Термическая обработка после цементации

⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 20Следующая ⇒

Цементация создает в деталях нужное распределение углерода от поверхности вглубь. Чтобы получить наиболее высокую твердость слоя, необходимо еще произвести термическую обработку цементованных изделий.

Характерной термической обработкой таких изделий является закалка с последующим низким отпуском, в результате которой поверхность цементованного слоя получает структуру мартенсита отпуска.

Структура и свойства сердцевины зависят от химического состава стали и вида диаграммы изотермического превращения аустенита. В углеродистых сталях структура сердцевины – феррит + перлит; в сталях 20Х – 30Х – игольчатый тростит; в 20ХНМ и 18ХНВА – малоуглеродистый мартенсит.

Иногда после цементации в стали получается крупное зерно или образуется сплошная цементитная сетка. Для устранения этих нежелательных явлений, т.е. для исправления структуры, необходимо делать нормализацию при температуре (900…910) ^оС или высокотемпературную закалку, после чего опять произвести обычную закалку с температур (760…780) ^оС и низкий отпуск при (160…180) ^оС.

Согласно требованиям ГОСТ цементованные изделия должны иметь твердость поверхности 60 – 62 HRC, структуру мартенсита отпуска (не допускается сплошная цементитная сетка).

Технологические основы цементации

В производстве применяют твердую и газовую цементацию.

При твердой цементации детали укладывают в металлический ящик, засыпают твердым карбюризатором – смесью древесного угля (70 – 90 %) с активизирующими добавками солей , или (10 – 30 %); ящик закрывают крышкой, замазывают глиной и помещают в печь, разогретую до температуры (930…950) ^оС (рис. 12.2).

Рис. 12.2. Схема размещения деталей в цементационном ящике: 1 – деталь; 2 – ящик; 3 – карбюризатор; 4 – крышка; 5 – образцы-свидетели

Для контроля за ходом процесса в ящик, через отверстие в крышке, вставляют образцы-свидетели. При высокой температуре углерод угля соединяется с кислородом воздуха и образует окись углерода – СО, которая в присутствии железа (деталей) легко диссоциирует.

Твердая цементация мало производительна, протекает длительно и имеет еще ряд недостатков, поэтому ее применяют в основном в условиях мелкосерийного производства.

Более прогрессивной и производительной является газовая цементация. При газовой цементации детали загружают в специальные цементационные печи, через которые пропускают углеродсодержащий газ, чаще всего предельные углеводороды, разложение которых приводит к образованию атомарного углерода:

Обычно цементацию производят природным газом, содержащим (92…94) % (метана). Основными преимуществами газовой цементации являются: экономичность; высокая производительность; удобство контроля и регулировки глубины слоя (рис. 12.3); возможность закалки непосредственно с цементационного нагрева; чистота рабочих мест и экономия площадей.

Рис. 12.3. Глубина слоя в зависимости от от температуры и времени

при газовой цементации

Газовая цементация требует специального оборудования (цементационные шахтные печи и подводка газа) и поэтому применяется только в серийном, крупносерийном и массовом производствах.

Исследовательская часть

Порядок выполнения работы

1. Проработав теоретические сведения, получить микрошлифы для исследования.

2. С помощью микроскопа МИМ-7 при увеличении ´ 135 исследовать структуру этих образцов, установить, как идет изменение структуры от поверхности образца вглубь, зарисовывать структуры.

3. Указать отдельные зоны цементованного слоя, структурные и фазовые составляющие (Ф, П, Ц_II).

4. С помощью окуляр-микрометра определить глубину цементованного слоя. Для этого нужно подсчитать число делений линейки окуляр-микрометра, в который помещается цементованный слой, и затем это число умножить на цену одного деления окуляр-микрометра. При увеличении окуляра ´ 7 и объектива ´ 9 цена одного деления окуляр-микрометра равна 0, 018 мм.

5. На приборе Роквелла измерить твердость сердцевины и поверхности цементованных образцов до и после ТО. Полученные данные заносятся в таблицу:

Таблица 12.1

Протокол исследований

Марка стали	Твердость
После цементации	После цементации и ТО
Поверх-ность	Сердцевина	Поверх-ность	Сердцевина
HRC	HB	HRC	HB	HRC	HB	HRC	HB
18ХГТ

6. По полученным данным сделать выводы о влиянии цементации и ТО на структуру и свойства сталей.

Содержание отчета

1. Описание теоретических основ процесса цементации.

2. Схематические рисунки структур стали после цементации.

3. Определение глубины цементованного слоя.

4. Результаты измерения твердости, записанные в таблицу.

5. Краткие выводы по каждому заданию.

3. Контрольные вопросы

1. В чем сущность и какова цель химико-термической обработки; цементации?

2. Какие стали подвергаются цементации?

3. При какой температуре производится цементация и в каких средах? Чем обусловлен выбор температуры?

4. Каковы пределы глубины цементованного слоя в изделиях, от чего она зависит?

5. Сколько углерода содержится в цементованном слое?

6. Какие виды цементации вам известны?

7. Какова структура стали в цементованном слое, в сердцевине?

8. Какой термообработке подвергают цементованные изделия, для какой цели?

9. Какова структура цементованного слоя и твердость сталей после термообработки?

10. Как практически определить глубину цементованного слоя на микроскопе?

11. При каких условиях эксплуатации детали целесообразно подвергать цементации? Назовите примеры таких деталей.

Легированные стали

Цель работы: изучить виды классификации, маркировку, свойства, область применения и особенности термообработки легированных сталей

Теоретическая часть

Общие сведения

Выясним, что называется легированной сталью и легирующими элементами.

В соответствии с общепринятой классификацией все химические элементы в сталях можно условно разделить на четыре группы:

1. Постоянные примеси – марганец, кремний, алюминий и титан, вводимые в сталь в процессе ее раскисления. К постоянным примесям относятся также сера и фосфор, полностью избавиться от которых при массовом производстве сталей невозможно.

2. Скрытые примеси – кислород, водород и азот. Методы определения этих элементов в сталях сложны, поэтому их содержание в технических условиях и ГОСТ обычно не указывается.

3. Случайные примеси – элементы, попадающие в сталь из шихтовых материалов (руда, стальной лом – скрап).

4. Легирующие элементы – элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях с целью изменения ее структуры и свойств.

Таким образом, легированной называется сталь, содержащая один или несколько специальных (легирующих) элементов (титан, хром, вольфрам, ванадий, марганец, кремний и др.) с целью повышения механических характеристик или придания специальных физико-химических свойств (антикоррозийной стойкости, высокого удельного сопротивления и магнитной проницаемости и т.д.).

⇐ Предыдущая 9 10 11 12 131415 16 17 18 Следующая ⇒