Видеокурс по SIMATIC STEP 7


Разновидности химикотермической обработки

Разновидности химикотермической обработки
Цементацию широко применяют в машиностроении для повышения твердости и износостойкости изделий с сохранением высокой вязкости их сердцевины. Цементации подвергают качественные стали 08, 10, 15, 20, легированные стали 12ХНЗА, 18ХГТ и др. Основное назначение легирования — повышение прокаливаемости сердцевины изделия после цементации.

Азотирование стальных изделий проводят в аммиаке, который при нагреве диссоциирует и поставляет активный атомарный азот.

С помощью азотирования повышают твердость стали, износостойкость, предел выносливости, а также ее коррозионную стойкость.

Азотирование с целью повышения твердости и износостойкости применяют к деталям из стали типа 38ХМ10А. Перед азотированием изделия подвергают закалке и высокому отпуску для повышения их прочности и вязкости сердцевины. Азотирование проводят при 500- 520 °С. Процесс длителен (24-90 ч.). Толщина азотированного слоя составляет при этом 0,3-0,6 мм. При увеличении температуры и сокращении времени азотирования резко падает твердость. В связи с длительностью процесса он применяется только к изделиям ответственного назначения.

Для повышения коррозионной стойкости азотированию подвергаются детали из разных сталей (главным образом, углеродистых). Так как большая твердость здесь не требуется, температуру процесса выбирают 600-700 °С. Продолжительность такого процесса — от 15 мин. до 10 ч., некоторое применение нашло азотирование деталей из высокопрочных чугунов и титановых сплавов. Процесс азотирования обеспечивает большую твердость, чем цементация, и не выдает искажений геометрических размеров деталей.

Цианирование — это процесс насыщения поверхности изделия одновременно углеродом и азотом в расплавленной цианистой соли (то же в газовой среде — нитроцементация). Соотношение углерода и азота в диффузионном слое можно регулировать, изменяя температуру процесса и состав среды.

Цианирование стали проводят в ванне, содержащей NaCN, при 820-960 °С в течение 30-90 мин. Преимущества по сравнению с цементацией— меньшая продолжительность процесса и более высокие эксплуатационные свойства изделий.

Нитроцементацию, называемую также газовым цианированием, проводят при 850-870 °С в течение 2-10 ч. в среде, содержащей аммиак и науглероживающий газ. По сравнению с газовой цементацией она протекает при меньших температурах, а следовательно, меньше растет зерно стали, меньше коробление и выше эксплуатационные свойства.

Сулъфидирование и сулъфоцианирование — это процессы обработки стальных деталей. Образование на их поверхности сульфидов обеспечивает быструю приработку пар трения, повышение износостойкости и коррозионной стойкости изделий (например, деталей насосов и турбин).

Насыщение серой производят: в газовых средах при температуре 560 °С в атмосфере аммиака с вспрыскиванием серомасляной эмульсией; в порошковых средах при 900 °С, содержащих сернистое железо; в жидких средах, содержащих расплавленные сульфиты.
Борирование — процесс насыщения поверхности деталей бором; известно борирование в порошкообразных смесях, электролизное борирование, жидкостное борирование, газовое борирование, вакуумное борирование.

Для диффузионного борирования в порошкообразных смесях применяют аморфный бор, карбид бора, ферробор и др. Процесс подобен цементации и проводится при температуре 950-1100 °С. Электролизное борирование получило наибольшее распространение в промышленности. Оно заключается в помещении изделий (катод) в расплавленную буру или другую боросодержащую среду. Анодом являются графитные стержни. Температура насыщения 900-950 °С.

Жидкостное борирование проводят в обычных печах-ваннах в расплаве буры, а газовое — в газообразных соединениях бора (диборан, треххлористон бора) при температуре 700-950 °С. Широкое применение борирование находит на заводах нефтяного машиностроения- Так, износостойкость борированных деталей буровых насосов, работающих в условиях абразивно-жидкостного трения, в 10 раз выше по сравнению с серийными (термообработанными) и в 4-5 раз выше по сравнению с цианированными.

