94329

Хіміко-термічна обробка сталі. Цементація в твердому карбюризаторі

Доклад

Производство и промышленные технологии

Хімікотермічною обробкою ХТО називається процес дифузійного насичення поверхні сталевих деталей одним або декількома елементами вуглецем азотом алюмінієм хромом і ін. Відомі наступні види хімікотермічної обробки: цементація; азотування; ціанування; дифузійне насичення сталей хромом алюмінієм кремнієм і бором.

Украинкский

2015-09-11

26.49 KB

2 чел.

Хіміко-термічна обробка сталі. Цементація в твердому карбюризаторі

Хіміко-термічною обробкою (ХТО) називається процес дифузійного насичення поверхні сталевих деталей одним або декількома елементами (вуглецем, азотом, алюмінієм, хромом і ін.) шляхом нагріву деталей до заданої температури в твердому, газовому або рідкому середовищі з подальшою витримкою при цій температурі і охолодженням.

Цей процес на відміну від термічної обробки змінює не тільки структуру сталі, але і її хімічний склад в поверхневому шарі. В результаті ХТО забезпечується збільшення зносостійкості, корозійної стійкості, втомної міцності.

Процес хіміко-термічної обробки складається з наступних основних стадій: дисоціації, абсорбції, дифузії.

Дисоціація є процесом розпаду молекул на активні атоми дифундуючого елементу, наприклад:

Абсорбція є процесом поглинання поверхнею активних атомів. Цей процес відбувається за умови розчинення атомів зміцнюючих елементів в основному металі.

Дифузія проникнення атомів насичуючого елементу в глибину металу. Основною величиною, що визначає швидкість дифузії, є коефіцієнт Д під яким розуміють кількість речовини, дифундуючого елементу через одиницю площі в одиницю часу. Він залежить від температури і концентрації, збільшення яких підвищує дифузію.

Хіміко-термічна обробка є суміщеною зміцнюючою обробкою і в порівнянні з поверхневим гартуванням ХТО має наступні переваги: не залежить від конфігурації деталей, забезпечує більшу відмінність властивостей в поверхневому шарі і серцевині. Магніто-термохімічна обробка це така ж технологія, як ХТО тільки проводиться в зовнішньому магнітному полі.

Відомі наступні види хіміко-термічної обробки: цементація; азотування; ціанування; дифузійне насичення сталей хромом, алюмінієм, кремнієм і бором. 

Цементація процес насичення поверхні сталевих деталей вуглецем при нагріві їх в вуглецевому середовищі карбюризаторі.


Цементація і подальша термічна обробка (гартування та низький відпуск) призначені для отримання в поверхневому шарі високої твердості і зносостійкості з підвищенням межі контактної витривалості і межі витривалості при вигині та крученні. Цементація широко застосовується при виготовленні зубчастих коліс та інших деталей.

Цементації піддають низьковуглецеві сталі 15, 20, 15Х, 18ХГТ, 18ХНМА, 12ХНЗА, 18Х2Н4ВА з метою збереження у деталей в'язкої серцевини. Леговані сталі застосовуються для відповідальних і важко навантажених деталей. Вони забезпечують створення в'язкої і досить міцної серцевини, що виключає продавлювання поверхневого шару при значних контактних навантаженнях.


Існують два основні способи: цементація в твердому карбюризаторі і газова цементація.

Цементація в твердому карбюризатори . У металевий ящик укладаються деталі з подальшою засипкою-карбюризатором (рис. 4.10). Карбюризатор готують у вигляді гранульованих зерен розміром 3-10 мм. В якості твердого карбюризатора використовуються різні суміші (табл. 4.3), основним компонентом яких є деревне вугілля, а також вуглекислі солі барію і кальцію.

Ящик, закритий кришкою, яка герметизується вогнетривкою глиною, нагрівають і витримують в печах при температурі вище Ас3 (930-950°С).

Кисень повітря, що є в ящику, з'єднуючись з вуглецем, утворює окис вуглецю по реакції:



Окис вуглецю при контакті з сталевими деталями розкладається за реакцією.


Атомарний вуглець дифундує в поверхневі шари деталі. Вуглекислі солі, що входять до складу карбюризатора, є хорошими активаторами процесу і самі розкладаючись, забезпечують отримання додаткового атомарного вуглецю за реакціями:


Процес цементації в твердому карбюризаторі досить тривалий, оскільки середня швидкість цементації при температурах 930-950°С приблизно рівна 0,1 мм/год.

Цементація в твердому карбюризаторі, не дивлячись на низьку ефективність процесу, широко застосовується в серійному, дрібносерійному і одиничному виробництві, а також при ремонті.



Газова цементація вперше запропонована і практично застосована П.П.Аносовим в тридцятих роках IX століття. Вона знайшла широке застосування в серійному масовому виробництві і в порівнянні з цементацією в твердому карбюризаторі має наступні переваги: значно прискорюється процес насичення, збільшується продуктивність праці, створюється можливість автоматизації процессу та гартування безпосередньо з нагріву цементації.

