Строительные машины и оборудование, справочник







Химико-термическая обработка стали

Категория:
   Автомобильные материалы и шины


Химико-термическая обработка стали

Химико-термическая обработка представляет такой вид обработки, в результате которой происходит изменение химического состава и структуры поверхностного слоя стали под воздействием температуры и среды. Химико-термическая обработка повышает поверхностную твердость стали и применяется в тех случаях, когда требуется повышение износостойкости трущихся поверхностей, стойкость против коррозии и жаростойкость при сохранении достаточной вязкости и упругости сердцевины.

В зависимости от того, каким элементом насыщается поверхностный слой изделия, химико-термическая обработка может быть разделена на следующие основные виды: цементация, цианирование, азотирование, алитирование, диффузионное хромирование, силицирование.

1. Цементация стали

Цементацией называется процесс поверхностного науглероживания стали.

В практике существуют три вида цементации:
а) цементация твердыми карбюризаторами,
б) газовая цементация,
в) жидкостная цементация.

Цементация твердыми карбюризаторами заключается в том, что изделия из малоуглеродистых сталей с содержанием углерода не выше 0,25% укладывают в специальные цементационные ящики, пересыпают науглероживающим веществом, называемым карбюризатором, затем герметически закрывают и устанавливают в специальную печь. Изделия в печи нагреваются до температуры 900—940° и выдерживаются при этой температуре в течение нескольких часов, затем медленно охлаждаются, после чего они подвергаются закалке и отпуску. Основными факторами, влияющими на результат цементации, являются: температура нагрева изделий, время выдержки, химический состав и качество стали.

Температура нагрева изделий и их выдержка являются одним из основных факторов, влияющих на результаты цементации. Высокая температура нагрева порядка 900—940° обеспечивает образование в достаточном количестве окиси углерода, которая необходима для насыщения поверхностного слоя изделия углеродом. Кроме того, высокий нагрев способствует увеличению скорости диффузии углерода в металл, что дает возможность получать более глубокий цементированный слой при соответствующей выдержке.

Карбюризатором называется вещество, содержащее углерод. В состав твердого карбюризатора входит уголь. Уголь может быть древесный, животного происхождения или каменный. Наибольшее применение имеет древесный уголь, так как он в срав-пении с животным (обугленная кожа, копыта, рога, кости) и каменным углем содержит незначительное количество вредных примесей — серы и фосфора. Древесный уголь должен быть твердым, чтобы выдерживать давление цементируемых изделий. Для этих целей применяется дубовый, березовый или буковый уголь. Для ускорения процесса цементации и активизации угля в состав карбюризатора добавляются (10—40%) углекислые соли — бария, натрия или кальция (BaC03; Na2C03; СаС03).

Для равномерного науглероживания поверхности изделий они перед цементацией должны быть тщательно очищены от ржавчины, грязи и масла. Участки поверхности изделий, не подлежащие цементации, предохраняются различными способами: омеднением поверхности гальваническим способом (слоем меди 0,04— 0,045 мм) или обмазыванием различными пастами; внутренние отверстия деталей могут набиваться изолирующей массой, состоящей из асбеста, слюды и окалины.

После подготовки изделия укладываются в специальные цементационные ящики, изготовленные из сварного 8—10-миллиметрового листового железа.

Укладка изделий производится в следующей последовательности. Дно ящика посыпают слоем карбюризатора толщиной 35— 40 мм, на который укладывают изделия с промежутками 15— 20 мм друг от друга и с расстоянием от стенок ящика в 25—30 мм. На изделия насыпают слой карбюризатора толщиной 20—25 мм, затем укладывают второй ряд изделий и т. д. Над последним рядом уложенных изделий насыпают и утрамбовывают карбюризатор слоем в 50—60 мм. Ящики герметически закрывают крышками, а щели между стенками ящика и крышкой замазывают огнеупорной глиной, после чего ящики устанавливаются в цементационные печи.

После окончания процесса цементации ящики вместе с изделиями охлаждают, затем их открывают.