Силицирование — процесс насыщения поверхности детали кремнием. При диффузии кремния в сталь на ее поверхности образуются силицидные слои, имеющие высокую стойкость против действия кислот, расплавов солей, большую жаростойкость. Эти качества позволили применять силицирование для обработки деталей химической, нефтяной и некоторых других промышленностей.

Порошкообразными активными средами для силицирования являются ферросилиций или кремний с добавкой окиси алюминия. Силицирование в жидких средах осуществляется в расплаве хлористого бария, к которому добавляют ферросилиций. Газовое силицирование осуществляют при использовании жидкого четыреххлористого кремния, переносимого азотом или аргоном в рабочее пространство печи, заполненное хлором или хлористым водородом. Температура силицирования 950-1200 °С.

Диффузионное насыщение металлами. Металлы медленнее, чем неметаллы, диффундируют в поверхностный слой изделия. Как правило, насыщение металлами проводят при более высоких температурах, чем неметаллами. В связи с разработкой высокопроизводительных способов нанесения металлов на стальные изделия (гальванические, напыление и др.) диффузионные покрытия применяются сравнительно редко, они отличаются длительностью процесса насыщения и дороговизной порошкообразных смесей. Область применения диффузионных металлических покрытий включает материалы, нанесение которых другими способами затруднительно, а также такие специфические свойства образующихся диффузионных слоев, которые нельзя получить более экономичными методами. Типичные примеры — алитирование и хромирование.

Алитирование (алюминирование) применяют для повышения жаростойкости (окалиностойкости) стали, реже чугунов. Алитированию подвергают лопатки газотурбинных двигателей из жаропрочных никелевых сплавов. При нагреве алитированного изделия в окислительной среде на его поверхности образуется тонкая и прочная пленка окиси алюминия А1203, предохраняющая изделие от дальнейшего окисления. Глубина алитирования в зависимости от метода составляет 0,02-0,8 мм.

Порошкообразные смеси для алитирования состоят из ферроалюминия, хлористого аммония и окиси алюминия. Примером сравнительно редкого процесса химико-термической обработки является нанесение алюминия на изделия напылением с последующим диффузионным отжигом при температуре 950-1050 °С в течение 3-12 часов. Применяют также алитирование в расплаве алюминия при 700-800 °С в течение 1,5-2 ч.

Диффузионное хромирование применяют для повышения коррозионной стойкости, а также окалиностойкости и износостойкости стальных деталей. Наибольшее распространение получило хромирование в порошкообразных смесях феррохрома или хрома при температуре 1000-1050 °С с выдержкой 6-12 часов. Толщина хромированного слоя не превышает обычно 0,2 мм. Если цель хромирования — повышение твердости поверхностного слоя, то сталь должна содержать углерод в количестве более 0,4% для образования карбидов хрома.

Диффузионное удаление элементов. Удаление вредных примесей при нагреве в вакууме и других средах — важная разновидность химико-термической обработки. Примером является обезводороживание титановых сплавов при нагреве в вакууме для предотвращения хрупкости и повышения ударной вязкости. Обезводороживание проводят при 760- 700 °С в течение 2-6 ч. при давлении не более 10 мм рт.ст.

В промышленности известен процесс обезуглероживания трансформаторной стали отжигом листов в водороде. Процессы химикотермической обработки, благодаря разнообразию химических активных сред и широким возможностям изменения свойств поверхностных слоев и всего объема изделий, быстро развиваются, завоевывая новые области применения.

Показатели качества продукции

Под продукцией понимают материализованный результат процесса трудовой деятельности, обладающий полезными свойствами...

Формирование шероховатости поверхности детали

На шероховатость поверхности деталей в процессе их обработки оказывает влияние большое число факторов. В частности...

Зависимость усталостной прочности деталей от физико-механических свойств

Наряду с изменением микрогеометрии поверхности в процессе механической обработки происходят значительные изменения...