Конспект лекций по дисциплине Технологическая подготовка производства (842029), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

к экономии материалов, поэтому входной контроль перед нанесением покрытия экономически обоснован.Процессы термической и химико – термической обработки деталей. Термическая обработка – это процесс теплового воздействия на детали преимущественно изметаллов и сплавов с целью изменения структуры и свойств исходного материала безизменения его химического состава. Сочетание химического воздействия с тепловымназывают химико – термической обработкой. При химико - термической обработкеизменяется химический состав поверхностного слоя детали.Термическая и химико – термическая обработка является важными этапамитехнологического процесса изготовления деталей и используются для улучшения обрабатываемости материалов давлением или резанием; для формирования технических, электрических, магнитных и других свойств, обеспечивающих заданные эксплуатационные свойства деталей, для снятия внутренних напряжений в материаледеталей и заготовок, возникающих при предшествующей обработке давлением, литьем, сваркой и резанием и вызывающих нежелательные изменения свойств, формы иразмеров деталей при их эксплуатации.Результаты термической обработки и химико – термической обработки зависятот исходного состояния материала заготовок или полуфабрикатов перед выполнением обработки, режима и среды термообработки.

Под состоянием исходного материала понимают процентное соотношение химических компонентов, образующих материал, фазовый и структурный его состав.Параметрами термообработки являются температура нагрева, продолжительность изотермической выдержки при температуре нагрева, скорость нагрева, ско5455рость охлаждения. Для проведения термообработки применяют газовые или жидкие среды для нагрева и охлаждения.Для предохранения материала изделий от взаимодействия печной атмосферы,вызывающего изменения их химического состава, в рабочее пространство нагревательного устройства или печи водят газовую контролируемую среду или создают вакуум.Химико – термической обработке подвергаются в основном стальные детали сцелью изменения химического состава, фазовой структуры и свойств их поверхностного слоя.

Поверхность деталей насыщают углеродом, азотом, алюминием, хромом,кремнием и другими элементами путем диффузии их атомов из среды нагрева привысокой температуре. Среда для нагрева может быть твердой, жидкой и газовой. Дляповерхностного насыщения необходимо последовательное протекание процессов образования активных атомов диффундирующих элементов в насыщенной нагревательной среде вблизи поверхностей деталей; адсорбции этих активных атомов поверхностями деталей и диффузии адсорбированных атомов в решетку насыщенногоматериала.

Процессы диффузии протекают только при условии возможности растворимости диффундирующих элементов в материале детали.Основными видами термообработки являются отжиг, нормализация, закалка,отпуск, старение, цементация, нитроцементация, азотирование, цианирование, борирование.Отжиг - нагрев детали от начальной до доэвтектоидной9) температуры, выдержка при этой температуре и медленное охлаждение вместе с печью;нормализация - нагрев до доэвтектоидной или заэвтектоидной10) температуры, непродолжительная выдержка и охлаждение на воздухе со скоростью большей, чем приотжиге; закалка - нагрев до доэвтектоидной температуры, изотермическая11) выдержка и охлаждение в специальных охлаждающих средах с высокой скоростью для фиксации высокотемпературного состояния сплава или предотвращения нежелательныхпроцессов, происходящих при медленном охлаждении; отпуск - нагрев сплавов нижетемпературы фазовых превращений, выдержка и охлаждение с определенной скоростью; завершает процесс термообработка, в результате которой окончательно формируются свойства закаливаемых и упрочняемых сплавов, снижаются внутренние напряжения; старение - изменение свойств сплавов за счет выделения дисперсных12)частиц; при естественном старении процесс выделения дисперсных частиц происходит самопроизвольно в процессе длительной выдержки при комнатной температуре,искусственное старение происходит при изотермической выдержке; цементация диффузионное насыщение углеродом поверхностного слоя детали толщиной 1…3мкм при нагреве в специальной среде – карбюризаторе13) (цементированные изделияприобретают окончательные свойства после закалки, отпуска и шлифования поверхности); азотирование - насыщение поверхностного слоя деталей азотом на глубину55567…15 мкм при погружении в аммиак (азотированию подвергаются детали послетермической обработки и высокого отпуска); нитроцементация - одновременное насыщение поверхностного слоя углеродом и азотом на глубину 0,2…0,8мкм; цианирование - разновидность нитроцементации, которое выполняется в расплавленных солях, содержащих группу CN; борирование - насыщение бором поверхностного слоядеталей толщиной 0,1…0,2 мм в расплавленной буре14).9)Доэвтектоидная температура – температура, при которой еще не образуется эвтектика (тонкая смесь твердых веществ, одновременно выкристаллизовывающихся израсплава при температуре более низкой, чем температура плавления отдельных компонентов).10)Заэвтектоидная температура – температура, при которой образуется жидкий расплав или раствор, из которого возможна одновременная кристаллизация твердых веществ при температуре более низкой, чем температура плавления отдельных компонентов.11)Изотермический процесс – процесс, проходящий при постоянной температуре.12)Дисперсные частицы – частицы раздробленного вещества.13)Карбюризатор (карбюратор) – твердое, газообразное или жидкое углеродистое вещество, способное отдавать углерод другому веществу.14)Бура – минерал, водосодержащий борат натрия (Na2B4O); применяется для очисткиметаллов при пайке, в керамической промышленности, как микроудобрение.Основными дефектами, возникающими при термообработке, являются трещины, внутренние напряжения в материале и коробление.Методы определения физических, химических и механических свойств материалов деталей, прошедших термообработку, разделяют на две группы: методы непосредственного определения свойств (измерение магнитной проницаемости, коэрцетивной силы, электрического сопротивления, твердости, предела прочности модуляупругости, коррозионной стойкости); косвенные методы определения, основанные насуществовании связи между структурным строением и свойствами материалов деталей (методы микро- и макроанализа).

