Лекции_Матвед_Минаков (Лекции), страница 13

от поверхностной Т.О.: 1) независимость от внешней формыизделия; 2) большая разница по свойствам между поверхностью и сердцевиной(т.к. при поверхностной Т.О. изменяется только структура поверхности, а приХ.Т.О. – и химический состав и структура).Цель: изменить химический состав, структуру и свойства поверхностного слоя.Условия для проведения Х.Т.О.:1 строка1) насыщающий компонент должен2) температура нагрева должна обеспечивать 1 слово3) деталь должна быть окружена средой, содержащей насыщающий компонент.Процессы, идущие при Х.Т.О.:а) диссоциация – распад молекул насыщающей среды и образованиеактивных атомов (ионов);б) адсорбция – поглощение (растворение) поверхностью свободных атомов(ионов) насыщающей среды; как итог, появление градиента концентраций;в) диффузия – проникновение насыщающего элемента вглубь (процессу нетконца, самый медленный процесс, но идёт намного быстрее, еслинасыщающий атом является атомом 1 слово ).Итог: диффузионный слой, отличающийся по химическому составу отосновы (подложки).Что всех волнует?1 строкаДиффузию характеризует коэф-т диффузии = 0 −∗Q – энергия активации, т.е.

энергия, необходимая, для того чтобы вырвать атом изего места в решётке;диффузия идёт легче, если Q мала (а она мала у атомов 1 слово )Каким способом идут? Увеличивают температуру насыщения или времянасыщения? 1 строкаСтруктура по сечению детали послеХ.Т.О. будет различна, НО она1 строка + «жалкая пародия»лектора на одно великоевысказывание одного оченьдревнего учёного4 строки2 картинки§ 2.2. ЦементацияЦементация – это Х.Т.О., заключающаяся в диффузионном насыщенииповерхностного слоя стальной детали углеродом.Цель: получение высокой твёрдости поверхности и сохранение вязкойсердцевины.Типичные детали: детали, работающие в условиях износа и ударных нагрузок(зубчатые колёса, кулачки, поршневые кольца и др.).Стали для цементации: низкоуглеродистые (% С≤ 0,25) и низколегированныестали (20, 20Х, 18ХГТ и др.).Идея метода: науглероживание поверхности, т.е.

повышение % С= 0,8 ÷ 1,0 наповерхности.Среда для насыщения (науглероживания):карбюризатортвёрдый(древесный уголь)деталь помещается в ящикс углём; уголь+малое колво кислорода→CO2CO900÷930 ℃2 + жидкий (бензол С6 6 ,гептин (алкин) С7 12 )газообразный(метан С4 ) 2 → 2 + ; 2+2 → 2 + 2 + Глубина слоя: - 0,5-0,8 мм – для среднихконтактных давлений- 1,2-1,6 мм (max 6) – для высокихконтактных давлений;Время: долго- в твёрдый карбюризаторе ≈ 0,1 мм/час(от 7 до 14 часов)- в газообразном карбюризаторе ≈ 0,2-0,3мм/час (~6 часов);В результате такихвыдержек сильно растётзерно (требуетсяиспользованиенаследственномелкозернистых сталей– частичное спасение).На поверхности послецементации образуется Цсетка, что недопустимоСтруктура слоя:За эффективную толщинудиффузионного слоя принятатолщина, в которой слой П+Ц,П и половина П+ФВ результате цементации не была достигнута выше поставленная цель.

Послецементации необходимо проведение упрочняющей Т.О.- при единичном или мелкосерийном производственедостаток – коробление в деталях сложной формы- при массовом производствепредварительнаямех. обработкаупрочняющая Т.О.(есть закалка)окончательнаямех.

обработка(шлифование)короблениецементация(~930 ℃ + долго)Достоинства:1) высокая твёрдость поверхности (HV≥700);2) вязкая сердцевина3) глубокие слои (до 1,2-1,6 мм)Недостатки:1) очень большое коробление;2) шлифование снимает часть слоя;3) высокая твёрдость Мотп не сохраняется приработе детали при высоких температурах.Вывод: Цементация используется в массовом производстве (автомобильном, с/х идр), но не подходит для высокоточных и высокоскоростных зубчатых передач(авиация).§ 2.3.

АзотированиеАзотирование – это Х.Т.О., заключающаяся в диффузионном насыщенииповерхностного слоя детали азотом.Цель: получение высокой твёрдости поверхности и сохранение вязкойсердцевины.Типичные детали: высокоскоростные и высокоточные зубчатые и червячныепередачи (авиация, приборостроение).Стали для азотирования: среднеуглеродистые (% С = 0,35 ÷ 0,4) стали сдобавками 2÷3 % Cr, 1 % Al и 0,5 % Mo (38Х2МЮА, 40ХНМА и др.).Идея метода: насыщение поверхности азотом и создание на поверхности слоя,состоящего из колоссально твёрдых нитридов (или легированных Al, Cr и Moнитридов – нитраллоев).500÷600 ℃Среда для насыщения: при 500-600 ℃ аммиак 33 + т.к.

