Химико-термическая обработка

Низкотемпературное цианирование осуществляется при температурах 540-560С в расплавленных цианистых солях.

     Низкотемпературному цианированию подвергают инструмент из быстрорежущих сталей для повышения его стойкости при резании. В результате такой обработки образуется нитроцементованный слой толщиной 0,02-0,04мм твердостью HV 9500-11000. Длительность процесса 1-1,5 часа.

     Нитроцементация в твердых смесях применяется для повышения стойкости инструментов из быстрорежущей стали. Инструменты укладываются в металлические ящики и пересыпаются смесью, состоящей из 60-80% древесного угля и 20-40% желтой кровяной соли или другого состава. Потом ящики закрывают и устанавливают в печь с температурой 550-560С. После выдержки 2-3ч ящики выгружают из печи и охлаждают до 200-100С. Затем ящики раскрывают и вынимают инструмент, очищая металлическими щетками.

Хрупкость слоя возникает при пересыщении слоя углеродом и азотом, когда образуется сетак или сплошная корка карбонитридов у самой поверхности.

«Темная составляющая» в структуре возникает после нитроцементации в виде темной разорванной или сплошной сетки, обнаруживаемой на нетравленных микрошлифах. Причина: повышенная концентрация азота, увеличение времени выдержки и появление окисляющих газов в рабочем пространстве печи.

Диффузионная металлизация

     Диффузионной металлизация-это процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стали различными металлами. Она может осуществляться в твердых, жидких и газообразных средах.

     При диффузионной металлизации в твердых средах применяют порошкообразные смеси, состоящие из ферросплавов с добавлением хлористого аммония в количисве 0,5-5%.

     Жидкая диффузионная металлизация осуществляется погружением детали в расплавленный  металл (например цинк, алюминий).

     При газовом способе насыщения применяют летучие хлористые соединения металлов, образующиеся при взаимодействии хлора с металлами при высоких температурах .

     Диффузия металлов в железе идет значительно медленнее, чем углерода и азота, потому что углерод и азот образуют с железом твердые растворы внедрения, а металлы – твердые растворы замещения. Это приводит к тому, что диффузионные слои при металлизации получаются в десятки раз более тонкими.

Поверхностное насыщение стали металлами проводится при температуре 900-1200С.

Алитирование

     Алитированием называется процесс насыщения поверхности стали алюминием. В результате алитирования сталь приобретает высокую окалиностойкость  и коррозионную стойкость в атмосфере и в ряде сред.

     При алитировании в порошкообразных смесях чистые детали вместе со смесью упаковывают в железный ящик.

     Алитирование в расплавленном алюминии отличается от алитирования в порошкообразных смесях простотой метода, быстрой и более низкой температурой.

     Основным недостатком является- налипание алюминия на поверхность детали.

     Алитированные стали металлизацией с последующим диффузионным отжигом в несколько раз дешевле, чем в порошках.

Алитированием подвергают трубы, инструмент для литья цветных сплавов, чехлы термопар, детали газогенераторных машин и т.д.

Хромирование

     Хромирование проводят для повышения коррозионной стойкости, кислотостойкости, окалиностойкости и т.д. Хромирование средне- и высокоуглеродистых сталей повышает твердость и износостойкость.

     Хромирование чаще всего проводят в порошкообразных смесях. Процесс происходит при температуре 1000-1050С.Диффузионный слой, получаемый при хромировании углеродистых сталей, состоит из карбидов хрома. Карбидный слой имеет высокую твердость HV 12000-13000. Толщина хромированного слоя достигает 0,15- 0,20 мм при длительности процесса 6-15ч.Чем больше углерода в стали, тем меньше толщина слоя.

     Иногда применяют хромирование в вакууме. Издели засыпают кусочками хрома в стальном или керамическом тигле и помещают в вакуумную печь.

     Хромирование применяют для пароводяной арматуры, клапанов, вентилей.

Борирование

     Борированием называется насыщение стали бором. Борирование проводят с целью повышения стойкости против абразивного износа. Толщина борированных слоев не превышает 0,3мм, твердость HV 18000-20000.

     Широкое распространение получил метод электролизного борирования в расплавленных солях, содержащих бор. Деталь служит катодом в ванне с расплавленной бурой. Температура процесса 900-950С. Процесс можно вести и без электролиза в ваннах с расплавленными хлористыми солями, в которые добавляют порошкообразный ферробор или карбид бора.

     Борированию подвергают втулки грязевых нефтяных насосов, штампы.

Силицирование

     Силицированием называется процесс насыщения поверхности стали кремнием. В результате силицирования сталь приобретает высокую коррозионную стойкость в морской воде, в различных кислотах и повышенную износостойкость. Кроме того, силицирование резко повышает окалиностойкость молибдена и некоторых других металлов и сплавов.

