Мармер Э.Н. - Электропечи для термовакуумных процессов (1074335), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Аналогичные результаты были получены на подобных рнях при закалке садок массон 220 — 250 кг в печи СНВ-5,10.5/1ЗИ! "с; 3.11, 3.12) Как видно из данных табл. 3.28, максимальная скорость охлаждения масла ВЗ-1 в зависимости от остаточного давления газа над маслом изменяется в 3 раза.
Следовательно, давлением газа над маслом мож. но изменять в широких пределах закаливающую способность масла, подбирая необходимую дпя изделий максимальную скорость охлаж. денна. По максимальной скорости охлаждения могут быть подсчитаны коэффициенты теплоотдачи 111У1 с целью проведения теплотехниче. скнх расчетов. Рассмотренные аспекты вакуумной закалки позволяют оценить перспективу по следующим направлениям: нагрев в вакууме с закалкой в среде азота, в том числе при давлении до О„б МПа, изделий из высоколегированных марок сталей, включая быстрорежуппю; нагрев в вакууме с закалкой в масле изделий из средне- и высоколегированных марок сталей„в том щсле полученных методом порошковой металлургии; создание специальных сортов масел для вакуумной закалки.
3.4. яимико-термическая обработка Разреженные среды находят широкое применение прн насыщения поверхности различными элементами, например углеродом, азотом, бором, титаном „алюминием и др. Внсуумиая цемелгаяая обычно проводится в печах с графнтовымя нагревателями и футеровкой„что позволяет легко поднять температуру цементации до 1000 — 1100 'С„не опасаясь взаимодействия печных конструкций с углеродсодержащим газом. Повышение температуры цементации на 100-150 'С позволяет резко сократить время цементации и повысить производительность процесса. Предварительный прогрев в вакууме приводит к иаврению загрязнений н очистке поверхности, что обеспечивает увеличение скорости поверхностных реакпнй и дополнителыю сокрапюет общее время технологического процесса.
Повышение температуры, как известно, способствует росту эер. на. Однако, поскольку резко сокращается время цементации, размер зерна после окончательной термообработки, как правило, не отличается от размера зерна после обычной цементации. Помимо увеличения производительности вакуумная цементация имеет дополнительные зкономические н технические преимущества: отпадает необходимость в газоприготовительных установках и приборах контроля состава газа; экономятся электроэнергия и газ, повышается надежность работы элементов нагревательной камеры; обеспечиваетс~ получение изделий с чистой неокисленной поверхностью и повышение качества из дел яй благодаря исключению внутреннего окисления: исключаются вредные примеси в атмосфере производственного по мещения; повышается общая культура производства.
128 ',- Таценеп Д 92. Репнмм и результаты Пемептзнпн шестерен пз стелл 25ХГТ прн 1050 С зз 1 ч 1118) Толшвнз пементовзвного слон, мм Тверпость после ззВершннз Эвольвснтз Впзлнне келкп ппс Дзвленне газа, гцз разовое ззпол- 195 метено м 1,55 1,23 1,16 " к смесн "ме. 195 1,15 1,04 62 1,28 195 1,42 1,32 1,22 62 , по даннь1м фирмы Науеэ цементация на глубину 1,27 мм при С производится для стали А181 4816 (Ч1 до 3,75%) за 3 ч, для А1Я 8620 (М1 до 0,7%) — эа 1,5 ч. Общий цикл вакуумной цен термической обработки составляет соответственно 6,5 ч, а при обычной цементации — 11 и 6,5 ч. Вакуумная цементации с 2,5% 81 на глубину 0,4 — 0,5 мм осуществляется за 70 мин 'общем приблизительном времени цикла 2 ч.
ри вакуумной цементации шестерни иэ стали 25ХГТ и обоймы а получены данные 1118), представленные в табл. 3.32. пустимьй разброс по глубине цементации составляет 1,0 — 1„4 мм. ":;газовой цементации в температурном интервале 860 — 930 'С такой 'обычно получают за 8-10 ч. цикличной подачи метана до давления 195 гПа в течение 1,5 ч ':ьз050 'С глубина слои на внешней поверхности обоймы составляет вам, а на внутренней — 1,15 мм. снижении температуры до 1020 'С глубина слоя уменьшается . Увеличение давления метана выше 195 гПа приводит к вьша"" сажи и снижению глубины слоев на внешней и внутренней постях соответственно до 0,92 и 0,65 мм 11181 .
