Пантелеенко Ф.И. и др. - Восстановление деталей машин (1038481), страница 60
Текст из файла (страница 60)
МЕХАНИЧЕСКАЯ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА 4.3 $. Скорость охлаждения стали в различных охлажданнцих средах В ряде случаев весьма эффективным способом упрочнения является термомехаиическая обработка, сочетающая эффекты упрочнения как от собственно термической обработки, так и от пластической деформации. Для сплавов, имеющих полиморфные превращения (сталей в том числе), наиболее подходят высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО), низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО), патентирование. На рис. 4.8 приведены примеры типичных режимов термомеханической обработки.
Хотя при ВТМО пластическая деформация протекает выше температуры рекристаллизации, в аустенитной области с целью подавления разупрочняющих рекристаллизационных процессов осуществляют закалку. ТЕРМИЧЕСКАЯ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА 495 отпуск !,С т, С а) б) в) Рис. 4.8. Типичные режимы термомеханической обработки: а — ВТМО; 6- НТМО„. в — патеитироваиие При НТМО упрочняющий эффект еще выше, поскольку пластическую деформацию проводят при температуре несколько ниже температуры рекристаллизации, В случае патентирования холодную пластическую деформацию выполняют до нагрева и после закалки на троостит, что обеспечивает высокий комплекс механических свойств. Химико-термическая обработка (ХТО), сочетающая тепловое воздействие с диффузионным насыщением поверхности металлов и сплавов одним или несколькими химическими элементами, позволяет получать в поверхностном слое изделия сплав практически любого состава, обеспечивая этим комплекс необходимых свойств.
Диффузионное насыщение при нагреве возможно в тех случаях, когда насыщающий и насыщаемый компоненты взаимодействуют, т.е. образуют твердые растворы или химические соединения. Ответ на этот вопрос дает анализ соответствующей диаграммы состояния.
Повышение температуры ХТО экспоненциально повышает скорость диффузионных процессов, продолжительности ХТΠ— параболически, т.е. в меньшей степени. Иауглероживаиие (цементация) является одним из наиболее распространенных процессов ХТО. Насыщение поверхностного слоя стали углеродом с последующей закалкой и низким отпуском проводится с целью повышения ее твердости„износостойкости, усталостной прочности.
Как правило, цементации подвергают углеродистые и легированные стали, содержащие до 0,25 % С (так называемые цементируемые стали: 10, 15, 20, 20Х, 20ХГТ и др.). После науглероживания содержание углерода в поверхностном слое достигает 0,8... 1,4 %. Науглероживание проводят в твердых, жидких и газообразных средах (карбюризаторах). 496 Глава 4, МЕХАНИЧЕСКАЯ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТЕРМИЧЕСКАЯ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОЬРАЬОТКА Наиболее проста в ремонтно-восстановительном производстве цементация в твердом карбюризаторе. В металлический ящик (контейнер) насыпают древесный уголь, укладывают детали так, чтобы расстояние между ними, а также стенками ящика было > 15 мм, закрывают крышкой, герметнзнруют огнеупорной глиной и помещают в печь.
Прогревают ящик до 750...800 'С, а затем повышают температуру печи до 920... 950 'С. Обычно глубину науглероженного слоя получают - 1 мм. ц табл. 4.12 приведены параметры науглерожнвання. Контроль науглероженного слоя проводят на образце-свидетеле. Прн цементации в пастах углеродсодержащий порошок (сажу, древесно- угольную пыль, соду н т.п.) разводят связующим (патокой, канцелярским клеем н др.) и наносят в виде суспензнн, обмазки, шликера на цементуемую деталь, сушат. Толщина слоя пасты в 6...8 раз должна превышать требуемую толщину цементованного слоя.
Прн науглерожнваннн в пасте, содержащей 50...55 % сажи, 30... 40% соды н 10...15 % щавелево-кислого натрия, прн 950 'С за 1,5...3 ч формируется науглероженный слой 0,6...1,0 мм. Цементацню в расплавленных карбюрнзаторах (например, 75... 85 % Ма2СОз + 10...15 % ХаС! + 8...15 % ЯС; пихто = 950 'С; толщина слоя 1,2 мм) осуществляют в расплавах солей металлов электролизным или безэлектролнзным способом. Наибольшее распространение в промышленности получила газовая цементация.
Ее проводят в специальных печах илн агрегатах при температуре 920...950 'С, подавая в печь каплями керосин, уайт-спирит, веретенное масло нлн газ (природный газ, пропан, бутан и др.). В течение 8...12 ч формируется слой толщиной 1,0...1,8 мм. 4.12. Ориеитировочиаи продолжительиость выдержки при цементации в твердом карбюризаторе (Фхто = 906...9% ~С) Участки стальных деталей, не подлежащие науглероживанию, медннт, покрывают специальными обмазками или защищают припуском, который снимают механической обработкой после цементации. С целью придания поверхностным слоям максимальной твердости и игносостойкости науглероженные стальные изделия подвергают затем икалке, а также низкому отпуску. В результате поверхность имеет струк~уру отпущенного мартенсита с твердостью - 60 НЙС, а в сердцевине сохраняет вязкость, пластичность.
