Основні відомості про цементацію сталі - раздел Высокие технологии, ПРАКТИКУМ Технологія машинобудування Хіміко-Термічна Обробка (Хто) — Один Із Найефекти...
Хіміко-термічна обробка (ХТО) — один із найефективніших методів підвищення надійності та довговічності машин і механізмів, істотно збільшує твердість поверхневого шару деталей, їх зносостійкість, опір корозії.
Найбільш розповсюджені процеси ХТО сталей — цементація, азотування і нітроцементація. Для них розроблені високопродуктивні та легковідтворювані технології. Інші процеси ХТО — борування, алітування (насичення алюмінієм), хромування – застосовуються ще недостатньо, але деякі з них, наприклад, борування, можуть бути високо ефективними, дешевими й екологічно чистими.
Усі методи ХТО засновані на явищах дифузії атомів із навколишнього середовища деталі. В основі ХТО лежать такі елементарні процеси: дисоціація — утворення активних атомів; адсорбція — захоплення і поглинання активних атомів поверхнею металів; дифузія — проникнення атомів у метал на визначену глибину.
Один із найрозповсюдженіших видів ХТО — цементація — насичення поверхні сталі вуглецем. Для деталей, що працюють в умовах тертя та ударних або динамічних знакозмінних навантажень, необхідні висока твердість та обумовлена нею зносостійкість поверхневого шару в поєднанні з досить міцною й в'язкою серцевиною. У зв'язку із цим для цементації використовують сталі з малим умістом вуглецю — 0,15–0,20%. Цементація може виконуватися у твердому й газовому середовищах (постачальників вуглецю). Важливо правильно визначити температуру цементації, оскільки потрібно забезпечити перехід сталі в аустенітний стан, за яким розчинність вуглецю буде більшою за 0,8%, тоді як в α-залізі при 727 °С розчиняється всього 0,02% вуглецю. Підвищення температури веде до росту зерен, що знижує в'язкість та пластичність сталі. Цементація у твердому середовищі не потребує спеціального устаткування й може виконуватися в термічних печах. Деталі кладуть у металевий ящик і засипають твердим карбюризатором (сумішшю дерев'яного вугілля й вуглекислих солей барію і натрію). Ящик герметично закривається і завантажується в піч при 920–950°С. У процесі нагрівання за відсутності кисню в ящику йде неповне згоряння вугілля та утворюється оксид вуглецю СО, що дисоціює потім з утворенням атомарного вуглецю. Останній поглинається поверхнею деталі й дифундує в глибину металу. Вуглекислі солі активізують процес. Швидкість насичення за твердої цементації складає приблизно 0,12 мм/год. Цементація у твердому карбюризаторі використовується, як правило, в одиничному або в малосерійному виробництві. Її вади — велика тривалість, забруднення приміщення вугіллям, ріст зерна, необхідність нормалізації деталей перед гартуванням.
Для серійного виробництва більше підходить газова цементація в середовищі природного газу, який за високої температури розкладається на водень і вуглець в атомарному стані. Швидкість насичення в цьому випадку — 0,15 мм/год. Переваги газової цементації — скорочення тривалості, можливості повної механізації й автоматизації, проведення гартування безпосередньо із цементаційної печі.
Якість цементації визначається товщиною цементованого шару і вмістом вуглецю на поверхні, граничне значення якого не повинне перевищувати 0,9%, тому що подальше його зростання призводить до появи надлишкового цементиту у вигляді сітки по межах зерен і збільшення крихкості металу.
Після цементації поверхневого шару деталі одержують хімічний склад та структуру, близькі до евтектоїдної сталі (рис. 11.1). У міру віддалення від поверхні простежується плавний перехід від перлітної структури до перліто-феритної. Серцевина деталі зберігається маловуглецевою й має феритно-перлітну структуру.
Рисунок 11.1 - Структура цементованого шару сталі 20
Товщина цементованого шару звичайно не перевищує 1–1,5 мм. За технічну товщину цього шару беруть суму заевтектоїдної (біля самої поверхні), евтектоїдної та половину перехідної зони, яка повинна мати не менше ніж 40% перліту. Цементація сама собою не забезпечує потрібних експлуатаційних властивостей (високої твердості, зносостійкості, втомної витривалості). Перелічені властивості в цементованих деталях досягають у результаті наступної термообробки — гартування і низького відпускання. Якщо за цементації відбувається перегрівання, то для здрібнення зерна перед гартуванням виконують фазову кристалізацію — відпалювання або нормалізацію. Після кінцевої термообробки поверхня цементованої деталі набуде структури високовуглецевого мартенситу із твердістю HRС 60–64. Серцевина деталі зберігається маловуглецевою і має для глибоко прогартовуваних сталей структуру маловуглецевого мартенситу зі значним запасом в'язкості та пластичності.
