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

36394. Позиционные и следящие САУ электропривода. Регуляторы положения 24.81 KB
  Класс систем подчиненного регулирования 4 контура управления: контур напряжения контур тока контур скорости 4 регулятора контур положения Регуляторы положения: линейные нелинейные лучше минимум времени Следящие частный случай позиционной на входе задание меняется произвольным способом.
36395. Приведите классификацию и примеры методов синтеза закона управления линейных САУ 43.77 KB
  Методы аналитического синтеза. Эти методы позволяют решить задачу синтеза и провести полное исследование полученного решения. Корневые методы синтеза модальное управление 2.
36396. Средства определения химических составов чугуна, стали 46.71 KB
  Для экспрессанализа содержания углерода в металле применяются устройства основанные на зависимости термоэлектродвижущей силы возникающей в цепи из двух разнородных металлов или сплавов от их природы и свойства. С целью повышения точности определения содержания углерода пробу стали отбираемую по ходу плавки подвергают закалке при этом основной структурной составляющей пробы является мартенсит т. твердый раствор углерода в альфажелезе. В таких бинарных растворах между содержанием углерода и ТЭДС существует линейная зависимость.
36397. Режимы работы АСУТП, информационные потоки в ИАСУ 115.6 KB
  Режим ручного управления РУ когда оперативный персонал ОП непосредственно воздействует на регулирующие органы РО управляя процессом. Режим дистанционного управления. Эта разновидность АСУТП включает в себя локальные системы автоматического контроля регулирования объединенные центральным пультом управления на котором работает оператор. Режим совета кроме выполнения информационных функции УВК сам решает задачу управления т.
36398. Поясните сущность частотных методов синтеза корректирующих устройств 26.46 KB
  Основаны на графическом построении и являются достаточно простыми хорошо разработанными и наглядными методами синтеза. Существует несколько видов частотного синтеза. Для таких ОПФ ЛАЧХ и ЛФЧХ однозначно определяют друг друга и для синтеза достаточно рассматривать лишь ЛАЧХ разомкнутой САУ.
36399. Применение теоретических моделей для описания технологических объектов 11.58 KB
  Теоретические модели применяются для сравнительно простых и хорошо изученных объектов. Однако теоретические модели сложных ТО находят ограниченное применение в управлении такими объектами. Вторая причина попытка упростить математическую модель приводит к потере адекватности модели к объекту. Наиболее широкое применение теоретические модели нашли в электротехнике механике гидравлике сопротивление материалов теория машин и механизмов.
36400. Стандартные сужающие устройства. Основные параметры для расчета сужающих устройств 127.31 KB
  К стандартным сужающим устройствам относятся диафрагмы сопла и сопла Вентури. По двум сторонам диафрагмы располагаются отверстия по средствам которых снимается давление перед и после диафрагмы. Здесь благодаря наличию диффузора потери давления значительно меньше чем у сопла или диафрагмы.
36401. Уровни автоматизации управления 61.35 KB
  Уровни автоматизации управления Уровни автоматизации управления обычно совпадают с принятыми уровнями управления. На предприятии ряда отраслей промышленности в общей смене автоматизированного управления предприятия выделяют 3 уровня: автоматизации управления технологическими процессами; автоматизации управления на уровне производств; автоматизации управления на уровне предприятия. На верхней ступени решаются технические и в основном экономические...
36402. Дайте определение и поясните понятие комплексного коэффициента передачи нелинейного звена 38.1 KB
  Комплексным коэффициентом передачи нелинейного звена называется отношение комплексной амплитуды первой гармоники нелинейного звена к амплитуде входного сигнала. Функции и называются коэффициентами гармонической линеаризации потому что представляют нелинейное звено фиктивным линейным линеаризированным нелинейного звена в частотной области для амплитуды первой гармоники. Они показывают зависимость амплитуды и фазы выходной гармоники нелинейного звена от амплитуды и фазы входного сигнала. Фактически нелинейные звенья с нечетно...