Для определения глубины цементации в ящики одновременно с изделиями закладывают так называемые «свидетели» диаметром 10—20 мм и длиной 70—80 мм, которые должны быть изготовлены из той же стали. Глубина цементации определяется по излому «свидетелей», причем они до излома подвергаются закалке (800°) с охлаждением в воде. После закалки «свидетелей» их подвергают излому и протравливают в 10-процентном растворе азотной кислоты в денатурированном спирте. Более точное определение глубины цементации может быть получено при помощи микроскопа.

Так как в процессе цементации изделия длительное время находятся при высокой температуре, вызывающей рост зерен металла, после цементации их подвергают нормализации, улучшающей структуру металла, затем закалке и низкому отпуску.

Отжиг или нормализация при высоких температурах способствует уменьшению размеров зерна сердцевины, но зерно поверхностных зон при этом не уменьшается, а растет. Закалка при t — 760° изменяет размер зерна поверхностной зоны, т. е. уменьшает его, но при этом она совершенно не влияет на величину зерен сердцевины; поэтому в результате двойной термической обработки все изделие будет иметь мелкозернистое строение.

Газовая цементация осуществляется путем использования газов, содержащих углерод. Газовая цементация, обладая рядом преимуществ в сравнении с цементацией твердыми карбюризаторами, получила широкое применение на крупных машиностроительных заводах.

Впервые такой вид цементации был применен известным русским ученым П. П. Аносовым еще в 30-х годах прошлого столетия на златоустовском заводе. В настоящее время этот способ разработан и внедрен в производство советскими учеными профессорами Ильинским, Минкевичем и Просвириным.

Широкое применение газовой цементации объясняется тем, что при этом способе ускоряется процесс цементации в 2,5— 3 раза, что уменьшает стоимость термической обработки и, кроме того, значительно улучшаются условия труда рабочих.

Наибольшее применение имеют следующие газы: природный саратовский, светильный газ и газ, получающийся в результате пиролиза керосина. Процесс газовой цементации проводится в специальных печах: муфельных, ретортных или шахтных. Подготовленные к цементации стальные изделия укладываются в печь, куда подводится цементирующий газ; температура при этом должна быть 925—950°. В результате химических реакций происходит образование атомарного углерода, который диффундирует в поверхностный слой стального изделия.

Выдержка изделий в печи при максимальной температуре нагрева зависит от требуемой глубины цементации. При цементации в муфельных печах на глубину 0,5—0,8 мм выдержка должна быть от 6 до 7 часов, при глубине слоя 0,8—1,0 мм — от 7 до 9 часов и при глубине слоя 1,0—1,2 мм — от 9 до 11 часов.

В ретортных печах процесс цементации происходит значительно быстрее и в зависимости от глубины слоя длится от 3 до 5 часов. После цементации производится закалка и отпуск изделий.

Жидкостная цементация является процессом насыщения углеродом поверхностного слоя стальных изделий в жидкой среде.

Характерной особенностью жидкостной цементации является быстрота и равномерность насыщения углеродом поверхности стальных изделий на значительную глубину.

Глубина науглероженного слоя может быть различной — от 0,1 до 2,0 мм. Глубина науглероживания зависит от температуры нагрева, химического состава ванны и продолжительности процесса.

В состав соляных ванн обычно входят следующие соли: цианистый натрий NaCN, поваренная соль NaCl, хлористый барий ВаС12, углекислый натрий МагСОз. Процентное содержание этих солей в ванне может быть различным. В практике часто применяются соляные ванны для жидкостной цементации следующего химического состава NaCN — 45—50%, 7—10%; NaCl — 15°/о, 30%; ВаСЬ — 35%, 60%; Na2C03 — 0,5—1,0%.

При температуре 900—950° цианистый натрий (NaCN) вступает в химическую реакцию с кислородом, в результате чего образуются 1ЧагСОз. СО и N.. Науглероживание поверхности стальных изделий происходит за счет растворяющейся в соляной ванне окиси углерода (СО).

Для науглероживания поверхностного слоя мелких стальных изделий на глубину от 0,1 до 0,3 мм применяются соляные ванны при температуре 850° следующего химического состава: Na2C03 — 75 — 80%; NCI — i5 — 10% SiC—10%.

