Закалка с полиморфным превращением

Закалка с полиморфным превращением в принципе применима к любым металлам и сплавам, в которых при охлаждении перестраивается кристаллическая решетка. Во время ускоренного охлаждения при такой закалке протекает мартенситное превращение и образуется фаза, называемая мартенситом. Поэтому закалку с полиморфным превращением обычно называют закалкой на мартенсит.Важнейшее явление, сопровождающее закалку на мартенсит, упрочнение, повышение твердости. Именно благодаря упрочнению и была открыта в древности, а затем широко использована закалка сталей. Закалка углеродистых сталей приводит к резкому снижению всех показателей пластичности. Относительное удлинение и сужение закаленных высокоуглеродистых сталей равны нулю.

Отжиг (вид термической обработки металлов и сплавов, заключающийся в нагреве до определённой температуры, выдержке и последующем замедленном охлаждении.)

Старение стали — изменение свойств материала (стали), протекающее во времени без заметного изменения микроструктуры. Такие процессы происходят главным образом в низкоуглеродистых сталях (менее 0, 25 % С). При старении за счёт скопления атомов углерода на дислокациях или выделения избыточных фаз и феррита (карбидов, нитридов) повышаются прочность, порог хладноломкости и снижается сопротивление хрупкому разрушению. Склонность стали к старению снижается при легировании её алюминием, титаном или ванадием.

 

Химико­-термическая обработка: Деталь помещают в среду, богатую элементом, который диффундирует в металл.

· Цементация (поверхностное диффузионное насыщение малоуглеродистой стали углеродом с целью повышения твёрдости, износоустойчивости. Цементации подвергают низкоуглеродистые (обычно до 0.2 % C) стали, процесс в случае использования твёрдого карбюризатора проводится при температурах 900—950 °С, при газовой цементации (газообразный карбюризатор) — при 850—900 °С.)

· Азотирование (это технологический процесс химико-термической обработки, при которой поверхность различных металлов или сплавов насыщают азотом в специальной азотирующей среде. Поверхностный слой изделия, насыщенный азотом, имеет в своём составе растворённые нитриды и приобретает повышенную коррозионную стойкость и высочайшую микротвёрдость. По микротвёрдости азотирование уступает только борированию, в то же время превосходя цементацию и нитроцементацию (незначительно). Насыщение поверхности металла производится при температурах от 400 (для некоторых сталей) до 1200 (аустенитные стали и тугоплавкие металлы) градусов Цельсия. Средой для насыщения является диссоциированный аммиак.)

· Нитроцементация (процесс насыщения поверхности стали одновременно углеродом и азотом при 700—950 °C в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака. Наиболее часто нитроцементация проводится при 850—870 °С. После нитроцементации следует закалка в масло с повторного нагрева или непосредственно из нитроцементационной печи с температурой насыщения или небольшого подстуживания.)

· Цианирование (процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температурах 820-950° C в расплаве цианида натрия или других солей с тем же анионом.)

· Диффузионное насыщение металлами (поверхностное насыщение стали алюминием, хромом, цинком, кремнием и другими элементами. Один из методов упрочнения материалов. Изделия, обогащённые этими элементами, приобретают ценные свойства к числу которых относятся высокая жаростойкость, коррозионная стойкость, повышенная износостойкость и твёрдость.)

Нанесение покрытий:

· Газотермическое напыление (С помощью нагрева исходного материала, его диспергирования и переноса газовой струей на поверхность изделия наносится слой металла или сплава, металлокерамики, керамики с необходимыми свойствами. При этом изделие не нагревается более 100 °С)

· Плазменное напыление (является одним из вариантов газотермического напыления. Процесс нанесения покрытия на поверхность изделия с помощью плазменной струи. Сущность плазменного напыления заключается в том, что в высокотемпературную плазменную струю подаётся распыляемый материал, который нагревается, плавится и в виде двухфазного потока направляется на подложку. При ударе и деформации происходит взаимодействие частиц с поверхностью основы или напыляемым материалом и формирование покрытия. Для металлизации обычно используются такие материалы, как цинк, алюминий и их сплавы.)

· Электродуговая металлизация (является одним из вариантов газотермического напыления.)

· Детонационное напыление (одна из разновидностей газотермического напыления промышленных покрытий в основе которого лежит принцип нагрева напыляемого материала (обычно порошка) с последующим его ускорением и переносом на напыляемую деталь с помощью продуктов детонации. При детонационном напылении для нагрева и ускорения напыляемого материала используется энергия продуктов детонации газокислородного топлива. В качестве горючего газа обычно применяется пропан-бутановая смесь.)

· Газопламенное напыление (наиболее доступный из методов газотермического напыления. Газопламенное напыление предполагает формирование капель (частиц) малого размера расплавленного металла и перенос их на обрабатываемую поверхность, где они удерживаются, формируя тем самым непрерывное покрытие. Металлический либо полимерный порошковый, проволочный либо шнуровой материал подается в пламя ацетилен-кислородной либо пропан-кислородной горелки, расплавляется и переносится сжатым воздухом на напыляемую поверхность, где, остывая, формирует покрытие. Метод прост в освоении и применении, может применяться как в ручном, так и в автоматизированном режиме. С помощью газопламенного напыления наносят износостойкие и коррозионно-стойкие покрытия из железных, никелевых, медных, алюминиевых, цинковых сплавов, баббитовые покрытия подшипников скольжения, электропроводные покрытия, электроизоляционные покрытия (рилсан), декоративные покрытия. Широко применяется для восстановления геометрии деталей насосно-компрессорного оборудования, крышек и валов электродвигателей, нестандартного оборудования. Покрытия, полученные газопламенным напылением, отличаются пористостью в 2-10 %, могут обрабатываться резанием либо шлифованием.)

