями).

СН₄ → Н₂ + С (атомарний)

Процес менш тривалий (в 2-3 р.), застосовують в багатосерійному і масовому виробництві.

Після цементації проводять термообробку (гартування + низький відпуск), щоб отримати задані механічні властивості.

Для відповідальних деталей (подвійне гартування) (рис.5.17):

1) Гартування (нормалізація) від 900-920^оС для покращення структури серцевини.

2) Гартування від 760-780^оС для підвищення твердості поверхні.

3) Низький відпуск при t = 150-170^оС.

Для спадково-дрібнозернистих сталей (маловідповідальних деталей):

1) Одинарне гартування від температури цементації або після підстужування до t = 840-860^оС.

2) Низький відпуск при t = 150-170^оС.

Рисунок 5.17. Графік термообробки після цементації.

Твердість поверхні: HRC 60-64 (вуглецеві сталі), HRC 58-62 (леговані сталі).

Твердість серцевини: HRC 35-45.

Азотування – процес дифузійного насичення азотом поверхневого шару стальних деталей.

Мета – підвищення твердості, зносостійкості, корозійної стійкості поверхні.

Деталі азотують в герметичних ретортах в атмосфері аміаку NH₃ при t = 500-600^оС протягом 24-60 год. Глибина азотованого шару – 0,3-0,6 мм.

При нагріві аміак розкладається з утворенням атомарного азоту:

NH₃ → N + H₂

Азот дифундує в поверхню і утворює тверді нітриди.

Азотують леговані сталі, що містять Cr, Al, Ti, Mo, V, які утворюють нітриди, підвищуючи твердість до HV 1200 (після цементації і гартування - HV 800-900).

Чим більше температура і час азотування, тим більше глибина азотованого шару і менше твердість (через коагуляцію нітридів).

Техпроцес азотування:

1. Попереднє гартування + високий відпуск (t = 600-675^оС) для підвищення міцності і в’язкості серцевини.

2. Механічна обробка + шліфування.

3. Захист ділянок, які не треба азотувати.

4. Азотування.

5. Кінцеве шліфування (знімають шар 0,02-0,03 мм).

Ціанування

Ціанування – одночасне дифузійне насичення вуглецем і азотом поверхневого шару стальних деталей у розплавлених ціаністих солях – NaCN, KCN, Ca(CN)₂, а нітроцементація – в газовому середовищі – цементуючий газ + аміак.

Мета – підвищення твердості і зносостійкості поверхневого шару.

Низькотемпературне ціанування: t = 540-560^оС; час – 0,5-3 год.; товщина шару – 0,01-0,03 мм; HV 1000; насичення відбувається переважно азотом (після гартування і високого відпуску)

Високотемпературне ціанування: t = 820-950^оС; час – до 1 год.; товщина шару – 0,15-2,0 мм; HRC 58-62; після х.т.о. деталі піддають гартуванню і низькому відпуску; насичення відбувається переважно вуглецем.

Нітроцементація: t = 850-870^оС; час – 2-10 год.; після х.т.о. деталі піддають гартуванню і низькому відпуску.

Ціанують деталі з конструкційних вуглецевих і легованих сталей та інструменти з швидкорізальних сталей.

Співвідношення C i N залежить від складу середовища і температури процесу (чим менше температура, тим більше насичення азотом і менше вуглецем).

Нітроцементація дешевша і безпечніша, ніж ціанування.

Контрольні питання

1. Що таке хіміко-термічна обробка сталі?

2. З яких трьох процесів складається хіміко-термічна обробка сталі?

3. Що таке цементація сталі? Мета цементації? Режими цементації?

4. Що таке цементація у твердому карбюризаторі?

5. Що таке газова цементація?

6. Яку термообробку проводять після цементації?

7. Яку твердість поверхні та серцевини отримують після цементації?

8. Що таке азотування сталі? Мета азотування? Режими азотування?

10. Що таке ціанування та нітроцементація? Яка їх мета?

11. Наведіть режими низькотемпературного ціанування.

12. Наведіть режими високотемпературного ціанування.

13. Наведіть режими нітроцементації.

Розділ VІ. Леговані сталі

Тема 6.1. Конструкційні леговані сталі

Дата добавления: 2017-02-01