Продолжительность процесса жидкостной цементации (табл. 8) зависит от требуемой глубины слоя цементации. Практически этот процесс может продолжаться в течение 1—10 часов

Участки деталей, не подлежащие жидкостной цементации, омедняют, толщина слоя меди допускается не менее 0,03 мм. После окончания цементации детали охлаждают, затем их подвергают закалке при температуре 760—780° (вода, масло) и отпуску при температуре 160—180°.

В практике может применяться и другой способ термической обработки, заключающийся в том, что детали после цементации слегка охлаждаются в ванне с пониженной температурой и закаливаются непосредственно в этой ванне. При таком варианте улучшается качество закалки и снижается стоимость.

2. Азотирование и цианирование стали

Процесс насыщения азотом поверхностного слоя стального изделия называется азотированием.

Азотирование стали было разработано профессором Н. П. Чижевским, который применил его впервые в 1913 г.

Азотированная сталь приобретает высокую твердость поверхностного слоя и большую стойкость против коррозии. Азотированию подвергаются главным образом легированные стали, которые имеют в своем составе алюминий, хром, молибден и другие цветные металлы.

Углеродистые стали, как правило, азотированию не подвергаются по следующей причине. Азот, диффундирующий в сталь, вступает в химическое соединение с элементами стали, образуя так называемые нитриды. Нитриды алюминия обладают особенно высокой прочностью и стойкостью, а нитриды железа не обладают такой прочностью и довольно легко разлагаются. Наибольшее применение для изготовления деталей, подлежащих азотированию, имеет сталь марки 38ХМЮА. В результате азотирования эта сталь приобретает высокую прочность-и твердость поверхностного слоя. Азотированные стали сохраняют твердость при нагреве их до температуры 500—600°.

Сущность процесса азотирования заключается в том, что в нагретую газовую среду, содержащую азот, помещаются стальные изделия.

В качестве газовой среды применяется газ аммиак NH3, который при температуре 4-80—520° разлагается, выделяя атомарный азот.

Выделяющийся атомарный азот диффундирует в поверхностный слой стального изделия и вступает в химическое соединение с элементами стали, образуя при этом нитриды. Нитриды придают поверхностному слою стали высокую твердость, прочность и стойкость против коррозии.

Технология процесса азотирования. Детали, подлежащие азотированию, предварительно подвергаются термической обработке, т. е. закалке и отпуску, затем механической обработке. После этого части деталей, не подлежащие азотированию, покрываются слоем олова толщиной 0,01—0,015 мм.

Подготовленные таким образом детали укладывают в муфель печи. Муфель герметически закрывается. В муфель подается аммиак, который при температуре печи 480—520° разлагается и выделяет атомарный азот, диффундирующий (проникающий) в поверхность металла.

Процесс азотирования стали протекает очень медленно и в зависимости от требуемой глубины азотированного слоя продолжается от 30 до 80 часов. Глубина азотированного слоя может быть различной: от 0,25 до 0,70 мм. Для процесса азотирования применяются электрические печи с герметически закрывающимся муфелем.

Цианирование стали представляет такой вид химико-термической обработки, в результате которого происходит одновременно насыщение поверхностного слоя стального изделия углеродом и азотом.

В практике существуют три разновидности цианирования: жидкостное, цианирование в газовой среде, цианирование в твердой среде.

Жидкостное цианирование стальных изделий производится путем нагрева их в расплавленных цианистых солях.

Жидкостному цианированию подвергаются изделия из малоуглеродистых, среднеуглеродистых и легированных сталей, а также инструмент из быстрорежущих сталей. В результате жидкостного цианирования поверхностный слой стальных изделий приобретает высокую твердость, износоустойчивость и высокую сопротивляемость коррозии. Продолжительность процесса колеблется от нескольких минут до двух часов. Благодаря отсутствию окисления, поверхность изделий после цианирования получается чистой и светлой.

