![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Химико-термическая обработка рабочих поверхностей деталей. ⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
Цементация – процесс насыщения углеродом поверхностного слоя деталей из малоуглеродистой (до 0, 3 % С) стали в целях придания ему большей твердости при достаточно вязкой сердцевине детали. Цементированный слой в соответствие с изменением содержания углерода по глубине разделяется на три зоны: заэвтектоидная, состоящая из перлита и тонкой сетки цементита (оптимальное содержание углерода 1, 0...1, 1 %); эвтектоидная, содержащая около 0, 85 % углерода и состоящая из одного перлита; доэвтектоидная, переходная к основному металлу, состоящая из перлита и феррита. В зависимости от среды, в которой протекает процесс, различают цементацию в твердом, газообразном и жидком карбюризаторах. Глубина цементации деталей 0, 5...2, 3 мм, средняя скорость науглероживания 0, 08...0, 10 мм/ч. Процесс ускоряется, если вести его при температуре 950...980 °С. Наиболее предпочтительно производить цементацию в газовом карбюризаторе. По сравнению с цементацией в твердом карбюризаторе продолжительность процесса уменьшается в 1, 5... 2 раза; снижается себестоимость производства; возможно регулирование глубины цементированного слоя и содержания углерода в нем за счет не только длительности выдержки при высокой температуре, но и изменения количества и состава газа; возможна механизация процесса. Газовая цементация все более внедряется в крупносерийное и массовое производство. Новейшим методом является проведение ее с нагревом деталей ТВЧ. Этот метод позволяет повысить температуру процесса до 1000...1050 °С, сократить его длительность до 45...60 мин и автоматизировать процесс. Жидкостную цементацию производят в расплавленных солях, содержащих активные добавки SiC или NaCN; температура процесса в зависимости от состава ванны 820...900 °С. Цементированный слой толщиной 0, 1...0, 2 мм получают за 20...40 мин; при увеличении длительности процесса до 2 ч глубина цементированного слоя увеличивается до 0, 6 мм. Процесс применяют для мелких деталей. Его недостатком является неравномерность глубины цементации. Преимущества жидкостной цементации: возможность производить закалку деталей непосредственно после цементации; отсутствие окалины и обезуглероживания закаленных деталей. Цементации подвергают детали различных размеров. Некоторые изготовители тяжелых зубчатых редукторов цементируют зубья колес диаметром более 1 м. Долговечность цементированных деталей увеличивается в несколько раз. Цементация является наиболее ответственной операцией технологического процесса изготовления деталей. Поэтому большое значение имеет выбор марки стали, из которой изготавливаются цементируемые детали, и изыскание оптимальных режимов их термической обработки после цементации. Азотирование – процесс насыщения азотом поверхностного слоя деталей, изготовленных из черных металлов. Азотированная поверхность имеет большую твердость и обладает устойчивостью против коррозии на воздухе, в пресной воде, в паровоздушной среде, а при соответствующем подборе состава стали и в газовой среде. При азотировании детали увеличиваются в размерах, а в ряде случаев и деформируются (коробятся). Азотируемые участки деталей подвергают либо полированию, которому они хорошо поддаются, либо шлифованию. Качество азотированного слоя определяется соотношением в нем структурных фаз, зависящим от состава стали, температуры азотирования, времени выдержки и степени диссоциации аммиака. Легирующие элементы (алюминий, хром, молибден и ванадий) образуют с азотом твердые и стойкие нитриды, причем нитриды молибдена и ванадия сохраняют большую стойкость при температурах свыше 600 °С. Из легирующих элементов наибольшую твердость азотируемому слою придает алюминий, однако он повышает хрупкость слоя и деформацию изделия. Молибден тормозит рост хрупкой фазы и, подобно хрому, устраняет крупнозернистость. Азотированию подвергают стали, содержащие в качестве легирующих элементов, по крайней мере, алюминий и хром. Азотируемыми, к примеру, являются стали 35ХЮА и 38 ХМЮА. Твердость поверхностного слоя после азотирования таких сталей и медленного охлаждения изделия достигает HV 1200. В среднем азот при температуре 500 °С диффундирует вглубь со скоростью 0, 01 мм/ч; для получения азотированного слоя толщиной 0, 6...0, 7 мм требуется 60...70 ч. В последние годы Ю. М. Лахтиным и Я. Д. Коганом разработана технология азотирования с повышенной в 1, 5...2 раза скоростью процесса путем применения различных электрических газовых разрядов. Распространение получает процесс азотирования ионизированным азотом в плазме тлеющего разряда. Сущность метода состоит в том, что в разреженной азотсодержащей атмосфере между катодом (деталью) и анодом возбуждается разряд, и ионы азота, бомбардируя поверхность катода, нагревают ее до температуры насыщения. Продолжительность процесса от нескольких минут до 24 ч. Разработанная установка ионного азотирования предназначена для упрочнения коленчатых и распределительных валов, гильз цилиндров двигателей, зубчатых колес, режущего и штампового инструмента и других деталей. Азотирование применяют для изделий, от которых требуется высокая циклическая прочность, большая твердость при повышенных температурах в сочетании со стойкостью к коррозии, а также высокая износостойкость. К. таким изделиям относятся коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания, цилиндры авто- и авиадвигателей, поршневые кольца, седла клапанов двигателей, шестерни авиационных редукторов, шпиндели расточных, шлифовальных и других станков, зубчатые рейки, борштанги, эксцентрики. Износостойкость шеек азотированных коленчатых валов по долговечности превосходит амортизационный срок службы двигателя. Азотирование