Полтавський національний технічний університет... імені Юрія Кондратюка...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Основні відомості про цементацію сталі
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
ПРАКТИКУМ
із дисципліни «Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство»
для студентів механічних спеціальностей
7.09.02.02 «Технологія машинобудування»,
7.09.02.14 «Пiд
Основні відомості про макробудову
Металографія — це вчення про макро- і мікроструктуру. Основним завданням металографічного аналізу є дослідження структури та вад металу.
Метод дослідження структури ме
Злам чавунних зразків
1. Сірий чавун. Більша частина вуглецю в сірому чавуні знаходиться у вигляді включень у графіт (пластинчатий графіт), тому такий чавун у розломі має темно-сірий колір. Дефектів у зломі нема.
V. Злом стальних зразків
Стальні зразки 10×10 мм після випробування на ударну в’язкість (KCU).
1. Крихкий металічний злом, світлий, майже блискучий, видно величину зерна.
2. Вязко-крихкий розлом. Св
Запитання для самоперевірки
1. У чому сутність макроаналізу і його призначення?
2. Які види аналізу використовуються в техніці?
3. Що визначається в процесі аналізу зломів?
4. Види зломів та їх особ
Основні відомості про мікробудову
Мікроаналіз — це дослідження структури і вад металів на мікрошліфах за допомогою мікроскопа за великих збільшень. Методом мікроаналізу визначається якість металу (забрудненість
Порядок виконання робота
1. Вивчити технологію виготовлення мікрошліфів.
2. Виконати шліфування й полірування зразків.
3. Вибрати потрібний реактив і протравити шліф.
4. Визначити якість мікрошлі
Запитання для самоперевірки
1. Які завдання розв'язують за допомогою мікроаналізу?
2. Яка послідовність виконання мікроаналізу?
3. Опишіть порядок шліфування та полірування зразків.
4. Чому не дозво
Основні відомості про структуру сталей у зрівноваженому стані
Структура у зрівноваженому (відпаленому) стані визначається вмістом вуглецю і показана на діаграмі стану «залізо-вуглець» (рис. 3.1), на якій суцільними лініями зображено діаграму «залізо-цементит»
Порядок виконання роботи
1. Вивчити під мікроскопом при збільшенні в 110–140 разів мікроструктуру заліза та вуглецевих сталей із різною кількістю вуглецю (від 0 до 1,3%).
2. Замалювати структури, що вивчаються, в
Запитання для самоперевірки
1. Назвіть одно- і двофазні структурні складові в залізовуглецевих сплавах.
2. Схарактеризуйте ферит, аустеніт, цементит, графіт, перліт та ледебурит.
3. Подайте класифікацію залі
Основні відомості про структуру чавунів
Чавуни — це залізовуглецеві сплави із вмістом вуглецю більше 2,14%. Вуглець у чавунах залежно від хімічного складу, швидкості охолодження у процесі кристалізації є в складі цем
Запитання для самоперевірки
1. Дайте визначення чавуну.
2. Назвіть види чавунів.
3. Білі чавуни, їх різновиди, структура та властивості.
4. Назвіть умови одержання білого чавуну.
5. Схаракт
Основні положення щодо визначення критичних точок сталі
Знання про критичні точки сталі потрібні для розуміння перетворень, що виникають у сталі під час нагрівання й охолодження; для визначення температур термічної обробки в сталі та гарячій обробці тис
Сутність методу пробних гартувань
Складається із загартування зразків досліджуваної сталі в широкому діапазоні температур, починаючи нижче від критичної точки Ас1, (наприклад, з 680°С) і вище від критичних точок (наприкл
Порядок виконання роботи
1. Одержати комплект зразків вуглецевих сталей, які потім загартувати у воді за різних температур (за таблицею 5.1). Час нагрівання під загартування визначити за вказівками лабораторної роботи № 6.
Порядок виконання роботи
1. Бригада студентів одержує комплект зразків заданої марки сталі для визначення режиму термічної обробки. Температура нагрівання під гартування доевтектоїдної сталі tг. = Ас3
Запитання для самоперевірки
1. Сутність та призначення термообробки.
2. Види термічної обробки сталі.
3. Відпалювання, його призначення, види та режими.
