Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Цементация в твердом карбюризаторе
Детали укладывают в сварную, стальную (чугунную литую) ёмкость рядами, пересыпая карбюризатором слоем 10..15 мм. В качестве карбюризатора используют древесный уголь в зёрнах 3, 5.. 10 мм. Часто добавляют активизаторы, например, BaCO3или кальцинированную соду Na2CO3. Помещают в печь при температуре 900.. 950 градусов. Выдерживают, затем охлаждают ящик на воздухе до 300.. 500 градусов, затем ящик открывают. В ящике находится воздух, кислород которого при высокой температуре взаимодействует с карбюризатором, образуя СО, который в присутствии железа диссоциирует: Добавление углекислого бария (BaCO3) активизирует карбюризатор, освобождая СО3: После того, как мы охладили деталь, проводится термическая обработка с повторным нагревом. Данный метод применяется для мелкосерийного производства деталей. Активность среды подбирается путём подбора состава катализатора (25.. 30% нового карбюризатора, остальное – отработанный). детали, подлежащие цементации. Цементация стальных деталей проводится при температуре аустенитногосостояния (выше линии Ас3, 880…950 °С), что обеспечивает высокую растворяемость углерода в стали. Глубина проникновения углерода зависит от активности карбюризатора, температуры и длительности процесса цементации. С повышением температуры и увеличением продолжительности выдержки увеличивается глубина науглероженного слоя и содержание в нем углерода. Легирующие элементы, оказывая влияние на процессы адсорбции и диффузии атомов углерода в стали, увеличивают степень науглероживания (Mo, W, Ti, и др.) или снижают ее (Ni, Si и др.) (рис.3.8). Обычно толщина науглероженного слоя лежит в пределах от 0, 5до 3-4 мм и выбирается в зависимости от размера и условий работы детали. Как правило, содержание углерода в поверхностном слое не должно превышать 0, 8-1, 1 % во избежание ее охрупчивания. При медленном охлаждении детали с температуры цементации изделие приобретает структуру, представленную на рис. 3.9.
Рис.3.8. Влияние легирующих элементов на степень науглероживания стали
Увеличение содержания углерода в поверхностном слое повышает его твердость и обеспечивает возможность дальнейшего значительного роста твердости при последующей термической обработке (рис.3.10).
Рис.3.9. Микроструктура науглероженного слоя после цементации низкоуглеродистой стали (х50): 1 – заэвтектоидная зона (феррит+ цементит вторичный); 2 – эвтектоидная зона (перлит); 3 – доэвтектоидная зона (феррит перлит)
Рис. 3.10. Режимы термической обработки стали после цементации
В зависимости от условий работы детали и марки стали термическая обработка может производиться по различным режимам (табл.3.4) Таблица 3.4 Варианты термической обработки деталей после цементации
Газовая цементация Используется для крупносерийного производства в специальных агрегатных печах, где производится весь цикл: насыщение поверхности углеродом, последующая закалка и отпуск. Используются газовые атмосферы, состоящие из природного газа (8.. 10% от всего объёма) и нейтрального газа (эндотермический газ). При таком методе состав атмосферы, температура регулируется и контролируется автоматически, т.е. по ходу процесса регулируются оптимальные параметры. Газовая цементация имеет ряд преимуществ по сравнению с твёрдой цементацией: Преимущества способа: – возможность получения заданной концентрации углерода в слое (можно регулировать содержание углерода, изменяя соотношение составляющих атмосферу газов); – сокращение длительности процесса за счет упрощения последующей термической обработки; – возможность полной механизации и автоматизации процесса. Способ применяется в серийном и массовом производстве. Основным является эндотермический гази состав его 20%СΟ, 40% Η 2, 40% Ν 2. Получают эндотермический газ частичным сжиганием природного газа или другого углеводорода в специальном эндотермическом генераторе при температуре 1000.. 1200°С.
Жидкая цементация Для некоторых деталей проводится цементация в шахтных печах с использованием керосина или сентина. Капли жидкости подаются в печь через специальную капельницу в крышку (80.. 90 капель в минуту).
Азотирование.
Азотирование – химико-термическая обработка, при которой поверхностные слои насыщаются азотом. При азотировании увеличиваются не только твердость и износостойкость, но также повышается коррозионная стойкость. При азотировании изделия загружают в герметичные печи, куда поступает аммиак NH3 c определенной скоростью. При нагреве аммиак диссоциирует по реакции: 2NH3> 2N+3H2. Атомарный азот поглощается поверхностью и диффундирует вглубь изделия. Для азотирования используют стали, содержащие алюминий, молибден, хром, титан. Нитриды этих элементов дисперсны и обладают высокой твердостью и термической устойчивостью. Типовые азотируемые стали: 38ХМЮА, 35ХМЮА, 30ХТ2Н3Ю. Глубина и поверхностная твердость азотированного слоя зависят от ряда факторов, из которых основные: температура азотирования, продолжительность азотирования и состав азотируемой стали. В зависимости от условий работы деталей различают азотирование: 1.для повышения поверхностной твердости и износостойкости; 1.для улучшения коррозионной стойкости (антикоррозионное азотирование). Азотирование для повышения поверхностной твердости и износостойкости проводят при температуре 500…560oС в течение 24…90 часов, так как скорость азотирования составляет 0, 01 мм/ч. Содержание азота в поверхностном слое составляет 10…12 %, толщина слоя– 0, 3…0, 6 мм. На поверхности получают твердость около 1000 HV. Охлаждение проводят вместе с печью в потоке аммиака. Ионное азотирование значительно сокращает время азотирования и производится в тлеющем разряде, возбуждающем между катодом (деталью) и анодом (контейнерной установкой). При этом происходит ионизация азотосодержащего газа, и ионы, бомбардируя поверхность катода, нагревают его до температуры насыщения. Катодное распыление осуществляется в течение 5…60 мин при напряжении 1100…1400 В и давлении 0, 1…0, 2 мм рт. ст., рабочее напряжение 400…1100 В, продолжительность процесса до 24 часов. Антикоррозионное азотирование проводят и для легированных, и для углеродистых сталей. Температура проведения азотирования – 650…700oС, продолжительность процесса – 10 часов. На поверхности образуется слой толщиной 0, 01…0, 03 мм (твердый раствор на основе нитрида железа Fe3N), который обладает высокой стойкостью против коррозии Азотирование проводят на готовых изделиях, прошедших окончательную механическую и термическую обработку (закалка с высоким отпуском). После азотирования в сердцевине изделия сохраняется структура сорбита, которая обеспечивает повышенную прочность и вязкость.
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-04-12; Просмотров: 36; Нарушение авторского права страницы