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

79099. Опека и попечительство. Завещательная опека 21.41 KB
  Опека рассматривалась в Древнем Риме как обязанность лица и поэтому отказаться от исполнений обязанностей опекуна можно было только по уважительной причине. Если не было завещательной опеки и невозможно было установить законную опекуна назначал претор при участии трибунов учреждаемая опека. Особенности учреждаемой опеки: согласия малолетних на установление подобной опеки не требовалось; опекун должен был проживать в округе претора назначающего опе кунство; предварительно узнавали о нравственном поведении будущего опекуна; не...
79100. Определение деликта. Характер и объем ответственности 21.63 KB
  Различались частные и публичные деликты. Публичные деликты посягали на государственные интересы а частные на права и интересы отдельной личности. В настоящем курсе рассматриваются только частные деликты. Основные отличия деликтного обязательства от договорного: основание возникновения не договор а правонарушение; не допускалось правопреемство в отношении должника; штрафная ответственность возлагалась не солидарно на каждого из должников а кумулятивно то есть суммировалась по числу ответчиков и могла быть взыскана с каждого в полном...
79101. Определение обязательства. Основания возникновения обязательств. Классификация обязательств. Сделки. Контракты и пакты 24.8 KB
  Римское право определяло обязательство как правовые оковы в силу которых мы принуждаемся чтонибудь исполнить согласно законам нашего государства . В позднейший период обязательство стало рассматриваться как юридическое отношение между двумя лицами в силу которого одно из них именуемое кредитором имеет право требовать от другого лица именуемого должником исполнения чеголибо в свою пользу. В отличие от вещного права обязательство связывает только тех лиц которые в нем участвуют и поэтому кредитор может предъявить иск не ко всем а...
79102. Особые средства преторской защиты. Понятие исковой давности 19.33 KB
  Помимо предоставления исков преторы пользуясь принадлежащей им властью так называемым imperium оказывали иногда защиту особыми средствами своими безусловными в противоположность формуле иска непосредственными распоряжениями хотя с течением времени и здесь преторы в некоторых случаях перешли на путь условных распоряжений. С течением времени по мере увеличения числа дел претор стал давать интердикты без проверки фактов в виде условного распоряжения если подтвердятся факты на которые ссылается заявитель и тогда интердикты с...
79103. Открытие наследства. Принятие наследства. Последствия принятия. Иски о наследстве. Выморочное наследство 23.96 KB
  Принятие наследства. Открытие наследства происходило в момент смерти наследодателя. За время между открытием наследства и его принятием наследниками наследственное имущество не принадлежало никому и именовалось лежачее наследство.
79104. Отцовская власть. Основания возникновения. Правовое положение детей. Имущественные права подвластных детей. Пекулий и его виды 24.19 KB
  По праву Юстиниана rrogtio совершалось путем получения на то императорского рескрипта; doptio путем занесения в судебный протокол pud ct соглашения прежнего домовладыки усыновляемого с усыновителем в присутствии усыновляемого. Последствием doptio было прекращение родительской власти прежнего домовладыки и установление власти усыновителя. Если правонарушитель переходил под власть другого домовладыки то и ответственность по ctio noxlis переходила на нового домовладыку: nox cput sequitur ответственность следует за виновным лицом.С...
79105. Периодизация истории Римской империи и Римского права. Рецепция. Русская историография Римского права 21.29 KB
  Русская историография Римского права Периодизация римского права выделение в развитии права определенных этапов имеющих соответствующий временной промежуток и характерные признаки. Периодизация римского права позволяет сформировать представление о.качественных состояниях права на различных этапах развития.
79106. Понятие вещных прав. Виды вещных прав. Классификация вещей 22.87 KB
  Римское право не выработало понятий вещного и обязательственного права однако делалось различие между вещными исками и исками личными. Вещное право это право возможность непосредственно и независимо от чьей либо воли воздействовать на вещь. Римское право знало несколько оснований классификации вещей. В Древнем Риме выделялись следующие виды вещных прав: право собственности как основное вещное право; владение различие между владением и собственностью стало проводиться в римском праве лишь на позднем этапе его развития; права на чужие...
79107. Понятие иска. Виды исков 19.9 KB
  Виды исков.Поэтому практически первостепенное значение имел вопрос дает ли претор в данном случае иск ctio. Постепенно формулы исков в практике претора типизируются...