Детали перед процессом жидкостного цианирования очищаются от грязи, масла, ржавчины и просушиваются. Влажные детали погружать в расплавленные цианистые соли нельзя, так как наличие влаги вызывает разбрызгивание солей. Участки деталей, не подлежащие цианированию, омедняются электролитическим способом. Подготовленные таким образом детали помещаются в ванну печи. В практике заводов для жидкостного цианирования применяются печи различных типов: нефтяные, газовые и электрические. Электрические печи обладают рядом преимуществ по сравнению с нефтяными и газовыми. После окончания процесса цианирования изделия обязательно промываются. Это необходимо для того, чтобы очистить их поверхность от ядовитых цианистых солей.

В зависимости от рода изделий может применяться низкотемпературное или высокотемпературное жидкостное цианирование. Инструмент, изготовленный из высоколегированных, быстрорежущих сталей, подвергается низкотемпературному цианированию.

Низкотемпературное цианирование проводится в специальных ваннах при температуре 540—570°.

В результате низкотемпературного цианирования поверхностный слой стали приобретает высокую твердость и износоустойчивость. Глубина цианированного слоя достигает 0,02—0,04 мм. Инструмент перед цианированием подвергается закалке и отпуску. После цианирования инструмент охлаждается на воздухе, тщательно промывается и подвергается низкому отпуску. Выдержка дается 15—40 минут, в зависимости от требуемой глубины цианированного слоя.

Высокотемпературному цианированию при 820—860° подвергаются детали, изготовленные из малоуглеродистых и средне-углеродистых конструкционных сталей.

Цианирование стали в газовой среде (нитро-цементация). Процесс газового цианирования стали осуществляется в газовой среде, которая состоит из смеси аммиака и газов, содержащих углерод. Такими являются: природный саратовский газ, генераторные газы и пиролизный газ.

Сущность процесса газового цианирования заключается в том, что углеродсодержащие газы и аммиак, входящие в состав газовой смеси, при температурах 520—850°, разлагаясь, выделяют атомарный углерод и азот, которые диффундируют в поверхностный слой стальных изделий.

Технология процесса газового цианирования заключается в том, что изделия перед процессом газового цианирования подвергают очистке от грязи, масла и ржавчины. После чего поверхности, не подлежащие цианированию, омедняются, затем изделия укладывают в специальные приспособления, предохраняющие их от деформации, и загружают в муфель нагретой печи. Изделия должны быть расположены в приспособлениях так, чтобы зазор между ними был не менее 15—20 мм, а расстояние между изделиями и стенками муфеля печи 50 мм. При таком размещении обеспечивается нормальная циркуляция газов между изделиями.

Процесс газового цианирования проводится в ретортных или муфельных печах с газовым или электрическим обогревом. Газовая смесь подается в печь с помощью специального оборудования. Соотношение количества аммиака и цементирующего газа, подающихся в муфель печи, обычно устанавливается 1:3 (1 л/мин аммиака и 3 л/мин цементирующего газа).

Отработанные газы, выходящие из муфеля печи по специальной трубке, поджигаются и сгорают.

В практике существуют два вида газового цианирования: низкотемпературное и высокотемпературное.

Низкотемпературное газовое цианирование применяется для обработки режущего инструмента, изготовленного из легированных быстрорежущих сталей. Процесс низкотемпературного газового цианирования обычно проводится при температурах 520— 560°. Выдержка дается различная — от нескольких минут до 2,5 часа. В зависимости от продолжительности выдержки глубина цианированного слоя может достигать 0,03—0,06 мм. После цианирования инструмент подвергают низкому отпуску.

Высокотемпературному газовому цианированию подвергаются детали, изготовленные из малоуглеродистых, среднеуглероди-стых и легированных сталей. При высокотемпературном газовом цианировании детали нагревают до температуры 830—860°. Продолжительность выдержки зависит от требуемой глубины цианированного слоя и может быть от нескольких минут до 6—7 часов. Глубину цианированного слоя можно получить различную — от 0,2 до 1,1 мм. Детали после цианирования подвергают закалке (непосредственно из печи) с последующим низким отпуском.

Цианирование стали в твердой среде применяется для повышения твердости и прочности режущего инструмента, изготовленного из быстрорежущих сталей. В качестве цианирующей среды применяются специальные порошки, в состав которых входят древесный уголь, желтая или красная кровяная соль и кальцинированная сода. При температуре 520— 570° красная кровяная соль разлагается и выделяет атомарный углерод и азот. Выделившийся углерод и азот диффундируют в поверхностный слой стального инструмента.