4. Нормалізація сталі, її призначення та режи
Порядок виконання роботи
1. Вивчити за плакатами й літературою мікроструктуру сталей із різним умістом вуглецю після повного та неповного відпалювання, після відпалювання з перегріванням, сфероїдоутворюючого відпалювання,
Запитання для самоперевірки
1. Опишіть умови для одержання зрівноваженої структури сталі.
2. Схарактеризуйте режими відпалювання вуглецевих сталей.
3. Які структури утворюються у відпаленій сталі?
4
Основні відомості про прогартовуваність сталі
Прогартовуваність — здатність сталі одержувати в результаті гартування структуру мартенситу (або мартенситу і троститу) й відповідну їй високу твердість на потрібну глибину за
Порядок виконання роботи
1. Визначити прогартовування циліндричного зразка заданої марки сталі об'ємним способом. Для цього:
а) навести на торцевій поверхні підготовленого зразка лінію діаметра тонко загостреним о
Запитання для самоперевірки
1. У чому сутність прогартовування сталі?
2. Яке практичне значення прогартовуваності сталі в техніці?
3. Від чого залежить прогартовуваність сталі?
4. Наведіть приклади
Основні відомості про відпускання сталі
Загартування сталі — це не кінцева операція термічної обробки. Після гартування у виробах виникають великі внутрішні напруження, зумовлені нерівномірністю охолодження за терміч
Порядок виконання роботи
1. Одержати комплект свіжозагартованих зразків із вуглецевої або легованої сталі заданої марки.
2. Виконати відпускання зразків 1-5 протягом 30 хв за температури відповідно 100, 200, 400,
Запитання для самоперевірки
1. Чим характеризується стан свіжозагартованої сталі?
2. Сутність та призначення відпускання сталі.
3. Схарактеризуйте види і режими відпускання.
4. Особливості та призна
Основні відомості про гартування сталі
Загартування — здатність сталі одержувати потрібну твердість після термообробки. Основним елементом більшості вуглецевих та низьколегованих сталей, що визначають її структуру і
Порядок виконання роботи
1. Одержати комплект зразків вуглецевих сталей із різним умістом вуглецю. Визначити температуру нагрівання сталей під гартування і час витримки за заданої температури.
2. Нагріти зразки пі
Порядок виконання роботи
Для визначення якості цементації запропонованих деталей потрібно:
1) макро- і мікроаналізом установити ступінь насичення поверхні деталі вуглецем та глибину цементованого шару;
2)
Запитання для самоперевірки
1. Сутність ХТО і її види.
2. З якою метою виконується ХТО?
3. Схарактеризуйте елементарні процеси ХТО.
4. У чому сутність цементації, для чого вона виконується?
Основні відомості з термообробки алюмінієвих сплавів
Деформовані алюмінієві сплави поділяють на дві групи: термічно незміцнені та зміцнені.
До першої групи відносять чистий алюміній, а також сплави системи Al-Mn і Al-Mg.
Порядок виконання роботи
1. Виміряти твердість на комплектах зразків із різних термічно зміцнених алюмінієвих сплавів, підданих повному циклу зміцнювальної термообробки (загартуванню та старінню) і загартованих із різних т
Запитання для самоперевірки
1. Класифікація алюмінієвих сплавів за способом їх зміцнення.
2. На якому явищі засноване гартування алюмінієвих сплавів?
3. Як змінюються структура і властивості сплавів за гарту
Порядок виконання роботи
1. Вивчити за діаграмою стану можливий фазовий склад алюмінієвих і мідних сплавів.
2. Розглянути класифікацію, хімічний склад, структуру, властивості, маркування й використання сплавів на
Запитання для самоперевірки
1. Наведіть класифікацію алюмінієвих сплавів.
2. Як розрізняють за кількістю фаз термічно зміцнені алюмінієві сплави?
3. Як визначається присутність перепалу в сплавах?
4
Основні відомості про види корозії
Корозією називається руйнування металів і сплавів у результаті хімічної та електрохімічної дії навколишнього середовища.
Хімічна корозія відбуваєт
Порядок виконання роботи
Студенти діляться на ланки, кожна з яких одержує прилад, корозійне середовище і зразок.
Отримавши завдання, студенті повинні:
1) підготувати зразки для дослідження: зачистити їх п
Запитання для самоперевірки
1. Сутність корозії металів.
2. Чим відрізняється електрохімічна корозія від хімічної?
3. Схарактеризуйте механізм електрохімічної корозії.
4. Види корозії за характером
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов