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

1 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

83306. Федеральное собрание Российской Федерации как представительный и законодательный орган России, его состав и полномочия 74.69 KB
  В соответствии с Конституцией РФ, принятой 12 декабря 1993 года, Федеральное Собрание является парламентом РФ. Согласно Советскому энциклопедическому словарю за 1985 год понятие «парламент» происходит от французского слова parler – «говорить».
83307. Оценка принципов разработки ПО 265 KB
  Известно, что основной задачей первых трех десятилетий компьютерной эры являлось развитие аппаратных компьютерных средств. Это было обусловлено высокой стоимостью обработки и хранения данных. В 80-е годы успехи микроэлектроники привели к резкому увеличению производительности компьютера...
83308. Кредит и кредитная система 241.5 KB
  Теоретические основы функционирования кредита и кредитной системы РФ. Сущность понятие функции и виды кредита. Анализ развития кредита в современной России. На нижнем уровне действуют коммерческие банки подразделяющиеся на универсальные и специализированные банки инвестиционные банки...
83309. Экономическое обоснование затрат предприятия 258 KB
  Экономику понимают, во-первых, как совокупность производственных отношений общества, его экономический базис; во-вторых, как народное хозяйство страны; в-третьих, как научную дисциплину, экономическую теорию.
83310. Технико-экономические расчеты при проектировании участка механической обработки детали типа крышка в условиях серийного типа производства. Режим работы двусменный 226.57 KB
  Для предприятий серийного производства характерны значительно меньшие, чем в единичном, трудоемкость и себестоимость изготовления изделий. В серийном производстве, по сравнению с единичным, изделия обрабатываются с меньшими перерывами, что снижает объемы незавершенного производства.
83311. УЧЕТ, ОЦЕНКА И ПЕРЕОЦЕНКА ОСНОВНЫХ ФОНДОВ 773.5 KB
  Это вызвано тем что доля основных фондов в общем объеме средств находящихся в распоряжении предприятия достигает 70 и более. Для более полной характеристики состояния средств труда следует проводить аттестацию каждого рабочего места которая представляет собой комплексную....
83313. Журналистское мастерство Василия Пескова 154 KB
  Каждый из нас имеет свою судьбу. Все события в нашей жизни складываются не просто так, а в связи с какими-либо обстоятельствами; при которых мы ведем себя по-разному. В нашей жизни столько всего случается: хорошего и не очень, но за всё, что бы, ни произошло, мы должны благодарить судьбу...
83314. Проект и разработка новой продукции для кафе «Муза» 82.31 KB
  Исходя из важности появления все новых предприятий общественного питания, на рынке актуальность исследуемой темы заключается в расширении ранка предприятий общественного питания Богородска, проектировании и разработке новой продукции, для кафе, создание новой концепции предприятия...