3. Алитирование и силицирование стали

Процесс насыщения поверхностного слоя стальных и чугунных изделий алюминием называется алитирование м.

Поверхность изделий, обработанных методом алитирования, приобретает высокую жаростойкость и твердость. Алитирован-ные .изделия могут работать длительное время при высоких температурах (800—1000°), не теряя жаростойкости и твердости.

Алитирование может производиться в твердой, газовой и жидкой средах.

В практике чаще всего применяется способ алитирования в твердой среде. Процесс алитирования в твердой среде заключается в том, что изделия, уложенные в специальные ящики или реторты, пересыпают алитирующими порошками и нагревают до 950—1050°, где выдерживают в течение 4—12 часов. Глубина алитированного слоя, в зависимости от времени выдержки, может быть различной — от 0,1 до 1 мм. После алитирования изделия подвергаются диффузионному отжигу при температуре 950—1000° с выдержкой от 3 до 6 часов. Диффузионный отжиг устраняет хрупкость поверхностного слоя алитированных изделий. В состав алитирующих порошков входят ферроалюминие-вый или ферроалюминиевомедный сплавы и хлористый аммоний.

Силицирование стали. Для повышения износоустойчивости, сопротивляемости коррозии, а также для увеличения жаростойкости стальных и чугунных изделий применяется химико-термическая обработка, называемая сили-цированием. Этот вид химико-термической обработки заключается в насыщении поверхностного слоя стальных и чугунных изделий кремнием.

Силицирование может производиться в твердой и в газовой средах.

При силицировании в твердой среде изделия укладывают в специальные ящики, пересыпают силицирующей смесью и нагревают до 1100—1200°. Выдержка при этих температурах в течение 5—6 часов обеспечивает глубину силицированного слоя до 0,1 мм.

Силицирование в газовой среде производится несколько иначе. Детали помещают в специальную герметически закрытую реторту, пересыпают сили-цирующими порошками. Находящиеся в реторте изделия нагревают до ,950— 1050°, после чего в нее подают газ — хлор. В результате химических реакций, происходящих при взаимодействии хлора с силицирующей смесью, выделяется атомарный кремний, который и диффундирует в поверхностный слой изделий.

При выдержке в течение 4—5 часов глубина силицированного слоя достигает 0,5—0,6 мм.

В качестве силицирующих порошков применяют смесь из 75% ферросилиция и 25% шамота, при газовом силицировании детали пересыпают ферросилицием.

4. Коррозия металлов

Разрушение металлов и металлических сплавов под действием окружающей среды называется коррозией. Подавляющее большинство технических металлов в различной степени подвержено коррозии.

Явление коррозии обычно начинается с поверхности и затем распространяется в глубину металлов, снижая этим их механические свойства. Среда, в которой протекают коррозийные процессы, оказывает большое влияние на их характер, в связи с чем различают два основных вида коррозии: химическую и электрохимическую. Химическая коррозия возникает в результате воздействия на металлы сухих газов и жидкостей, которые не являются проводниками электрического тока (бензин, масла, смолы и т. п.). При таком виде коррозии на поверхности металлов образуются пленки окислов. У некоторых металлов (алюминий, хром, молибден) пленки окислов обладают высокой прочностью, которая и предохраняет металл от разрушения. У железа и других черных металлов пленки окислов непрочны, поэтому в таких пленках происходят местные разрушения, которые и являются причиной дальнейшего протекания коррозийных процессов, разрушающих металл на большую глубину. Окисление металлов при повышенных температурах с образованием на их поверхности окалины является типичным видом химической коррозии.

Электрохимическая коррозия является результатом воздействия на металлы различных электролитов — кислот, щелочей, растворов солей, воды с растворенными в ней газами и посторонними примесями. Все эти жидкости являются хорошими проводниками тока.