Азотироваиие — диффузионное насыщение поверхности металла азотом с целью повышения твердости, износостойкости, усталостной прочности, коррозионной стойкости деталей. Чаще всего азотируют среднеуглеродистые легированные стали тинов ЗЗХМЮА, ЗЗХВФЮ (нитралои)„в поверхности которых образуются 1вердые нитриды хрома, молибдена, алюминия. Твердость поверхности гаких сталей после азотирования достигает 1200 НУ, в то время как после мотирования среднеуглеродистой стали - 200 НЧ. Как правило, перед азотированием проводят закалку с высоким отпуском (улучшение). Обычно азотирование проводят при температурах 480.„530 'С в течение 20.„40 ч в среде аммиака. Толщина азотированного слоя 0,4...
О,З мм. Циаиирование — одновременное насыщение поверхности металла углеродом и азотом с целью повышения твердости, износостойкости, усталостной проч ности издел ий, Различают низко- (540...560 'С), средне- (820.„860 'С) и высокотемпературное (920.„960 'С) цианирование. При низких температурах идет преимущественное насыщение азотом, при высоких — углеродом. Наиболее распространено цианирование в среде газов (смеси аммиака, природного газа, эндогаза и т.п.). Цианированию подвергают чаще всего цементируемые легированные стали. После цианирования проводят закалку и низкий отпуск. Борироваиие — насыщение металла бором с целью повышения твердости и износостойкости.
Благодаря тому, что на поверхности сталей и чугунов формируется слой боридов ГеВ и Ге2В толщиной - О,! мм, твердость ее составляет - 2000 НУ, Поэтому борированные изделия успешно противостоят абразивному изнашиванию. Отличительными чертами термической обработки восстанавливаемых деталей является специфика задач. Так, например, как правило, для обеспечения хорошей обрабатываемости резанием стальные детали под- 493 Глава 4. МЕХАНИЧЕСКАЯ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТЕРМИЧЕСКАЯ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА вергают отжигу И рода или улучшению (закалке с высоким отпуском).
Такие операции термической обработки восстанавливаемых деталей проводятся в том случае, если эксплуатировавшиеся детали подвергались упрочняющей обработке и имеют высокую твердость и плохую обрабатываемость резанием. После этой смягчающей обработки проводят обработку резанием в требуемый размер ~протачивание, нарезание рваной резьбы и т.п.), последующие наплавку или напыление.
Как правило, после восстановления геометрии изношенной детали при необходимости ее подвергают упрочняющей обработке. Для снятия внутренних остаточных напряжений и предотвращения образования трещин после операций восстановления изношеиных деталей, если эти операции сопровождались знвчительными тепловложениями в деталь в неравновесных условиях ~сварка, наплавка и т.п.), необходим отжиг 1 рода. При этом, особенно для легированных сталей, склонных к образованию неравновесных закалочных структур и повышенной хрупкости, отжиг 1 рода для снятия внутренних напряжений проводят безотлагательно после сварочных или наплавочных операций.
С целью полной или частичной релаксации внутренних напряжений осуществляют отжиг, уменьшающий напряжения после восстаноаления деталей осаждением металлов и сплавов электрохимическим способом. 4.8.2. Термическая оораоотка а процессах восстановления деталей В технологическом процессе, связанном с восстановлением деталей, может возникать необходимость в подготовке к механической обработке резанием, снятии напряжений с целью недопущения трещииообразования, упрочнении поверхности восстановленной детали. Для обеспечения оптимальной обрабатываемости резанием в сталях необходимо получать иаиболее целесообразные равновесные или близкие к ним структуры, содержащие зачастую зернистый, а не пластиичатый перлит. В табл.
4,13 приведены примеры режимов термической обработки, обеспечивающих оптимальную обрабатываемость резанием типичных коиструкционных сталей. При подготовке к обработке резанием сложнолегированных сталей и специальных сплавов имеется ряд особенностей.
Например, мартенситно-стареющая сталь Н18КЗМ5 имеет наилучшую обрабатываемость резанием сразу после закалки на структуру пересыщенного твердого раствора. Последующее старение повышает твердость и снижает скорость резания в 5 раз. Аналогична закономерность для хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталей, а также всех стареющих или дисперсионно-твердеющих сплавов. 4ЛЗ. Режимы термической обработки, обеспечивающие оптимальную обрабатываемость резанием некоторых сталей Рекомендуемая обработка Особенности структуры Марка стали Примечание !!Зсп, !Окп Без термической об аботки Исходная ферритнопе литная ст кт а Нормализация Мелкая ферритноперлитная стр кту а Мелкая ферритноперлитная структура 10, 45, 40Х, 40ХН Нормализация при 880...900 'С Изотермический отжиг Ферритно-перлитная структура с частич- но сфероидизирован- ным перлитом ! 2ХНЗА, 20Х2Н4А Мелкая ферритноперлитная структура ~перлит частично— до 20 % — сфероидизи ован) Нормализация + + высокий отпуск при 640...680 'С Нормализация + + ВЫСОКИЙ ОтпуСК при 650...680 'С Рекристаллизаци- онный отжиг при 670...680 С Частично ~> 30 %) сфероидизированный перлит При больших обьемах фрезерования и сверления длительность термической обработки увеличивается в1,5 аза УЗ вЂ” У12, ШХ15 Маятниковый отжиг около критической точки А, Зернистый перлит Для стали ШХ15 в сечениях до 100 мм -- не более дв х циклов ! ЗХГТ, ЗОХГТ, '5ХГМ, 25ХГТ, 25ХГНМТ, 25ХГНМЮА Мелкая перлнтная структура ! перлнт частично СфЕрондизи ован) Допустимо улучшение ~закалка с высоким отпуском) на феррит и пе литзе нистый 502 Глава 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
