![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Технология газовой цементации ⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5
Цементация в шахтных печах В промышленности весьма широко применяют цементацию в шахтных печах. Шахтными называют печи, загрузка в которые осуществляется сверху
Рис 12 Схема шахтной печи: 1 – корпус, 2 – подъемная стойка с образцами, 3 – сдвигаемая крышка, 4 отводная трубка, 5 – факел сгораемых газов, 6 – трубка для подачи карбюризатора
Внутрь печи по каплям подается жидкий карбюризатор (керосин) - от 60 до 180 капель в минуту. Контроль за атмосферой внутри печи ведется по высоте и цвету факела пламени из отводной трубки. Иногда внутрь печи подают эндогаз Недостатки шахтной печи: - неравномерный нагрев по высоте - слабая циркуляция атмосферы - большие теплопотери через крышку Поэтому концентрация углерода в поверхностном слое не постоянна Цементация в механизированных камерных печах
Рис. 13 Схема камерной печи: 1 – камера нагрева, 2 – вентилятор. 3 – форкамера, 4 – подъемный стол для деталей, 5 – закалочный бак Форкамера (то-есть, камера, находящаяся перед основной нагревательной камерой) позволяет предохранить детали от окисления в момент выемки из печи и перенесения их в закалочный бак. В форкамере поддерживается неокислительная атмосфера. Детали из нагревательной камеры 1 механически перемещаются на поверхность стола 4, который затем опускается в закалочный бак 5
Цементация в печах непрерывного действия В массовом производстве (например, в автомобилестроении) широко применяются агрегаты непрерывного действия, включающие в себя, кроме печи для цементации, так же закалочное устройство и печь для отпуска Рис 14 Схема работы толкательной установки для непрерывного процесса цементации: 1- загрузка и разгрузка, 2 входной шлюз (затвор), 3 – зона цементации, 4 – устройство для проталкивания, 5 – закалочное устройство, 6 – моечная машина, 7 – отпускная печь, 8 - рольганг Типовой режим цементации и последующей термической обработки наиболее широко применяемых для цементации сталей 18ХГТ, 25ХГТ, 25ХГМ и др.: n цементация при 930 град. С n подстуживание до 850 град С n ступенчатая закалка в масло (холодное или нагретое до 180 град С) n отпуск при 180 град С Печь для газовой цементации цементации непрерывного действия разделена на несколько зон. Как показано на Рис15 Рис 15 Схема цементационной печи непрерывного действия 1 – корпус, 2 толкатели. 3 – внутренние перегородки, разделяющие пространство печи на зоны I Зона нагрева - в этой зоне углеродный потенциал pс поддерживается равным 0, 2 % С (как в сердцевине цементуемой стали) II Зона активной цементации: pс -близок к пределу насыщения при данной температуре (около 1, 4% С) III Зона диффузии - здесь pс поддерживается на уровне необходимой концентрации углерода в поверхностном слое (обычно около 1%) IV Зона подстуживания - величина pс как и в предыдущей зоне Величина углеродного потенциала регулируется расходом эндогаза, воздуха, добавками метана Для автоматизации управления печью необходимо контролировать температуру, давление газа в печи, состав атмосферы Относительно технологии закалки после цементации: Очень важна правильно выбранная температура: n при слишком низкой температуре в сердцевине выделяется свободный феррит n при слишком высокой температуре - много остаточного аустенита в поверхностном слое стали Масло нередко подогревают для уменьшения деформации деталей Цементация в тлеющем разряде (ионная) Этот вид цементации основан на явлении газового разряда (деталь-катод бомбардируется положительными ионами газа). При этом: n Происходит катодное распыление поверхности и за счет этого - очистка поверхности детали n Происходит активное диффузионное насыщение поверхности детали ускоренными ионами углерода, азота, бора и т.д. Рис. 16 Схема ионной цементации: 1 – подача цементующего газа (пропана) 2 – корпус, 3 – деталь, 4 – тепловые экраны. 5 – вакуумирование объема