     Силицированный слой представляет собой твердый раствор кремния в а-железе. Силицированный слой несмотря на низкую твердость (HV 2000-3000) и пористость после пропитки маслом при температуре 170-200С имеет повышенную износостойкость.

     При газовом силицировании при температуре 1000С в течение 2-4ч образуется слой толщиной 0,5-1,0 мм.

     Силицированием подвергают детали, применяемые а оборудовании химической, бумажной и нефтяной промышленности.

Сульфидирование

     Сульфидирование-термохимический процесс обработки изделий, изготовленных из сплавов на железной основе для обогащения их поверхностных слоев серой. Разновидностью сульфидирования является сульфоцианирование, при котором происходит насыщение поверхности ферросплава серой, азотом и углеродом.

     Сульфидный слой и продукты его износа, имея высокую адсорбционную способность, ускоряют приработку и предотвращают задир.          Сульфоцианирование позволяет осуществить замену бронзовых тяжело нагруженных подшипников на стальные. Долговечность подшипников увеличивается на З0 - 40%. Исследования показали возможность замены бронзы сульфоцианированным чугуном в червячных колесах, работающих со скоростью сцепление около 2 м/с.

Фосфатирование

     Фосфатирование - процесс образования на поверхности металла пленки нерастворимых фосфорнокислых солей. Есть положительный опыт фосфатирования поршневых колец двигателей внутреннего сгорания, цилиндрических гильз и втулок крупногабаритных двигателей, шатунов и зубчатых колес. Тонкая фосфатная пленка с последующей пропитки ее маслом защищает от коррозии гайки, болты и другие крепежные элементы. Фосфатное покрытие используется как подслой для дисульфида молибдена, что увеличивает прочность сцепления и устраняет заусенцы на поверхности.

Обезуглероживание

     Химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном удалении углерода из поверхностного 

Обезводороживание

     Химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном удалении водорода из стали

Азотоуглероживание (высокотемпературное цианирование)

     Химико-термическая обработка, при которой происходит диффузионное насыщение поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом в интервале температур 800–950 °С.

 

 

Углеродоазотирование (низкотемпературное цианирование)

     Химико-термическая обработка, при которой происходит диффузионное насыщение поверхностного слоя стали одновременно азотом и углеродом в интервале температуре 450–650 °С 

Титанирование

     Химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали титаном 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     В данной работе я рассмотрела понятия химико-термической обработки сплавов.

     К химико-термической обработке относятся такие виды обработки сплавов,как: цементация, азотирование, нитроцементация, цианирование, борирование, силицирование, диффузионная металлизация стали и др.

     Одним из наиболее эффективных и универсальных процессов химико-термической обработки является борирование.

     Борирование применяют для повышения износостойкости поверхностного слоя стального изделия, в частности, при повышенных температурах, повышения его твердости и износостойкости.

     Химико-термическая обработка в структуре технологического процесса меняет химический состав и свойства поверхностного слоя детали. Так, в процессе цементации происходит диффузионное насыщение поверхностного слоя детали углеродом. Процесс цементации применяется для деталей, от которых требуется, наряду с общей прочностью, высокая твердость и стойкость против износа поверхности.

     К таким деталям относятся шестерни, втулки, кулачковые валики и т. д. Если изготовить, например, зубчатые колеса из углеродистых сталей У10, У12, то высокая твердость и износостойкость боковых поверхностей зубьев в работе будет обеспечена. Но в случае возникновения ударных нагрузок произойдет поломка. Значит, нужно сделать сердцевину колес более вязкой, а боковые поверхности зубов - более твердыми.

     Если нужно повысить прочность детали, то применяют легированную сталь с тем же процентным содержанием углерода. Затем поверхность детали насыщается углеродом, проводится закаливание. В результате поверхность закаливается на высокую твердость, а сердцевина получается прочной и вязкой.

     Таким образом химико-термическая и химическая обработки, за счет изменения физико-химического состояния материала детали и ее поверхностного слоя повышают устойчивость против износа, прочность, жаростойкость и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

     1.Каменичный И.С Краткий справочник технолога-термиста – М: Оборонгиз, 1963. -298 с.

     2.Лахтин Ю.М., Рахштадт А.Г.Термическая обработка в машиностроении – М: ОЛМА-ПРЕСС, 1980. -426 с.

     3.Сальников С.П. Краткий справочник машиностроителя – М: Машиностроение, 2001. -312 с.

     4.www.ucheba.ru

     5.www.erudition.ru

     6.www.chemport.ru

     7.www.naukaspb.ru

      8.Травин О.В., Травина Н.Т. Материаловедение. – М.: Металлургия, 1989. – 360 с.

     9.Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для машиностроительных вузов – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1980. – 493 с.