Корягин С.И., Пименов И.В., Худяков В.К. - Способы обработки материалов (1093325), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Применяется длядеталей, от которых требуется повышенная пластичность;Т5 – режим закалки тот же + искусственное старение при150 ± 5°С в течение 1…3 ч. Применяется для деталей, от которых требуются повышенные значение предела текучести итвердости;Т6 – режим закалки тот же + искусственное старение при200 ± 5°С в течение 2…5 ч. Применяется для деталей, от которых требуется повышенная прочность;Т7 – режим закалки тот же + искусственное старение при225 ± 10°С в течение 3…5 ч.
Применяется для деталей, от которых требуется достаточная прочность и сравнительно высокаястабильность геометрических размеров;Т8 – режим закалки тот же + отжиг при 250 ± 10°С в течение 3…5 ч.Процессы химико-термической обработки осуществляютсяпосредством нагрева, выдержки и охлаждения деталей из сталиили сплавов в активных насыщающих средах (твердых, жидких, газообразных) при определенных температурных и временных условиях с последующей термической обработкой илибез нее.Результаты всякого процесса химико-термической обработки определяются составом активной насыщающей среды, температурой и временем выдержки, а также условиями последующей термической обработки.Химико-термическая обработка деталей применяется в промышленности в большинстве случаев с целью повышениясвойств: поверхностной твердости, износостойкости, эрозиостойкости, задиростойкости, контактной выносливости и изгибной усталостной прочности (процессы – цементация, азотирование, нитроцементация и др.).
Для резкого повышения со317противления абразивному изнашиванию перспективны процессы: борирование, диффузионное хромирование и другие, позволяющие получить в поверхностном слое бориды железа,карбиды хрома или другие химические соединения металлов,отличающиеся высокой твердостью. В других случаях цельюхимико-термической обработки является защита поверхностидеталей от коррозии при комнатной и повышенной температурах в различных агрессивных средах или окалинообразования(процессы – алитирование, силицирование, хромирование идр.).Цементация.
Процесс осуществляется обычно в интервалетемператур 860…960°С. Длительность выдержки в зависимостиот состава цементуемой стали, способа цементации и требуемой глубины слоя, которая колеблется в пределах от 0,15 до2,5 мм, составляет от 1 до 30 ч. В редких случаях, например газовой цементации крупных подшипниковых колец, глубинаслоя может достигать 8 мм, длительность выдержки 7-9 суток.Особым случаем применения цементации является сквознаяцементация тонких штампованных деталей из низкоуглеродистой стали (например, деталей пишущих машин, роликовыхцепей и т.п.).Для цементации применяют низкоуглеродистую нелегированную и легированную сталь с содержанием углерода0,08…0,30% (табл.
63). К цементуемой качественной сталипредъявляются требования по чистоте металла, структуре, механическим свойствам, закаливаемости цементованного слоя,обрабатываемости резанием и др.При выборе кремнийсодержащих сталей, обладающих повышенной износостойкостью, теплостойкостью и ударной усталостной прочностью, необходимо учитывать некоторые ихнедостатки в отношении склонности к обезуглероживанию припоследующей термической обработке и в ряде случаев – неудовлетворительную закаливаемость цементованного слоя, атакже предрасположение к образованию шлифовочных трещин.318Таблица 63Свойства и область примененияцементируемой стали различных марокСвойства послезакалки и низкотемпературОбластьного отпускапримененияслоясердцевиныДля малонагру1.
Углеродистая HRC σв=50…85 кг/мм2сталь с содержани- 60…64 σт=30…65 кг/мм2 женных деталей,ем 0,05…0,25% Сан ≥ 5,5 кг⋅м/см2 работающих в основном на износ:марок: Ст.2, Ст.3,поршневые пальцы,Ст.5, 08, 08кп, 10,вилки тяг, кулачко10кп, 15, 20, Авт.вые валы, ключи,12, Авт 15, Авт 15Гчервяки, шестерни,и Авт.20звездочки и др.
смаксимальным рабочим сечением15…25 ммДля тех же, но2. Легированная HRC σв=75…90 кг/мм2сталь средней проч- 58…62 σт=60…75 кг/мм2 более нагруженныхности с содержаниан ≥ 5,0 кг⋅м/см2 деталей с максимальным рабочимем 0,12…0,20% С,сечением 35 мммарок: 15Х,20Х,15ХФ, 15ХМ,20ХФ, 20ХГ,12ХН2, 15ХР,18ХГТ, 20ХНОтветственные3.