Макроанализ дает быстрое определение толщины с точностью, достаточной для производственных условий. Для этой цели деталь –образец цементируют и закаливают, а затеи ломают. Закаленный слой имеет болеемелкое зерно и матовый излом, заметно отличающийся от вида излома сердцевины.Распространенным, экономичным и достаточно оперативным методом контроля качества термообработки готовых деталей является замер их твердости. Твердость- это способность материала сопротивляться проникновению в него другого, болеетвердого тела.Существуют различные методы определения твердости: вдавливание, царапание, упругая отдача. Наибольшее распространение получил метод вдавливания в ма56териал стального шарика (твердость по Бриннелю), вдавливания конуса (твердостьпо Роквеллу), вдавливания пирамиды (твердость по Виккерсу).57Испытания материалов на твердость вдавливанием шарика по методу Бринелляпроводят с помощью вдавливания стального закаленного шарика диаметром 10,5 или2,5 мм в испытываемый материал под действием нагрузки в течение определенноговремени (рис.1.19).

Диаметр шарика, нагрузку и время выдержки под нагрузкой выбирают по специальным таблицам в зависимости от толщины и твердости материала.Перед испытанием поверхность детали или образца зачищают напильником илинаждачным кругом. Для уменьшения расхода материала и уменьшения стоимости деталей контролю подвергаются не сами детали, а детали – свидетели, которые подвергаются термообработке совместно с партией деталей.После испытания диаметр отпечатка измеряют при помощи градуированного увеличительного стекла в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Диаметр отпечатка d зависит от твердости материала.Твердость по методу Бринелля определяется отношением численного значения нагрузки Р к площади поверхности отпечатка и измеряется в ньютонах на квадратныйметр (Н/м2)Р2РНВ = ------- = ----------------------------- ,Fотπ D (D – √D2 – d2 )где D - диаметр шарика, мм; d - диаметр отпечатка шарика, мм.К недостаткам метода Бринелля относят невозможность определять твер- достьпроволоки и изделий толщиной менее З мм; проведение испытаний на контрольныхобразцах, так как на рабочих деталях остаются заметные следы от вдавливания шарика; невозможность испытывать материалы, твердость которых выше твердости стального шарика (450 НВ), так как при этом шарик начинает деформироваться и искажатьпоказания; продолжительность процесса испытания.Твердость материала по методу Роквелла определяют по глубине вдавливания виспытуемый материал стального шарика диаметром d = 1,59 мм под нагрузкой массой 100 кг или алмазного конуса с углом при вершине 120° нагрузках 60 и 150 кг натвердомерах.При испытании сначала прикладывают предварительную нагрузку Р0, а затем основную - Р1.

Твердость при этом характеризуется разностью глубин проникновенияшарика или алмазного конуса h – h0 под нагрузками Р = Р1 + Р0 и Р0 (рис.1.20). Этаразность глубин определяется автоматическим индикатором, циферблат которого5758разделен на 100 делений. Циферблат имеет черную и красную шкалы. При испытаниях шариком отсчет производят по красной шкале и твердость обозначают НRВ прииспытании алмазным конусом - по черной шкале и твердость обозначают НRС. Шариком определяют твердость мягких металлов, а алмазным конусом — твердых.К достоинствам метода Роквелла относят измерение твердости в более широком диапазоне (до 700 ПВ); пригодность для определения твердости более тонких изделий, чем при методе Бринелля; наличие очень малых отпечатков на испытуемомобразце.

Характеристики

Список файлов лекций