· Напыление с оплавлением (один из наиболее распространенных методов газотермического напыления, позволяющий получить плотные износостойкие коррозионностойкие покрытия с высокой адгезией. выполняют установками газопорошкового напыления из самофлюсующихся металлических порошков. Самофлюсованием называют самопроизвольное удаление оксидов с поверхности частиц покрытия при их оплавлении. Для этого оксиды должны иметь невысокую температуру плавления, небольшую плотность и высокую жидкотекучесть. Наиболее часто для этих целей применяют сплавы на никелевой основе системы Ni-Cr-B-Si. Оксиды B₂O₃-Cr₂O₃-SiO₂ образуют легкоплавкий шлак, всплывающий при оплавлении на поверхность в виде тонкого стекловидного налета. Выдержка при температуре оплавления 1050-1080 °C должна составлять 1-2 мин. Кроме флюсования при оплавлении происходит формирование износостойкой структуры, основу которой составляют боридные и карбидные фазы высокой твердости. Напыление с оплавлением проводится как вручную, так и в автоматизированном режиме. Оплавление может производиться специализированными горелками (предпочтительно), стандартными ацетилен-кислородными горелками, в печи, либо индукционным методом. Оплавленные покрытия системы NiCrBSi примерно в 1, 5 раза превосходят по износостойкости улучшенную сталь 38ХМЮА.

К недостаткам метода относят:

Высокая температура при оплавлении, которая часто приводит к термическим поводкам;

Высокие требования к качеству и грануляционному составу самофлюсующихся порошков. Недостаточно качественный материал может привести к повышенной пористости покрытия, неполному или неравномерному оплавлению частиц;

Относительно большие припуски под мехобработку;

· Наплавка (это нанесение слоя металла или сплава на поверхность изделия посредством сварки плавлением. Наплавку производят при восстановлении изношенных и при изготовлении новых деталей машин и механизмов. Наиболее широко наплавка применяется при ремонтных работах. Восстановлению подлежат корпусные детали различных двигателей внутреннего сгорания, распределительные и коленчатые валы, клапаны, шкивы, маховики, ступицы колес и т. д.)

 

Порошковые материалы

Материальные памятники, характеризующие этапы развития человеческого общества, свидетельствуют о том, что порошки золота, меди и бронзы применялись людьми 8–10 тыс. лет назад. Еще в бронзовом веке люди умели получать и использовать некоторые виды порошков, а также применять горячую ковку порошковой массы

До начала ХХ в. сохранялось лишь эпизодическое применение металлических порошков для различных целей (свинцовых порошков в аккумуляторах, железных – в химических производствах и пр.). Возрождение интереса к порошковой металлургии было прежде всего связано с необходимостью удовлетворения потребностей быстро развивавшейся электротехники. Электроламповой промышленности были нужны тугоплавкие материалы для нитей ламп накаливания, электромашиностроению были необходимы меднографитовые щетки и т.п.

В 1900 г. наш соотечественник А.Н. Ладыгин на Всемирной Парижской выставке демонстрировал электрическую лампочку с телом накала из вольфрамовой проволоки, полученной методом порошковой металлургии.

Решение этих и других трудных технических задач послужило мощным толчком к налаживанию производства порошковых самосмазывающихся подшипников, твердых сплавов, магнитных, электроконтактных и конструкционных материалов, а также многих других видов продукции.

К началу 1950-х гг. мировое ежегодное производство металлических порошков, материалов и изделий из них составляло примерно несколько десятков тысяч тонн. Началось быстрое развитие порошковой металлургии, связанное с созданием крупных специализированных производств порошков и изделий из них. В последующие тридцать лет темпы роста продукции порошковой металлургии в разных странах в среднем составляли 6–10 %, достигая в отдельные периоды 15–20 % (США, ФРГ, Япония и др.).

В середине 1980-х гг. было реализовано металлических порошков и изделий из них в мире на пять миллиардов долларов, в том числе в США более чем на один миллиард долларов. По оценкам экспертов, ежегодный прирост объема реализации изделий из порошков составляет не менее 5–7 %.

Мировое производство металлических порошков в настоящее время превышает один миллион тонн, а изделий из них – 650–750 тыс. т. Основные направления развития порошковой металлургии связаны прежде всего с преодолением затруднений в осуществлении литья тугоплавких металлов и изделий со специфическими свойствами (дисперсно-упрочненных, фрикционных, антифрикционных, износостойких, высокопористых и других материалов). Изготовление порошковых изделий взамен полученных из литых металлов позволяет значительно (60–70 %) снизить потери металла, количество обрабатывающего оборудования и обслуживающего его рабочего персона, а также энергозатраты на производство единицы продукции. Начавшееся в 1950-е гг. быстрое развитие технологий порошковой металлургии обусловило необходимость унификации понятий в этой специфической области знаний.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: