![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Термическая обработка после цементации
Цель термообработки: · исправить структуру, измельчить зерно(цементованного слоя и сердцевины) · получить высокую твердость в цементованном слое и хорошие свойства сердцевины (сочетание прочности и вязкости) · устранить карбидную сетку в цементованном слое Цементованная деталь является как бы сочетанием двух разных сталей – высокоуглеродистой (поверхность) и низкоуглеродистой (сердцевина). Рис 8 Зависимость между достигаемой твердостью и содержанием углерода в цементованном слое стали 20ХМ после обычной закалки и закалки с температуры цементации (930 град С): 1 - для 100% мартенсита 2 – обычная закалка 825 град с, масло 3 – закалка с температуры цементации
Поэтому одной термообработкой весьма трудно добиться оптимальной структуры и свойств как в сердцевине так и на поверхности. Так. наивысшая твердость цементованного слоя достигается при неполной закалке.Если же закалку производить с температуры цементации, то в структуре поверхностного слоя будет много остаточного аустенита и твердость будет ниже, как показано на Рис 8. В то же время, неполная закалка для сердцевины приведет к появлению свободного феррита и пониженным механическим свойствам. Поэтому часто термическая обработка после закалки состоит из двух более этапов Варианты термообработки:
Рис 9 Схема режимов термической обработки цементованной стали (температура Ас3, Аr3 для сердцевины) 1 – закалка с цементационного нагрева - самый простой и дешевый способ термообработки после цементации. Этот способ применяется, когда используются наследственно мелкозернистые стали и когда к деталям не предъявляют повышенных требований по механическим свойствам 2 – закалка с предварительным подстуживанием до температуры около 870 град С – это несколько выше температуры Аr3 для сердцевины. При этом в поверхностном слое образуется меньше остаточного аустенита, чем в варианте 1, меньше возникающие напряжения и коробление деталей 3. – изотермическая закалка (с предварительным подстуживанием.)Применяется для легированных сталей. Образуется структура нижнего бейнита. При этом уменьшаются закалочные напряжения и связанные с этим искажения размеров, однако, увеличивается количество остаточного аустенита в поверхностном слое 4. – закалка с обработкой холодом. При закалке легированных сталей в поверхностном слое может образоваться до 30 – 40% остаточного аустенита. Чтобы уменьшить его количество детали непосредственно после закалки в масло переносят в холодильник с температурой -70 град С. При этом остаточный аустенит переходит в мартенсит 5 – двойная закалка: первая закалка (или нормализация) устраняет сетку цементита, вторая закалка может производится или с температуры Ас1(формирует оптимальные структуру и свойства поверхностного слоя) или с температуры Ас3 для сердцевины (при этом формируется оптимальная структура и свойства сердцевины) Заключительная операция термообработки- низкий отпуск- обычно при температурах 160-180 град С При этом мартенсит закалки переходит в мартенсит отпуска, снижаются напряжения и улучшаются механические свойства. Оптимальная структура цементованного слоя- мелкоигольчатый мартенсит и изолированные участки остаточного аустенита (в количестве 15-20%) Не допускаются · крупноигольчатый мартенсит · сетка цементита · избыточные скопления карбидов · сетка троостита · содержание остаточного аустенита свыше 25% Основная причина снижения механических свойств деталей- присутствие немартенситных продуктов в цементованном слое Оптимальная структура сердцевины – троостито – сорбитная структура, нежелательно присутствие свободного феррита
ТЕХНОЛОГИЯ ЦЕМЕНТАЦИИ
Цементация твердым карбюризатором
В состав карбюризатора входят: - уголь (или кокс) в зернах диаметром 3 - 10 мм - активизатор BaCO3 Na2CO3 (10 - 40 % от массы угля) Механизм возникновения активного углерода в карбюризаторе: С + O2® 2CO CO«CO2 + C (атомарный) BaCO3 + C® BaO + 2CO При температурах выше 800 град С равновесия этих реакций сдвинуты в сторону образования атомарного углерода (см Рис 1) Цементация при этом осуществляется в стальных ящиках, куда укладывают рядами цементуемые детали, пересыпая их карбюризатором:
Рис 10 Схема укладки деталей при цементации: 1 – контейнер, 2 – детали, 3 - карбюризатор
Объем деталей не должен превышать 20% от объема ящика Стойкость ящиков составляет около 200 часов Один из существенных недостатков этой технологии - длительность прогрева ящика. На 1 см толщины ящика необходимо от 7 до 9 мин времени прогрева. В итоге, для создания на детали цементованного слоя толщиной 0, 7 мм в ящике шириной 150 мм необходимо 6 часов. Кроме того, нельзя произвести закалку с цементационного нагрева Такой способ цементации (в твердом карбюризаторе) используется в мелкосерийном и единичном производстве, так как он не требует использования специальных печей и другой сложной аппаратуры
Газовая цементация
Эта технология более совершенна, позволяет повысить качество цементации, но требует специальной аппаратуры Газовой средой, в которой происходит насыщение поверхности стали углеродом является смесь газов: N2 -CO2 - CO - H2 - H2O - CH4 В этой смеси: N2 -CO2 - H2 - газы носители - CO - CH4 - активные газы (источники углерода) Преимущества газовой цементации: * значительно меньше длительность процесса, чем в случае твердого карбюризатора * возможно получение слоев с заданной концентрацией углерода * появляется возможность автоматизации процесса * возможна закалка деталей прямо из печи, где проходит цементация Необходимые газовые среды могут быть получены различным способом: - из жидких углеводородов (керосин, синтин, спирты) - путем частичного сжигания природного газа - добавлением к азоту метана и других газов (синтетические атмосферы) Рассмотрим эти газовые среды
|