ее подробно исследованы режимы вакуумной цементации на 20ХГНМ, 19ХГН, 16ХГ и сталь марки 20 11191. При этом исвалась одна глубина слоя 15 мм, полученного при различных рах при соответствующем изменении времени цементации, ;;~цэказано в табл. 333. йства образцов иэ этих сталей определялись после дополниой перекристаллизации с целью измельчения зерна по режиму. нне с темпсратурььцементацни до 600 'С, выдержка при этой ,, ' туре 40 мнн, нагрев до 840 еС (выдержка 30 мин) и закалка е. Отпуск производили прн 180 С в течение 2 ч.
Размеры эер. ;:;-Мосле различных режимов вакуумной цементации представлены . ЗЗЗ. 129 успевал ЗЗд Размеры зерна в сердвеввве обрезное весле разлвчвых рованов обработка 1ЕХГН 19ХГН гохгнм (о,,щь АИ <о,сэта м> 'ехг го Исходное состслнвс восле закалял лрв 840~С 11емвпаллл: 950 С; 8ч 1000 С; 1,5 ч 1050 С; 1,5 ч 1100 С; 0,9ч 9-.10 8 8-9 7-8 7 7 7-8 9-8 9 9 9 7-8 9-10 7-.8 9-10 7-8 9-10 7-.8 7 7-8 8-7 8-7 Исследование прочностных свойств сердцевннь1 стали 20ХГНМ а зависимости от времени цементации (1 — 2,5 ч) прн 1050 С показывает, что временное сопротивление на разрыв снижается примерно на 2Р.
хдрактернстнки пластичности такие, как относительное удлинение а сужение, остаются на одном уровне, а ударная вязкость даже несколько возрастает ло сравнению с романном цементации прн температуре 930 С. Применение вакуумной цементации приводит к сушественному ускорению пронесся. Один из способов вакуумной цементации реко. мендован в 11201 .
Цементация высоколегированных марок сталей, у которых козф фициент диффузии углерода существенно меньше, исследовалась на втулках шарошек буровых дзлот нз стали 12Х17 11211. Характер. ная особенность этого процесса состоит в том, что в поверхностном слое требуется концентрация углерода примерно 3%. При температуре 1050 'С н цнклнровании подачи мепша (20 мин цементации и 10 мнл диффузионной выдержки) за 8 ч можно получить глубину цементованного слоя 1,7-1,9 мм при твердости НКС, 65 на поверхности.
В твердом карбюрнзаторе лри той же температуре цикл времени а 2 — 3 раза выше, а коробление дхтигаст 15 мм. При вакуумной цс. ментацин коробление не превышало 0,2 мм. С целью повышения нзносостойкости высоколегированных сталей в 11221 предложен способ вакуумной цементации. Большие перспективы имеет вакуумная цементацив порошковых сталей. Использование малоуглеродистых порошков дает значнтсль. ный эффект при прессованни благодаря снижению усилий прессованлз и повышеншо стойкости прессч$орм. Повышение прочности и твердо сги поверхности может быль достигнуто вакуумной цементацней с последующей закалкой в масле. Как известно, в порошковых матс.
риалах рост зерна незначителен, поэтому температура процесса мс 1ЗО '' быть выбрана более высокой и, следовательно, сам процесс сузначительный экономический эффект. сле вакуумной цементации спеченных колец сальника 0,5ДЗ) при температуре 1040 'С и времени насыщения 1 ч с нощей закалкой и отпуском усилие раздавливания составило 26— ":кН при твердости по Бринелю НВ 105- 108. Аналогичные уезульта;!получены при цементации в эндогазе при температуре 880 С, но эа 5ч [123). 'ч1а спеченных шестернях состава ЖГр1ДЗКО,З при циклическом '' ме подачи метана (1050 'С, 1 ч) и последующей вакуумной за"' е при 860 'С, 30 мнн поверхностная твердость по шкале Роквел";;:НКА составила 60-62.