Рис. 28. Основные виды коррозии:
1 — равномерная коррозия; 2 — местная коррозия; 3 — межкристаллитная коррозия

Одним из наиболее распространенных видов электрохимической коррозии является атмосферная коррозия металлов, сущность которой заключается в следующем. Из физики известно, что пластинки, изготовленные из разнородных металлов и соединенные между собой, при погружении в электролит образуют гальванические пары. При этом металл, обладающий более высоким потенциалом, будет являться катодом, а металл с более низким потенциалом — анодом. В промышленности наибольшее применение имеют не чистые металлы, а металлические сплавы, состав которых не является однородным. Перлитная сталь состоит из зерен феррита и цементита и других примесей, в результате чего получается множество гальванических пар, в которых зерна феррита являются катодом, а зерна цементита анодом. При соприкосновении с влажным воздухом на поверхности стали конденсируется влага в виде водяной пленки, кото-Рая является в данном случае электролитом. Благодаря этому происходит возникновение гальванических токов, являющихся основной причиной коррозии металла. Следовательно, электрохимическая коррозия отличается от химической тем, что при ней происходят электрохимические процессы вследствие возникновения гальванических токов.

Разрушения металлов вследствие коррозии могут проявляться по-разному. В зависимости от характера разрушения они разделяются на три вида: равномерная, местная и межкристаллитная коррозия (рис. 28). При равномерной коррозии разрушение происходит равномерно по всей поверхности металла или сплава. Местная коррозия отличается тем, что разрушения происходят на отдельных участках поверхности металла. Причиной такой коррозии является неровная поверхность металла с наличием на ней рисок, царапин, задиров и т. п. Межкристаллитная коррозия 3 характеризуется разрушением границ зерен металла.

Коррозия металлов причиняет огромные убытки народному хозяйству. Основными металлами в машиностроении и в других отраслях народного хозяйства являются черные металлы, т. е. железо, сталь и чугун. Они обладают слабой стойкостью против коррозии, благодаря чему постоянно выходит из употребления громадное количество черных металлов. Вопросу борьбы с коррозией в Советском Союзе придается большое значение. В ряде научно-исследовательских институтов, в лаборатории Академии наук СССР проводятся большие научно-исследовательские работы по изучению явления коррозии и борьбы с ней.

Существуют различные способы защиты металлических изделий от коррозии. Способы эти заключаются в металлическом или неметаллическом покрытии металлов или в искусственном создании на их поверхности окисных пленок.

Металлические покрытия металлов производятся:
а) горячим способом (лужение, цинкование, свинцевание), т. е. погружением предварительно очищенных с поверхности металлических изделий в расплавленный цинк и т. д.;
б) гальваническим способом, путем погружения изделий в электролит соответствующего состава, причем изделия в данном случае будут являться катодами;
в) диффузионным способом (алитирование, силицирование, хромирование);
г) металлизацией, оксидированием (воронением);
д) путем создания искусственных окисных пленок на поверхности изделий.

Защита металлов от коррозии неметаллическими покрытиями заключается в окраске, их поверхности различными красками, лаками и др.

Оксидирование является методом химической и электрохимической обработки поверхности металлов. Стальные изделия оксидируются (воронятся) в концентрированных растворах щелочей в присутствии различных окислителей (азотистокислый натрий). Процесс оксидирования производится при температуре кипения раствора в течение от 10 минут до 1 часа. В результате такой обработки поверхность стальных изделий покрывается оксидной пленкой толщиной от нескольких тысячных долей микрона до двух микрон, в зависимости от концентрации раствора, его температуры и времени выдержки.

Процесс химико-термической обработки стали применяется с целью изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя стали, влияющих на износостойкость трущихся поверхностей, стойкость их против коррозии или жаростойкость при сохранении Достаточной вязкости сердцевины.

Химико-термическая обработка основана на высокотемпературной диффузии, т. е. проникновении в поверхность стали атомов различных элементов при высокой температуре. Она протекает в виде трех элементарных процессов.

Первый процесс — диссоциация — состоит в распаде молекул и образовании активных атомов диффундирующего элемента.

Второй процесс — адсорбция — происходит на границе металла и состоит в поглощении его поверхностью свободных атомов.

Третий процесс — диффузия — характеризуется проникновением насыщенного элемента в глубь металла. В результате образуется диффузионный слой (твердый раствор или химическое соединение) с различной концентрацией диффундирующего элемента и° мере удаления от поверхности металла.