Легированная HRC σв=110…130 кг/мм2сталь повышенной 57...61* σт=85…110 кг/мм2 нагруженные шеспрочности с содеран ≥ 5,0 кг⋅м/см2 терни разного модуля, испытывающие вжанием 0,12 …работе резкие уда0,20% С, марок:ры, с максимальным18ХМА, 12ХН3А,рабочим сечением12Х2Н4А,15Х2ГН250…75 мм (18ХМА,ТА, 20ХГР,20ХГР – 40…60 мм)18ХСНРА,15ХГНТА,15Х2ГН2ТРАГруппаи марки стали319Окончание табл.
62Свойства послезакалки и низкотемпературОбластьного отпускапримененияслоясердцевиныОсобо ответст4. Легированная HRC σв=120…150 кг/мм2сталь высокой про- 57…61 σт=95…135 кг/мм2 венные шестерничности с содержаан ≥ 5,0 кг⋅м/см2 средних и крупныхмодулей для тяжением 0,12…0,30%лых условий работыС марок: 25ХГТ,с максимальным30ХГТ, 18Х2Н4ВА,рабочим сечением20Х2Н4А,100…120 мм25Х2ГНТА,(25ХГТ, 30ХГТ,20ХГНР, 20ХН3А,20ХГВТ, 20ХГСВТ,20ХГВТ, 20ХГСВТ,20ХГН 60…80 мм)20ХГНHRC–Для деталей5. Высокохрокоррозионностойкихмистая нержавею- 60…64в воде и в керосине,щая сталь марока также работающих1Х13, 2Х13,на износ (пресс-форХ17Н12 и др.мы и др.)Группаи марки стали*Твердость сердцевины для шестерен из легированной сталиобычно составляет HRC 35…45.Концентрация углерода в цементованном слое для получения оптимальных свойств прочности должна находиться в определенных пределах в зависимости от марки легированнойстали (обычно 0,8..1,0%).Азотирование осуществляется обычно в атмосфере продуктов частичной диссоциации аммиака в интервале температур500…580°С.
Длительность выдержки в зависимости от типастали и требуемой глубины слоя обычно составляет 20…100 ч.Азотирование применяют как с целью поверхностного упрочнения (повышение твердости, износостойкости, сопротивления задиранию, усталостной прочности и эрозиостойкости),320так и с целью антикоррозионной защиты. Большая эффективность применения азотирования по сравнению с цементациейобусловлена более высокой износостойкостью, теплостойкостью и коррозионной стойкостью азотированных сталей и чугунов.
В то же время азотированный слой характеризуется относительно большой хрупкостью. Технологические преимущества азотирования, связанные с низкой температурой процесса,заключаются в незначительном короблении деталей или практически полном его отсутствии.Нитроцементация и цианирование предусматривают одновременное насыщение стали углеродом и азотом (нитроцементация – из газовой среды, цианирование – из расплавов цианистых солей).
Основные преимущества нитроцементации и цианирования (кроме большей скорости насыщения) состоят ввозможности получения более износостойкого и теплостойкогослоя благодаря наличию в нем азота, меньшему росту зерна именьшей деформации деталей. Нитроцементация и цианирование осуществляются при температурах 540…600°С (низкотемпературная) и 840…950°С (высокотемпературная), время выдержки 0,5…3 ч.Алитирование применяют для повышения стойкости деталей против газовой коррозии в водяном паре, на воздухе, в сероводороде и в топочных газах при повышенных и высокихтемпературах.
Алитированию подвергают малоуглеродистуюнелегированную сталь и сплавы, включая жаропрочные сплавына никелевой основе, а также серый, кремнистый и магниевыйчугуны. Применяют три способа алитирования: в твердой среде(порошковых смесях), в расплаве, напылением расплавленногоалюминия.Порошковые смеси для насыщения сталей и чугунов алюминием содержат от 30 до 90% порошка железоалюминиевогосплава, нелегированного или легированного небольшим количеством других элементов (окиси алюминия, 1-2% хлористогоаммония). Процесс насыщения алюминием проводят при температуре 750…1050°С в течение 1…20 ч. Глубина алитирован321ного слоя составляет 0,02…0,7 мм с содержанием алюминия наповерхности слоя 15…65%.Алитирование в расплаве алюминия (с небольшими добавками кремния) осуществляется погружением деталей в ваннупри температурах 720…850°С с выдержкой времени25…45 мин.
