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

47048. Условия оптимального решения измерительной задачи 50.71 KB
  Третье из перечисленных выше условий гласит что недостаточная точность измерений приводит к увеличению ошибок контроля к экономическим потерям а завышенная к излишним затратам на приобретение более качественных средств измерений. Определение и сущность технического контроля. Требования к рациональной организации технического контроля. Классификация видов технического контроля.
47049. Возможности применения инновационных технологий в процессе ознакомления школьников с окружающим миром 49 KB
  В младшем школьном возрасте преобладает нагляднодейственное нагляднообразное мышление поэтому всю работу с изображением на интерактивной доске дети воспринимают на интуитивном уровне как работу с живыми картинками и электронным мелом. Дети учатся успешно проявлять свою самостоятельность и сотрудничать с одноклассниками учителем. Все это нужно для того чтобы дети не слишком устали. Прогулки целесообразно использовать для экологического образования учащихся: дети узнают как вести себя на природе как правильно разжигать...
47050. Бюджет и его социально-экономическое значение 49.21 KB
  с принятием: @Закона РСФСР Об основах бюджетного устройства и бюджетного процесса в РСФСР Закона РФ Об основах бюджетных прав и прав по формированию и использованию внебюджетных фондов представительных и исполнительных органов государственной власти республик в составе РФ автономной области автономных округов краев областей городов Москвы и СанктПетербурга органов местного самоуправления Бюджетного кодекса РФ Нормативные правовые акты регулирующие бюджетные правоотношения принимают: только органы государственной власти РФ органы...
47053. «Взаимодействие издателя и государства. Формы государственной поддержки издательского дела в России и за рубежом» 49.5 KB
  Свобода издательской деятельности постоянно декларируется как самими ее субъектами так и различными профессиональными объединениями издателей на всех уровнях от регионального до мирового. В Уставе Международной ассоциации издателей указывается что предметом первоочередной заботы этой организации является: Поддерживать и защищать право издателей на публикацию и распространение продуктов их интеллектуальной деятельности в обстановке полной свободы при условии что они будут соблюдать все законы и правила относящиеся к этой деятельности...
47054. Розроблення ґрунту бульдозерами 60.5 KB
  За допомогою бульдозера виконують землерийнотранспортні та планувальні роботи у разі переміщення ґрунту на відстань яка не перевищує 100 м. Зрізування і транспортування ґрунту на відстань до 50 м доцільно виконувати за човниковою схемою за якої бульдозер після відсипання повертається у вихідне положення заднім ходом. У такому разі тривалість циклу роботи бульдозера становитиме Роботу бульдозера з переміщення ґрунту можна організувати так:.
47056. Редакторская деятельность в современных условиях 61 KB
  Оно реализуется системой форм и методов работы редактора и предполагает осуществление редакционноиздательского процесса обеспечивающего выход в свет произведений литературы. Редактор в своей работе опирается на специально книговедческие знания в области издательского дела и редактирования теоретическое обоснование книги и произведения литературы как объектов редактирования учитывает опыт крупных редакторов прошлого и современности. В задачи редактора входит подготовка конкретного издания формирование репертуара издательства организация...