В зависимости от того, каким элементом насыщают поверхностный слой, различают следующие, наиболее применяемые для автомо-бильных деталей виды химико-термической обработки: цементация, азотирование, цианирование и диффузионная металлизация.

Цементация представляет процесс поверхностного насыщения стали углеродом при нагреве в твердом карбюризаторе или в газовой среде.

При первом способе в качестве твердого карбюризатора используют смесь древесного угля и углекислых солей бария ВаС03 и натрия Na2C03, которые добавляют к древесному углю в пределах 10—40%. Они ускоряют и активизируют процесс цементации, являясь дополнительными источниками углерода.

Процесс проходит в герметичных стальных ящиках, заполненных смесью карбюризатора и изделиями. Ящики помещают в нагревательные печи, где и выдерживают их при высокой температуре в течение нескольких часов. За это время углерод угля соединяется с кислородом воздуха, находящегося в ящике, и образуется окись углерода. Окись углерода разлагается на двуокись и атомарный углерод, который диффундирует в поверхность стальных изделий. ‘

По окончании цементации детали подвергают нормализации и закалке, улучшающей структуру металла.

Газовая цементация имеет ряд преимуществ перед цементацией в твердом карбюризаторе и получила более широкое применение.

В этом случае науглероживание поверхности стального изделия проводится в герметичных печах, в которые непрерывно подается цементующий газ (СН4 — метан и др.). Разлагаясь при высокой температуре, метан образует атомарный углерод, который поглощается сталью.

Концентрация углерода в поверхностном слое стали при цементации составляет 0,8—1,0%.

Азотирование стали — процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя азотом в атмосфере аммиака NH3 при температуре 500-700 °С.

При азотировании детали нагревают в герметичной печи, через которую пропускают аммиак. В момент нагрева аммиак разлагается с выделением атомарного азота, который поглощается поверхностью детали и проникает вглубь.

Азотирование, проводимое с целью создания антикоррозионного покрытия, длится 0,5—1 ч, а с целью повышения твердости значительно дольше — до 30—80 ч. Толщина азотированного слоя в этом случае достигает 0,3—0,6 мм.

Цианирование представляет процесс одновременного насыщения стали углеродом и азотом, который протекает в жидких расплавленных солях, содержащих цианистый натрий NaCN при температуре 820-960 °С.

В зависимости от температуры и состава ванны получают различную структуру и степень насыщения поверхностного слоя деталей. По сравнению с цементированием цианированный слой обладает большей сопротивляемостью износу, большей твердостью лучшим сопротивлением коррозии. U Относительно низкая температура процесса цианирования и малая продолжительность (0,5—1,5 ч) позволяют проводить по окончании процесса закалку, в результате чего получается высокая твердость поверхности.

Недостатком цианирования является повышенная токсичность газовых выделений цианистых солей, что требует выполнения особых требований техники безопасности.

Диффузионная металлизация — процесс диффузионного насыщения поверхности стали различными металлами. При насыщении алюминием процесс называется алитированием, хромом — хромированием и т. д.

Алитирование имеет целью получение высокой жаростойкости и проводится в твердой или жидкой средах. При алити-ровании в твердой среде детали помещают в стальной ящик с алитирующим порошком (49% порошка алюминия, 49 окиси алюминия и 2% хлористого аммония NH4C1). При нагреве до 950—1050 °С хлористый аммоний начинает взаимодействовать с алюминием, образуя А1С13, который разлагается с выделением атомарного алюминия, диффундирующего в сталь. Выдержка при указанной температуре в течение 3—12 ч дает возможность получить толщину слоя насыщения равной 0,3—0,5 мм.

Жидкостное алитирование производят в ванне с расправленным алюминием при температуре 750—800 °С.

Хромирование преследует цель получения высокой твердости, износостойкости, жаростойкости и коррозионной стойкости при насыщении поверхности стали хромом, которое проводят в твердой или жидкой средах. При жидкостном хромировании используют соли ВаС12 и NaCl, в которые добавляют 10—15% хлорида хрома. Сущность процессов хромирования аналогична алйтированию.


Читать далее:

Категория: - Автомобильные материалы и шины





Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины