Рубрика «ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА»

ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

Поверхностное упрочнение методом пластического деформирования — прогрессивный технологический процесс, приводящий к изменению свойств поверхности металлического изделия. При этом методе пластически деформируют только поверхность. Деформирование осуществляют либо обкаткой роликами, либо обдувкой дробью. Чаще применяют обдувку дробью, при которой поверхность подвергается ударам быстролетящих круглых дробинок размером 0,2—1,5 мм, изготовленных из стали или белого чугуна. Обработку выполняют в специальных дробеметах. Удары дробинок приводят к пластической деформации и наклепу в микрообъемах поверхностного слоя. В результате дробеструйной обработки образуется наклепанный слой глубиной 0,2 — 0,4 мм. Кроме того, за счет увеличения объема наклепанного слоя на поверхности изделия появляются остаточные напряжения сжатия, что сильно повышает усталостную прочность. Например, срок службы витых пружин автомобиля, работающих в условиях, вызывающих усталость, повышается в 50—60 раз, коленчатых валов —в 25—30 раз. Дробеструйная обработка, так же как и обкатка роликами, является конечной технологической операцией, перед которой изделия проходят механическую и термическую обработку.

Теги: , , , ,

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

Химико-термической обработкой называют процесс, заключающийся в сочетании термического и химического воздействия для изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя стали. Химико-термическая обработка основана на диффузии (проникновении) в атомно-кристаллическую решетку железа атомов различных химических элементов при нагреве стальных деталей в среде, богатой этими элементами. Наибольшее распространение получили следующие виды химико-термической обработки. Цементация — процесс, состоящий в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом до оптимальной концентрации 0,8—1,1% и получении после закалки высокой твердости поверхности (ЯК 700 — 800) при сохранении вязкой сердцевины. Цементации подвергаются детали, изготовленные из низкоуглеродистых сталей (0,1—0,25 С) или из легированных низкоуглеродистых сталей. При цементации используют естественные и искусственные газы или жидкий карбюризатор (бензол, пиробензол, керосин и др.), который подается непосредственно в рабочее пространство печи. При нагреве происходит разложение метана по реакции СН4 = С + 2Н2. Атомарный углерод поглощается поверхностью стали и проникает в глубину детали. Газовая цементация деталей производится при температуре 930—950° С. Азотирование заключается в диффузионном насыщении поверхностного слоя азотом. Азотирование повы- шает твердость поверхностного слоя, его износостойкость, предел выносливости и сопротивление коррозии в среде атмосферного воздуха, воды, пара и т. д. Азотирование проводят обычно при 500—600° С (для повышения износостойкости и прочности) или при 600—800° С (для повышения коррозионной стойкости) в среде аммиака, который при указанных температурах диссоциирует с образованием атомарного азота по реакции 2ЫН3 —> + 6Н Атомарный азот диффундирует в железо. В сталях, легированных алюминием, хромом и молибденом, твердость азотированного слоя достигает НУ 1200. Обычно при азотировании получают слой толщиной 0,2—0,6 мм. Иитроцементация и цианирование — поверхностное насыщение деталей одновременно углеродом и азотом. Процесс выполняют либо в газовой среде, либо в расплавленной ванне из цианистых солей. В первом случае процесс называют нитроцементацией, во втором — цианированием. Газовая нитроцементация позволяет повысить износостойкость обрабатываемых деталей и сделать процесс более рентабельным. При низких температурах поверхностный слой стали насыщается преимущественно азотом, а при высоких — углеродом. Детали нагревают в газовой смеси, состоящей из науглероживающего газа (90—98%) и аммиака (2—10%). Кроме того, применяют специальный жидкий карбюризатор — триэтаноламин (С2Н60)3Ы, вводимый в виде капель в рабочее пространство. Газовое цианирование (нитроцементацию) разделяют на высокотемпературное (при 800—950° С) и низкотемпературное (при 550—600е С). Высокотемпературное цианирование применяют для получения высокой твердости и износостойкости поверхности деталей из конструкционных сталей с получением слоя глубиной 0,2—1,0 мм. После нитроцементации детали закаливают и затем подвергают низкому отпуску. Низкотемпературное цианирование выполняют в течение 5—10 ч в среде эндогаза или газа, полученного из синтина (смесь углеводородов) с добавлением 12—20% аммиака, или путем использования триэтаноламина. В результате такой обработки на поверхности стали образуется тонкий карбонитридный слой (толщиной 0,15—0,20 мм), обладающий высокой износостойкостью. Перед низкотемпе- ратурным цианированием производится полная механическая и термическая обработка деталей. К числу новых методов химико-термической обработки относят насыщение поверхности стали бором. Вирирование повышает твердость (НУ 2000), сопротивление абразивному износу и коррозионную стойкость. Борированная сталь теплостойка до 900° С, жаростойка до 800° С, однако борированные слои обладают высокой хрупкостью. При сульфидировании производят насыщение поверхности стали серой, азотом и углеродом на глубину 0,2—0,3 мм для повышения износостойкости, прирабатываемости деталей при трении и устойчивости их против задиров. Диффузионная металлизация — процесс насыщения поверхности стали алюминием (алитирование), хромом (хромирование), кремнием (силицирование). Металлизация кремнием повышает кислотоупорность, хромом или алюминием — жаростойкость, хромом, азотом и углеродом — износостойкость и т. д. Металлы образуют с железом твердые растворы замещения, поэтому диффузия их осуществляется значительно труднее, чем диффузия углеро
да или азота. В связи с этим процессы диффузионной металлизации выполняют при высоких температурах: алитирование — при 900—1000° С, силицирование — при 950—1050° С. Применение диффузионной металлизации во многих случаях не только вполне оправдано, но и является экономически выгодным. Так, детали жаростойкие при температуре до 1000—1100° С, изготовляют из простых углеродистых сталей, а с поверхности насыщают алюминием, хромом или кремнием, что значительно выгоднее, чем применение специальных легированных жаростойких сталей.

Теги: , , , , , , , , , , ,