Затем детали подвергают диффузионному отжигупри 950°С в течение 1…2 ч. Глубина диффузионного слоясоставляет 0,3…0,5 мм.Алитирование методом напыления расплавленного алюминия (металлизации) также предполагает применение диффузионного отжига после металлизации. Глубина алитированногослоя составляет 0,5…0,8 мм.Следует отметить, что наличие легирующих элементов всталях и чугунах уменьшает глубину алитированного слоя.Диффузионное хромирование направлено на повышениетвердости, коррозионной стойкости при температуре800…1300°С порошками, в состав смеси которых входят: Crили FeCr, 1…3% NH4Cl или NH4I, остальное – Al2O3.
Передхромированием детали подвергаются шлифовке, кроме того,возможна предварительная цементация. При изготовленииштампового инструмента после хромирования производитсяпритирка деталей (реже шлифовка). Увеличение размеров прихромировании составляет 0,01…0,03 мм на сторону.Борирование осуществляется при температуре 920…950°С вжидких средах (электролизное и в расплаве буры с карбидомбора), а также в газообразных средах и твердых смесях с цельюповышения твердости и износостойкости. Борированные детали(втулки буровых грязевых насосов, струйных сопел, звеньевцепей пил и др.) подвергаются объемной и поверхностной закалке токами высокой частоты. Время борирования составляет:в жидких средах и газах – 2…20 ч, в порошках – 6 ч.
Глубинаборируемого слоя составляет 0,2 мм.Сульфоцианирование направлено на улучшение антифрикционных свойств и повышение усталостной прочности стали(обработка поршневых колец, гильз цилиндров, чугунных втулок, зубчатых и червячных колес и др.). Сульфоцианирование322осуществляют при температуре 560…580°С в течение 1,5…2 ч.За это время в зависимости от марки стали и состава ванны получают обогащенный серой, азотом и углеродом слой глубиной0,05…0,1 мм. По окончании процесса детали охлаждают навоздухе, промывают в горячей воде, сушат, промасливают.Силицирование применяется для деталей химического инефтяного машиностроения с целью повышения их коррозионной стойкости при работе в морской воде, серной, соляной,азотной кислотах различной концентрации и других агрессивных средах.
Силицирование осуществляется при температуре950…1000°С в газовых и жидких средах, а также в вакууме ипорошкообразных смесях в течение 10…50 ч. Силицированиеотрицательно влияет на механические свойства стали: оно понижает предел прочности и особенно относительное удлинениеи ударную вязкость.Титанирование осуществляется в интервале температур950…1300°С в твердых смесях, жидких и газообразных средахс целью получения поверхностных слоев, стойких в различныхагрессивных средах, и для повышения сопротивления эрозии.Титанированные железные листы обладают высокой стойкостью против коррозии и хорошо свариваются.
Титанированиеиспользуют для защиты деталей насосов, работающих в морской воде. Продолжительность титанирования составляет0,25…6 ч, глубина слоя составляет 0,02…0,45 мм, а при обработке ферротитановым порошком – до 1,5 мм.Глава 12. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕМЕТОДЫ ОБРАБОТКИПостоянно растущие требования к качеству, надежности идолговечности изделий делают актуальными создание и применение новых методов обработки упрочняющей технологии дляповышения износостойкости, коррозионной стойкости, жаропрочности и других эксплуатационных характеристик.Физико-механические методы имеют следующие достоинства и преимущества перед процессами резания:3231) копирование формы инструмента сложной формы сразупо всей поверхности заготовки при его простом поступательном движении;2) обработка материалов ведется при практической независимости режимов обработки от твердости и вязкости материала;3) выполнение уникальных операций (обработка отверстийс криволинейной или спиральной осью, изготовление очень малых отверстий, узких и глубоких канавок и др.);4) малые значения сил, действующих в процессе обработки,а при некоторых методах – отсутствие механического контактаинструмента и заготовки;5) используется инструмент менее твердый и менее прочный, чем обрабатываемый материал;6) высокая производительность обработки при сравнительновысокой точности получения размеров;7) возможность автоматизации и механизации процессовфизико-химической обработки, а также многостаночного обслуживания.Недостаток физико-химических методов: эти методы обычно более энергоемки, чем процесс резания, их целесообразноприменять лишь в тех случаях, когда процессы резания малоэффективны.Все физико-химические методы содержат пять основныхвидов, каждый из которых состоит из нескольких разновидностей (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
