Тема 2.6 Химико-термическая обработка

Термохимические методы обработки стали, виды, сущность и область применения

Поверхностная закалка, общие сведения о способах поверхностной закалки (нагрев ацетиленокислородным пламенем, токами высокой частоты и в электролите)

Химико-термическая обработки стали; ее сущность и назначение. Основные виды

Цементация стали, цель т сущность процесса. Термическая обработка деталей после цементации. Структура и механические свойства цементованного слоя, область применения. Азотирование, назначение. Механизм образования азотированного слоя. Стали для азотирования. Технология азотирования

Цианирование стали. Сущность процесса цианирования в расплавленных слоях. Термическая обработка цианированных деталей. Достоинства и недостатки жидкостного цианирования. Техника безопасности при работе

Нитроцементация, сущность процесса. Стали для нитроцементации. Структура нитроцементованного слоя, износостойкость

Диффузионная металлизация: хромирование, алитирование, силицирование, борирование. Основная цель и сущность процесса, назначение и область применения

Литература: [2, c. 92-130]; [3, c. 79-107]; [4, c. 80-122]

Методические рекомендации

 

Детали, которые должны иметь твердость только на поверхности, подвергают поверхностной закалке, в результате чего увеличивается общая прочность деталей, так как увеличивается предел выносливости. Разберите основные методы поверхностной закалки. Уделите внимание закалке токами высокой частоты (ТВЧ), так как ее наиболее легко автоматизировать и получить наилучшие результаты. При изучении поверхностной закалки газовым пламенем надо иметь в виду, что для крупных деталей это в ряде случаев единственный метод поверхностного упрочнения.

Нужно знать новые прогрессивные методы упрочнения деталей: термомеханическую, ультразвуковую, термомагнитную обработку. Запишите, что высокотемпературной термомеханической обработке (ВТМО) можно подвергать любые стали, а низкотемпературной (НТМО) – только те, у которых переохлажденный аустенит обладает повышенной устойчивостью, т.е. легированные.

При изучении процессов химико-термической обработки нужно обращать внимание на температуру процесса, химический состав стали (особенно на процентное содержание углерода) и на необходимость термической обработки до или после того или иного вида химико-термической обработки. Каждый вид химико-термической обработки имеет свою область применения, определенные достоинства и недостатки. Рассматривать их нужно именно с этой точки зрения и записывать это в конспект.

При изучении цементации особое внимание уделите газовой цементации, как наиболее прогрессивному методу, который позволяет наиболее полно осуществить механизацию и автоматизацию процесса. Запомните, что твердость поверхностного слоя после цементации получается только при последующей закалки, сердцевина при этом остается вязкой, так как стали с малым содержанием углерода практически не закаливаются.

Достоинства азотирования в том, что твердость не снижается при повторных нагревах до 500–600^ОС и увеличивается сопротивление коррозии в неэлектролитах. Но азотирование–процесс очень дорогой и непроизводительный, поэтому применять его следует только в тех случаях, когда никакая другая обработка не обеспечивает нужных свойств. Например, для деталей, которые подвергаются истиранию и работают в условиях коррозии, или для деталей, которые истираются и во время работы могут периодически нагреваться до 500–600^ОС (нельзя путать детали, которые периодически нагреваются во время работы, например штампы для горячей штамповки во время соприкосновения с заготовкой, с деталями, которые постоянно нагреты во время работы, например лопатки газовых турбин).

При изучении цианирования обратите внимание на свойства цианированного слоя в зависимости от температуры, при которой происходит цианирование, и на область применения низко-, средне- и высокотемпературного цианирования. Высокотемпературное цианирование обычно производится в газовой среде. Этот процесс называется нитроцементацией.

Нужно иметь представление о диффузионной металлизации хромом, алюминием и другими элементами, понимать принципиальное отличие диффузионного насыщения поверхности металлами от гальванических покрытий, а главное–назначение каждого метода.

При изучении каждого вида термической и химико-термической обработки обращайте внимание на возможные виды брака, способы его предотвращения и устранения.

Необходимо обращать внимание при изучении термической и химико-термической обработки на применяемое оборудование, та как от оборудования в большой степени зависит качество деталей после термической обработки. В двенадцатой пятилетке предусмотрено улучшить структуру и качество конструкционных материалов исходя из задач создания новой прогрессивной техники и реализации ресурсосберегающего направления в развитии экономики, большое внимание уделять механизации и автоматизации производства. Использование оборудования с автоматическим регулированием температуры и с контролируемой атмосферой в печи практически исключает такие виды брака, как перегрев, пережог, обезуглероживание и т.п. Необходимо широко применять механизированное и автоматизированное оборудование, автоматизированные агрегаты для термической и химико-термической обработки, состоящей из печей непрерывного действия, соляных ванн, закалочного и другого оборудования, в которых непрерывно производятся все виды термической обработки данных деталей. При этом повышается и качество деталей.

Отвечать на вопросы контрольной работы, связанные с термической и химико-термической обработкой, нужно следующим образом.

Вопрос. Выберите и обоснуйте режим термической обработки для резца из стали У10А.

Ответ. Заготовка для резца подвергается предварительной термической обработке–отжигу на зернистый цемент для получения мягкой однородной структуры. Температура отжига 770–790^ОС, охлаждение в печи. После окончательной механической обработки кроме шлифования резец подвергается закалке и низкому отпуску. Поскольку сталь У10А является заэвтектоидной, закалка производится неполная, температура нагрева 770–780 ^ОС, время выдержки назначается в зависимости от сечения, обычно 1–2 ч. средой охлаждения является вода, так как углеродистая сталь имеет большую критическую скорость закалки. Лучшие результаты дает закалка в двух средах: в воде, а затем в масле. Так как резец должен иметь высокую твердость, то он подвергается низкому отпуску при температуре 150–200^ОС. После термической обработки резец должен иметь твердость порядка НRС 60-62.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1 Каково назначение химико-термической обработки? Перечислите ее виды?

2 Назовите основные процессы, протекающие при химико-термической обработке.

3 Укажите, какие стали рекомендуется применять для цементации.

4 Перечислите виды дефектов цементованного слоя.

5 Какие виды термической обработки стали применяются после цементации?

6 Какие преимущества имеет газовая цементация?

7 Изложите последовательность процесса азотирования. Объясните, почему для твердостного азотирования применяют только легированные стали.

8 Чем отличается низкотемпературное цианирование от высокотемпературного?

9 Назовите виды диффузной металлизации.

10 В чем сущность алитирования стали?

11 В чем сущность хромирования стали?

12 В чем сущность силицирования стали?

13 Какие меры предосторожности необходимо соблюдать при работе соляных ванн?

14 Какие мероприятия по охране окружающей среды должны осуществляться на участках химико-термической обработки?