стальных гильз и чугунных цилиндров уменьшает скорость их изнашивания в 8...20 раз. Зубчатые рейки станков, изготовленные из стали 40Х с твердостью после азотирования HRC 55...53, в 4...5 раз долговечнее реек из стали 20Х, цементированных и закаленных до HRС 60...62. Азотирование успешно применяют для редукторных передач большой мощности. Термодиффузионное хромирование – процесс насыщения поверхностного слоя стальных деталей хромом, осуществляемый при высоких температурах (950...1300 °С) путем диффузии хрома в железо. Существуют три метода термохромирования: твердое, жидкое и газовое. Обычно внешняя зона хромированного слоя состоит из карбидов хрома. Непосредственно под слоем карбидов расположена зона с повышенным содержанием хрома и углерода. Необходимый для образования карбидов углерод поступает в результате его диффузии к хрому. Поэтому под обогащенной углеродом и хромом зоной находится зона с более низким содержанием углерода, чем в сердцевине. Глубина хромирования зависит от температуры, продолжительности процесса и содержания углерода в стали. Максимум толщины внешней зоны достигается при 0, 6 % С и составляет 0, 06 мм при выдержке в течение 3 ч при температуре 1000 °С в случае газового хромирования. Общая глубина хромированного слоя стали Ст 5 при выдержке в течение 7 ч при температуре 1100 °С составляет около 0, 08 мм. Скорость диффузии хрома резко замедляется при содержании углерода в стали свыше 0, 3 %. Жидкое хромирование требует более длительной выдержки, чем два других метода, но обеспечивает большую равномерность слоя. Твердость хромированного слоя увеличивается с возрастанием содержания углерода. Для низкоуглеродистой стали HV 150...180, для среднеуглеродистой HV 190...300 и для высокоуглеродистой стали HV 1300...1500. Хромированный слой малоуглеродистой стали обладает большой вязкостью, что позволяет подвергать хромированные детали пластической деформации. Термохромированию подвергают детали, изготовленные из углеродистой стали и работающие в условиях электрохимической или газовой коррозии, например анкерные болты, клапаны компрессоров, лопатки газовых турбин. Термохромирование не нашло широкого применения для образования износостойкого покрытия. Это объясняется малой толщиной слоя при большой длительности и сложности процесса и возможностью коробления детали при хромировании и последующей механической обработке. Силицирование деталей из стали, ковкого и высокопрочного чугунов осуществляется в целях повышения износостойкости, коррозионной стойкости в морской воде, кислотостойкости при различной температуре в серной, соляной и азотной кислотах различной концентрации, а также окалиностойкости. Сущность процесса заключается в поверхностном насыщении кремнием на глубину 0, 3...1 мм. Разработаны следующие методы силицирования: в порошкообразных смесях, в жидких средах, газовое и вакуумное (в паровой фазе). Наибольшее распространение получило газовое силицирование. Силицируют элементы аппаратуры для химической промышленности; валы насосов, арматуру, крепежные детали оборудования нефтяной промышленности; трубы судовых двигателей, подводящие и отводящие морскую воду; патрубки и другие детали водяных насосов больших промышленных двигателей внутреннего сгорания. Износостойкость силицированного слоя стали после пропитки маслом в 1, 4...1, 6 раза выше износостойкости цементированного слоя. Применяя силицирование, необходимо учитывать, что предел прочности, относительное удлинение и ударная вязкость стали при этом понижаются. Слой хрупок и с трудом обрабатывается резанием. Размеры детали увеличиваются. Оксидирование – процесс искусственного образования оксидной пленки на поверхности металла. Оксидирование широко применяют в машино- и приборостроении, морском судостроении, оптико-механической промышленности и других отраслях для получения защитно-декоративного покрытия изделий из черных металлов, алюминия, меди, магния, цинка и их сплавов, а также для получения тонких электроизоляционных слоев. Оксидная пленка черных металлов состоит из мельчайших кристаллов магнитной окиси железа Fe3O4, имеет небольшую толщину (до 3 мкм), низкую твердость, значительную пористость, хорошо сцепляется с основанием. Благодаря структурным особенностям и свойствам пленка хорошо удерживает смазочные материалы, предупреждает заедание в парах трения из черных металлов и, образуя при истирании тончайший абразив, ускоряет приработку трущихся поверхностей. Электрохимическим путем на алюминии и его сплавах получают пленки толщиною 3...0, 3 мм, процесс получения оксидных пленок толщиной более 60 мкм называют глубоким анодированием. Такой обработке подвергают сплавы с содержанием 4, 5 % Си и 7 % Si, не более. Пленка имеет высокую твердость, которая несколько снижается у самой поверхности, где пленка слегка разрыхлена под действием электролита. Получающееся твердое анодное покрытие достаточно износостойко. При анодной обработке оксидированный слой образуется как за счет углубления в толщу металла, так и за счет наращивания пленки на его поверхности. Таким образом, при анодировании увеличивается размер цилиндрической поверхности примерно на толщину слоя. Анодное покрытие можно притирать и полировать. Анодированный слой неудовлетворительно работает в паре с электролитическим хромовым покрытием. Глубокое анодирование поршней из алюминиевых сплавов двигателей внутреннего сгорания повышает надежность их работы (уменьшается число заклиниваний поршней) и снижает скорость изнашивания поршневых канавок. Имеется положительный опыт использования анодированных зубчатых передач из алюминиевого сплава вместо бронзовых в часовых механизмах и анодированных цилиндров из алюминиевых сплавов вместо стальных в гидросистемах. Анодирование применяют в самолетостроении, приборостроении и текстильном машиностроении.
|