Источником углерода является пропан (С3Н8) Плотность тока - 100А/кв м Разогрев поверхности детали до 1000 град С происходит за счет ионной бомбардировки Достоинства этого метода цементации: 1- сокращение длительности процесса в 2 - 3 раза 2- отсутствие внутреннего окисления и сажи 3- меньше расход цементующего газа 4- простота управления процессом 5- взрывобезопасность 6- улучшение условий труда Но - невозможно закалить непосредственно с цементационного нагрева
Цементация в кипящем слое Кипящий слой представляет собой в данном случае смесь частичек корунда (окись алюминия) диаметром 0, 05 - 0, 2 мм с частичками угля. Через этот слой продувается газ превращающий слой в псевдожидкость (легкие детали в этом слое всплывают, тяжелые тонут). Можно регулировать гидродинамическое состояние слоя, изменять в нем условия нагрева и охлаждения
Рис 17 Схема цементации в кипящем слое: 1 – корпус, 2 – кладка, 3 – крышка с отверстием для выхода продуктов сгорания, 4 – детали,, 5 – сыпучий материал, 6 – коллектор газовоздушной смеси с распределительными колпачками
Достоинства кипящего слоя: n сокращение длительности (за счет увеличения скорости нагрева, активизации массопереноса) n - равномерность температуры, уменьшение коробления
Нитроцементация (азотонауглероживание)
Нитроцементация- это процесс насыщения поверхности стали одновременно углеродом и азотом при температуре 700- 950 град С в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака Чаще всего температура процесса 850 - 870 град С После насыщения - закалка в масло Процесс нитроцементации особенно выгоден, когда по условиям эксплуатации детали достаточна небольшая толщина упрочненного слоя - 0, 2 - 1, 0 мм На ВАЗе из всех деталей (зубчатые колеса и др), подвергаемых упрочнению путем химико-термической обработки, около 90 % упрочняются именно нитроцементацией. Преимущества нитроцементации по сравнению с цементацией: n увеличивается скорость диффузии углерода (за счет наличия азота) n понижается температура a«g превращения (за счет азота) В итоге, скорость роста цементованного слоя до толщины 0, 8 мм при 930 град С такая же как при 860 град в случае нитроцементации. Это уменьшает время процесса, повышает стойкость печей, уменьшает деформации деталей. Оборудование для нитроцементации то же, что и для цементации Структура нитроцементованного слоя - мартенсит + карбонитриды + остаточный аустенит - до 25%, иногда до 45%. Наилучшие свойства для данной марки стали можно получить только при оптимальном соотношении углерода и азота в поверхностном слое, например в стали 25ХГТ оптимально должно быть около 0, 3% азота и 0, 85 - 0, 95% (углерод + азот)
Цианирование Цианирование - это химикотермическая обработка состоящая в одновременном насыщении поверхности углеродом и азотом в расплаве, содержащем цианистые соли. Структура и свойства слоя аналогичны нитроцементации Cостав расплава: NaCN (25%) + NaCl (25%) + NaCO3 (50%) Механизм образования активных углерода и азота в расплаве: 2NaCN + O2 = 2NaCNO 2NaCNO + O2 = Na2CO3 + CO + N Диффузионный слой толщиной 0, 2 мм достигается за 90 мин при температуре 850 град С Вопросы по цементации 1. Какие физические и химические процессы обеспечивают насыщение поверхности стали углеродом 2 Что такое углеродный потенциал атмосферы 3. Что такое активность углерода. От каких факторов она зависит 4. Строение цементованного слоя при медленном и быстром охлаждении 5. Распределение углерода и твердости в цементованном слое. Эффективная толщина слоя 6. Напряжения в цементованном слое 7. Термическая обработка после цементации, ее цели. Варианты. 8. Какие стали применяют для цементации и почему 9. Технология цементации в твердом карбюризаторе. Схема, достоинства. Недостатки, основные химические реакции 10 Жидкие углеводороды, как источники газа для цементации, пример применения 11 Что такое эндогаз. Получение, применение 12 цементация в шахтных печах 13. Цементация в камерных печах 14. Зоны печи непрерывного действия 15 Схема толкательной установки (агрегата) 16. Ионная цементация 17 Нитроцементация и цианирование
|