~0,71 Å < ~0,77 Å → диффузия идёт быстрееТолщина слоя: 0,3-0,5 ммВремя: очень долго (~48 часов) → очень дорого.Структура слоя:−′− 2 4 нитриды(прилегированиистали Cr, Al,Mo –нитраллои)охл−иеазотистыйаустенитДиаграмма состояния железо-азот + ′ − азотистыйферритСхема азотирования (упрочняющая Т.О. не нужна):предварительнаямех. обработкаокончательнаямех. обработка(шлифование)азотирование(~500-600 ℃ +очень долго)! нет изменения в размерах !улучшениеДостоинства:1) высокая твёрдость поверхности (приобразовании нитридов HV≈500, приобразовании нитраллоев HV≈1000-1200);2) не нужна упрочняющая обработка;3) твёрдость нитридов (нитраллоев) сохраняетсяпри разогреве детали при до 350 ℃ при работе.Недостатки:1) дорого и очень долго;2) твёрдый тонкий слой может продавливаться вмягкую сердцевину, т.е. при высоких контактныхнагрузках данный метод не подходит.А можно побыстрее сделать?1 слово§ 2.3.

Ионная Х.Т.О.Ионная Х.Т.О. была разработана в МВТУ им. Н.Э. Баумана в 1965 году.Идея метода: насыщение ведётся в плазме тлеющего разряда.При высоких напряжениях происходитионизация газа:300÷1000 В22 +Ионы газа бомбардируют деталь.В результате:- происходит катодная очистка (отокислов) поверхности;- облегчается адсорбция;- нагревается только поверхность;- процесс идёт в 2-3 раза быстрее(сама диффузия не идёт быстрее), чемпри обычном азотировании;- процессом можно управлять.§ 2.4.

ЦианированиеЦианирование – это Х.Т.О., заключающаяся в диффузионном насыщенииповерхностного слоя стальной детали углеродом и азотом.Подразделяется на: жидкостное (в расплавленных цианистых солях), твёрдое (втвёрдых цианистых солях), газовое (нитроцементация) – в смеси светильного газа(50 % 2 + 34 % 4 + 8 % и др.

горючие газы) и аммиака 3 .Достоинства (перед цементацией):1) меньшая продолжительность процесса;2) более высокая твёрдость поверхности;3) меньшее коробление.Недостатки:1) токсично (требуются специальные меры защиты);2) дорого.При высоких температурах процесс цианированияприближается к цементации, а при низких – казотированию.Высокотемпературное цианирование используют вместоцементации для ответственных деталей машин,работающих в условиях повышенного износа;среднетемпературное – для мелких деталей;низкотемпературное (предварительно используютулучшение) – для деталей, работающих в условияхповышенного изнашивания (втулок, штоков клапанов,инструментов из быстрорежущих сталей).§ 2.5.

Диффузионная металлизацияДиффузионная металлизация – это процесс диффузионного насыщенияповерхностных слоёв стальной детали металлами.Может проводиться в твёрдых, жидких, газообразных насыщающих средах.Процесс диффузии металлов идёт дольше, т.к. металлы с железом образуют3 словаВ качестве насыщающих металлов используют:- алюминий (процесс называется алитированием) – при 900-1000 ℃ в течение 312 часов; сталь приобретает высокую окалиностойкость (до 850-900 ℃) икоррозионную стойкость; используют для труб, чехлов термопар, деталейгазогенераторных машин и др.- хромом (процесс называется хромированием) – при 1000-1050 ℃ в течение 6-15часов в порошкообразных смесях; сталь приобретает коррозионно-стойкий,кислотостойкий и окалиностойкий (до 850 ℃) тонкий (0,015...0,020 мм) твёрдый(1200...1300 HV) слой; используют для пароводяной арматуры, клапанов, деталей,работающих в агрессивных средах.- также разработаны процессы насыщения стали кремнием (силицирование),титаном (титанирование), цинком (цинкование).II часть «Материалы, применяемые в машиностроении»8 главГлава I «Конструкционная прочность материалов»Глава II « Стали, обеспечивающие жесткость, статическую и циклическуюпрочность»Глава III «Износостойкие материалы»Глава IV «Материалы с особыми технологическими свойствами»Глава V «Материалы малой плотности»Глава VI «Материалы, устойчивые к воздействию повышенной температуры ирабочей среды»Глава VII «Материалы с высокой удельной прочностью»Глава VIII «Инструментальные материалы»16 часов = 8 лекций ~ 5 недель → модуль-экзаменМодулиIIIIIIЛабораторный практикум1-ая часть курса4 раза х 2 л/р= 8 л/р0...25 баллов0...25 баллов(выполнение+защита)= Оц1=Оц2Домашнее задание(выполнение+защита)(0-14 – «2»; 15-17 – «3»; 180...20 баллов20 – «4»; 21-25 – «5»)<12 баллов – незачёт поЕсли:лабораторному практикуму«2» – незачёт+данные(0-11 – «2»; 12-13 – «3»; 14модули выносятся на16 – «4»; 17-20 – «5»)экзамен;от «3» до «5» –зачёт+данные модули невыносятся на экзамен.IVЭкзаменпо II частикурса0...30 баллов(0-17 – «2»; 18-20–«3»; 21-25 – «4»;26-30 – «5»)0...20 + 0...30 = 0...50 баллов = Оц3(0-29 – «2»; 30-33 – «3»; 34-41 – «4»; 42-50 – «5»)Если:«2» – незачёт по II части курса => экзамен на пересдачу;от «3» до «5» – зачёт по II части курса.Итог по экзамену (при успешной сдаче всего перечисленного)Оценка за экзамен = ( Оц1 + Оц2 + Оц3 ) / 3Глава I «Конструкционная прочность материалов»Конструкционная прочность (КП) – комплексная характеристика, включающая всебя несколько критериев и показывающая способность материала работатьнадёжно и долго в конкретных условиях эксплуатации.комплексная характеристикаработоспособность(может ли материалвообще работать?)надёжность(если работает, тонадёжен ли он?)долговечность(если работает надёжно,то как долго?)материала в детали при конкретных условиях эксплуатации§ 1.