Газова цементація здійснюється в стаціонарних або методичних конвеєрних печах. Газ для цементації готують окремо і подають в реторту цементації. Газами для цементації є окиси вуглецю і газоподібні вуглеводні. Атомарний вуглець утворюється за наступними реакціями:

з окису вуглецю:



з неграничних вуглеводів метилену СН2, етилену СгН»: С„Н2п -> пС + пН2. *

Найбільше застосування знаходять граничні вуглеводні: метан, етан, пропан, а з них метан у вигляді природного газу (77-97% СНД У той же час природний газ не можна вважати оптимальним цементуючим середовищем, оскільки при його використовуванні важко забезпечити певну концентрацію вуглецю в цементованому шарі. Тому в даний час широко упроваджують ендотермічну атмосферу (ендогаз), одержувану неповним спалюванням вуглеводневих газів. Застосування ендотермічної атмосфери дає можливість автоматично регулювати ступінь насичення вуглецем, а також механізувати і автоматизувати процеси цементації і подальшої термічної обробки деталі.

Остаточні властивості цементована деталь набуває після проведення термічної обробки. В результаті на поверхні виходить твердий шар високо вуглецевого мартенситу з карбідами, а в серцевині зберігається низька твердість і висока в'язкість, які забезпечуються феритом і перлітом для низьковуглецевої сталі і маловуглецевим мартенситом з феритом для легованих сталей.

Перше гартування (або нормалізація) подрібнює структуру серцевини і усуває цементитну сітку, друге гартування забезпечує появу в поверхневому шарі структури дрібноголчастого мартенситу із зернами надмірного цементиту, що і визначає високу твердість вуглецевого шару. Відпуск при 150— 200°С знімає внутрішні напруги. Цей спосіб термічної обробки є складним і застосовується для відповідальних деталей.

Найпоширенішою термічною обробкою після цементації є одинарне гартування з температури 780-850°С і низький відпуск при 150-200°С. При цьому відбувається повна перекристалізація в поверхневому шарі і часткова — в серцевині деталі.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

36012. Метод обучения 36 KB
  Пятая группа: исследовательские методы. Эти методы предполагали самостоятельную работу учеников направленную на познание информации при помощи индивидуального разрешения проблемы. Сюда входили и методы организации и осуществления познавательной деятельности учащихся через выполнение логических операций. Также сюда входили методы самоуправления учебной деятельности ребят организация их самостоятельной работы.
36013. Тепловые процессы и аппараты 4.31 MB
  Основы передачи тепла и основные закономерности. Перенос энергии в форме тепла, происходящей между телами, имеющими различную температуру, называется теплообменом. Движущей силой любого процесса теплообмена является разность температур более нагретого и менее нагретого тел
36014. Специфика строения и физиологии клеток растений 35.5 KB
  фотосинтез протекает при участии фотосинтезирующих пигментов обладающих уникальным свойством преобразования энергии солнечного света в энергию химической связи в виде аТФ. Строение хлоропласта: во внутренней мембране тилакоидов гран содержатся фотосинтетические пигменты а также белки цепи переноса электронов и молекулы фермента АТФсинтетазы. К ней относятся: поглощение хлорофиллом квантов света образование молекулы АТФ и фотолиз воды. При достижении критической величины разности потенциалов сила электрического поля начинает...
36015. Динамика экосистем. Экологические сукцессии 35.5 KB
  Экологические сукцессии. Затем по мере появления растений растущих более медленно скорость сукцессии снижается. Постепено по мере смыкания крон березы светолюбивые виды характерные для начальных стадий сукцессии начинают исчезать и уступают место теневыносливым. Антропогенные сукцессии сукцессии происходящими в результате воздействия человека на природные экосистемывыпас скота рубка лесов распашка земель.
36017. Оператор SELECT. Переименование атрибутов и отношений в операторе SELECT. Ключевое слово WHERE. Сортировка результатов запросы по значению атрибута 31 KB
  Раздел WHERE используется совместно с SQL DML операторами в следующей форме: SQLDMLвыражение FROM TBLE_NME WHERE predicte Все записи для которых значением предиката раздела WHERE является истина будут задействованы или возвращены в SQL DML выражении или запросе. Типы предикатов используемых в предложении WHERE: сравнение с использованием реляционных операторов = равно не равно = не равно больше меньше = больше или равно = меньше или равно BETWEEN IN LIKE CONTINING IS NULL EXIST NY LL SELECT first_nme lst_nme dept_no FROM...
36018. Происхождение кириллицы. Буквенный состав русского алфавита, значение букв и принцип функционирования русской графики 35.5 KB
  Кирилл взял славянские буквы и 8 греческих и написал кириллицу. Черноризец Хребр черты и резы своеобразные русские буквы. Глаголица 43 буквы кириллица 38. На тот момент в ней было по видимому 43 буквы.
36019. ТЕОРИЯ ЭКОНОМИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ПОЛОЖЕНИЯ 35 KB
  Страны лидеры в мировой добыче и экспорте нефти природного газа железной руды и Т. Специализированная продукция вывозится в другие страны а ей навстречу идут потоки других товаров. Половина внешнеторгового оборота приходится на страны Западной Европы имеющие обширную взаимную торговлю в рамках единого Европейского союза. ТЕОРИЯ ЭКОНОМИКОГЕОГРАФИЧЕСКОГО ПОЛОЖЕНИЯ Районирование стран регионов территорий внутри страны важнейший метод исследования географии можно проводить по оценке их особенностей в природе экономике размещению...
36020. Экономический механизм природопользования 35 KB
  Данный тип экономического механизма направлен главным образом на ликвидацию негативных экологических последствий слабо влияя при этом на темпы и масштабы развития. Помимо экологических стандартов нормативов административное регулирование предполагает широкое применение правовых рычагов мер административного воздействия на виновников загрязнения запреты ограничения лицензии и пр. В мировой практике широкое распространение получил такой инструмент административного регулирования природопользования как лицензирование под которым...