Толщжа цементованного слоя на вершине ', поверхности, обработанной по звольвенте, и во впацнне состави'~оответственно 1,66; 1,48 и 1,35 мм [118) . '«)нелогичная химико-термическая обработка детали состава ,5Д1,5 с пористостью 17% повысила контактную выносливость 15олее чем в 3,5 раза [118) по сравнению с деталями беэ химико- ской обработки. , зновидностыо вакуумной цементации является так называемая цементация, которая осуществляется в тлеющем разряде 4). Наиболее эффективен этот процесс при комбинированном на"'", который вначале осуществляется с помощью графитовых нагре"' ей, а затем подается цементацнонный гаэ и создается плазма щего разряда.
В разряде происходят очистка поверхности и актив; иасьпцение ионами углерода, которым в электрическом поле ири'са дополнительная энергия. Поскольку поверхностные процессы ' ' ионной цементации проходят наиболее активно, то она имеет преи'" ство перед традиционной вакуумной цементацией для получения ельно тонких слоев. где определяющими скорость процесса тся поверхностные реакции. образцах диаметром 6 мм из стали 20Х2Н4А после ионной це'звции на глубину 1,1 мм прочностные свойства были такими же, ':,;и пря цементации в эндогазовой атмосфере, а пластические увелиись в 2 — 5 раз (относительное удлинение в 3 — 5 раз, относитель, 'сужение — в 3,5- 5,5 раз, ударная вязкость — в 25-3 раза) [125). ."' едовательно, при использовании различных вариантов высоко',' аратурной цементации при температуре 1040 *С вместо традицнон: газовой цементации при 930 'С продолжительность обработки яет 15 — 4,5 ч, что позволяет экономить до 30% электроэнер.
,.' -'[126] . уумное азотирование обычно проводится при температурах " 600 'С. Наибольшее. распространение в настоящее время получи",~нное азотирование, которое осуществляется в среде аммиака или в смеси с аргоном, водородом и другими газами при общем давгазов 133 — 665 Па и рабочем напряжении 350-550 В [124) . 131 Таронна ЗЗФ. Теяяояогнчеенне параметры пронеееа лонного азотяроВапня нетелей пз 1нзяпчямх сталей Орпеятярояочная ямнермка„ч, яяя полученяя таерноет елоя толпепюа, мм на пончо„ етя Нуч Г О,зэ-о,э О.Э-О,ЭЗ О.З$-О,Э О,З-О,ЗЭ 0,35-0,4 цч Темтмратур, с 5-5„5 6,2-68 5,3-6 7-7,6 9-9,5 15-18 15-18 520 4-5 7-9 9-12 12-15 530 4-5 6-8 9-12 15-18 550 3-4 4-5 6-8 9- 12 530 4-5 6-8 9-12 15-18 550 4-5 5-7 7-9 9-12 40Х 18ХГТ 18ХГТ ЗОХЗМФ 38ХЗМВА 15-18 а Тяорпрсть намерялась нря нагрузке на юшентер 5 кг.
Основные параметры процесса вакуумного азотирования для ль талей простой формы приведены в табл. 3.34. Прн этих процессах а камеру подают только диссоциированный аммвак [124], Влияние остаточного давления газа на глубину слоя специфично урж каждой температуры азотирования. Так, при 520 С для сталей 40Х и ЗОХ2М10А зто давление составляет 270 Па, а при температуре 650 "С -. 800 Па [127]. В [125, 127] также -указывается возможность прове. дения ионных процессов дпя совместного введения в поверхностньй слой азота и углерода.
Прн этом в качестве углеродсодержащего гззз обычно используется пропан. Аналогичный эффект при насьпцении поверхности стали азотом мо. жег быть получен в результате воздействия аммиака при остаточном давлении выше 40 кПа [128] . При более низком остаточном давлении аммиака (13-20 кПа) ннт. ридная зона не образуется, а диффузионный слой представляет собой а-твердый раствор азота в железе, толщина которого на 25 — 30% больше, чем при атмосферном делении аммиака. Слой, полученный без витринной зоны„имеет достаточно высокую пластичность и прочность. а также значительный уровень плотности дислокаций, что обеспечиваю создание структуры„обладающей повышенным сопротивлением усталости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
