1453 (521951), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Образец диаметром 25х100 мм, нагретый до закалочной температуры, на птециальяой установке охлаждают водой только с тпрценой поверхности )рнс.б). Основное преамущестно торцевой закалтщ заключаегпт в том, что на одном образце можно получить юврокнй диапазон скоростей охлаждении от торца по длюм образца. При атом а заниснмости от расстоввин от торца нзмеиюотсн структура и ввердость образца. Измерив твердость по длине закаленного образца через кавтдые 1,5 мм, стронг криауво прокалинаемостн в коорднна- 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0.55 0,60 25 35 37 40 43 45 47 50 Контрольное задание )вмполняется дома в письменном виде) 1.
Дайте определение пошгптй прокаливаемости и закаливаемостя стали. Обоснуйте зависимость между прокалиааемосп,ю и устойчивостью аустещвта„используя данные рис.1,2. 2. Укажите факторы, влияющие на устойчивость аустеавта, и объяо. нате влияние нх на прокалвваемость, используя данные рис.3,4,5. 3. Какая из двух сталей - У8 ила У12 при оптимальной температуре нагрева под закалку прокалятся глубже) Обоснуйте ваю ответ.
4.Объясните влияние прокаливаемести на физико-механаческие свойства стала. используя данные рнс.б. 5. Опншнге сутцносп метода торцевой заналки а методику определения критического диаметра по диаграмме прокалнваемости. Р.Используя дааные рис.7 и 12 определите критический диаметр )Д хе.) стали, содержащей 0,35ЖС и 1)$СГ.
- 24- 00. ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА Химико-термической обработкой (ХТО) называют насыщение рабочеи поверхноспе металла атомамн разлвчных элементов. Насыщение рабочей поверхности металла атомами других металлов называют также диффузионной металлнзацней. Процесс ХТО состоит из трех стадий: !) диссоциация - распад молекул насыщающего элемента с образованием активных атомов; 2) адсорбция - осаждюше образоваювихся атомов на поверхности металла; 3) диффузия - проникновение атомов насьпцающего элемента с поверхности вглубь металла.
Лимитирующей стадией ХТО является диффузия,т.е. продолжительность процесса зависит от того, насколько ннтенсивно протекает диффузия. Интенсивность дифФузии характеризуется коэффициентом диффузии. который резко увеличивается при повышении температуры (рис.1!. Поэтому большинство процессов ХТО проводят при высоких температурах. В результате ХТО на поверхноспз металла образуется диффузионный слой, отличающийся по химсоставу, структуре н свойствам от сердцевины.
В машиностроении наиболее широко применяют цементацню, нвтроцементацию н азотнрованне. За счет упрочневия рабочей поверхвостгь досппнугого прн указанных видах ХТО,существенчо возрастают эксплуатациоиные свойства деталей мешин: износостойкос1ь - сопротивление деталей износу при трении; выносливость- сопротивление усгалостному разрушению при мноюкратных знакопеременных нагрузках; контактная прочность - сопротивленке поверхностному выкрашнванню. Цементации Цемевтацней назывангг насьпцение поверхностного слоя стали углеродом прн нагреве в углеродосодержащей среде. Цементации подвергают стали с низким содержанием углерода (к< 0,25%С!.
Температура нагрева при цементации выше А,з,т.к. при более - 25— низкой температуре в структуре стали сохранкется феррит, в котором растворимость углерода мала (0,03зь при 727еС). Обычно цементакню щнюодят при температуре - 930 С. прн этой температуре с галь имеет однофазную структуру аустенита. в которой растворяется до 2,14'БС. Белее высокая температура цементации приводит к росту аустеннтных зерен, что повышает хрупкосп стали после закалки.
Толщина цементованиого слои к<2,0 мм. Чем больше толщина слоя, тем длительнее процесс цементации.Это об ьясняется снижением скорости цементации по мере увеличения толщины слоя. Так для слоя толщинон до 1 мм средняя скорость цементации - 0,15 мм/час, а для слоя толщиной 2 мм - - 0,1 мм/час. После цементации содержание углерода по глубине слов переменное, а на воверхностн достигает - 1у Это содержание углерода является оптнмальньгм, т.к. ври меньшем содержании снижается прочность, при большем - возрастает хрупкосп. Х1ри цементации сталь помех(ают в углеродосодержащую средукарбюрнзатор. Применяют два типа карбюрнзаторов - твердый и газообразный. В качестве твердого карбюрнзатора используют смесь древесного угля н углекислого бария, в качестве газообразного - природный гвз.
Цементация в твердом карбюрнзаторе применяется ограниченно, в условиях массового производства основным процессом является цементация в среде природною газа (газовая цемевтация). Природный газ в основном состоит нз метана СНн при высокотемпературном нагреве происходит диссоциация молекул метана с образованием активного атомарного углерода, а затем насыщение атомами углерода поверхностного слоя стали.
Газовой цементации подвергают наследственно мелкозернистые стали типа 25ХГТ, 20ХНР, в которых размер аустеннтных зерен практически не изменяется в процессе нагрева до температуры 950зС. Насыщение углеродом - промежуточная операция, необходимое упрочнение достигается закалкой. Перед закалкой производят подсгужиеаине, т.е. снижают температуру деталей до Ас,< 1< Асз, обычно до 050зС. Эта температура является оптимальной для закалки поверхностного слоя с содержанием углерода >0,6Ж.
Кроме того„подсгуживание обеспечивает уменьшение внутренних напряжений в закаленной стали. После закалки для снижения хрупкости стали проводят ннзкнй отпуск (рнс.2). Эксплуатационные свойства цементованной стали зависят от — 26— структуры и свойств цемептоваиного слоя н сердцевины. Оптимальной считают структуру поверхностного слоя, состоящую из мелкоигольчатого мартенсвта, карбидов и остаточного аустенита в количестве не более 255.
Более высокое содержание А „вызмвает снижение твердости. Структура сердцевины у легированных сзилей из-за высокой прокаливаемости - малоуглеродистый мартенсит, в углеродистых сталях - тростнт нли сорбит закалки. Твердость поверхности до 63 НЙС, а сердцевины э<35 НКС. Эффективность цементации снизкается, если в структуре слоя имеипся дефекты в виде карбидной или цемепгитиой сетки по границам зерен. Образование этих дефектов связано с пересьпцеиием слоя углеродом. При содержании углерода в поверхностном слое больше 1%, в структуре слоя углеродястых сталей появляется цемевтитная сетка, в структуре слоя лепгроваииых - карбидная.
По этой причине после закалки слой становится хрупким, что приводит к снижению ударной вязкости стали. Нитроцементацня Нитроцементацией называют процесс совместного насыщения поверхностного слоя стали углеродом и азотом при нагреве в газовой среде. Состав газовой среды при нитроцементации - природный газ и аммиак. Процесс совместиога насыщения углеродом и азотом в жидкой среде называется цианированием, состав среды — расплавленные соли.
Нятроцемевтации подвергают стали с содержанием углерода до 0,4'Б. Температура нигроцементацин ниже по сравнению с температурой цементации н составляет - 860зС. Прн более высокой температуре насыщение слоя азотом уменыпается, что снижает твердосп слоя. При температуре ниже 860зС Уменывается содержание в слое углерода,повышаетсв содержание азота, что ведет к охрупчивапизо слоя. Суммарное содержание азота и углерода в поверхностном слое после ивтроцемеитации не должно превышать 1,3,~„а содержание азота - не белее 0,4%. Толщина иитроцемеитованного слоя 1<1 мм, при большей толщине слой пересыщается азотом. Средняя скорость насьпцения при нитроцемеитации на глубину до 1 мм около 0,1 мм/час. Нигроцементация заверзаается закалкой с последуяицим иизкотемпературным отпуском.
Нвтроцемеитация проводится на том же оборудовании,что н це- меитация, ио является более экономичным процессом, т.к. требует меныаего расхода электроэнергии. Более низкая температура нитроцементацня обеспечвзает возможность проведения закалки без подстуживания, что упрощает технологию, а наличие в слое азота обеспечивает более высокую закалиааемость иигроцеменговаиной стали.
Оптвмальнои считается структура слоя, состоящая из мартенсита и остаточного аустенита, допускаетса до 50% А, если оп равномерно распределен в мелкоигальчатом мартеисвте. Такой дисперсныи аустенит не снижает твердости слоя. Твердость поверхности до 63 НВС, структура сердцевинь1- мартексвт малоуглеродисгый у легированных сталей, у иелегировапаых - тростит эакалюи твердость сердцевины - до 45 НЙС.
Эффективность иатроцемеитации снижается из-эа дефектов структуры иитроцемеатоваивого слоя. При ковщентрации азота >0,4У;, в структуре слоя образуется дефект, который резко снижает контактную прочность и предел выносливости нитроцемевтованиой стали. Этот дефект, наблюдаемый з виде темной точечной сетки иа нетравлеиыз шлифах получил название "темиак составляющая".
При концентрации углерода >1У н азота >0,4К в слое появляются грубые карбидные включения. Это вызывает значительное сиюкение предела выносливости, а также ударной вязкости иптроцементоваинои стали. Азетироваиием называют процесс насыщения поверхностного слов стали азотом. Азотирование ведут в среде аммиака при температуре 500-600э С па глубину до 0,5 мм. При азотироваиии короблеиие и деформация деталей гораздо меньше по сравнению с цементацией и нитроцемеитацией. Азотированимй слой хорошо шлифуется, полируется и обеспечивает коррозиоиную стойкость стали.
Поэтому азотирование применяется достаточно широко несмотря на то, что продолжительность азотяроваиия гораздо больше по сравнению с цемеитацией и нигроцемеитацяей. Средняя скорость азошрования - 0,01 мм/час. Азотировапвю подвергают легированные стали, содержащие А(,Сг,Ъг,Мо (35ХМЮА. 38ХВФЮА, 40ХНМА и др.(. Перед азотированием стали подвергают улучшению (закалка + высокий отпуск) для того, чтобы сердцевина стали была прочной н вязкой. Пря насъпцеиии стали, азот образует с легирухвцвми элементами дисперсные (нх размеры до 100 Аэ( ингриды, гто повмшает твер- досгь ыоаерхностного слоя до очень высоких значений 12066 МПа( - 74 НВС).
После завергаення пасыщевяя сталь охлаждается вместе с печью а потоке аммиака. Это обеспечивает более высокую (в 4 раза) износостойкость стали по сравыеюпо с ггемеытаЦяей. Однако контактная прочность у азотщювавиых талей иные,чем у цементовавных. поэтому азотировавве используют для деталей, работаюпгих пРи умеренных контактных нагрузках. Структура азотыроаавиого слоя состоит из иескольяих азотисгых фаз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
