Строительные машины и оборудование, справочник




Термическая и химико-термическая обработка стали

Категория:
   Техническое обслуживание автомобилей



Термическая и химико-термическая обработка стали

Железоуглеродистые сплавы (сталь, чугун) являются сложными сплавами, состоящими из различных веществ, называемых компонентами сплава. При переходе сплава из жидкого состояния в твердое могут получаться различные виды взаимодействия его компонентов, в результате чего образуется та или иная структура, т. е. внутреннее строение сплава.

В зависимости от изменения структуры стали изменяются ее механические и другие свойства. Для изменения внутреннего строения стали ее подвергают термической обработке. Процесс термической (т. е. тепловой) обработки стали сводится к трем последовательным операциям: нагреванию металла до определенной температуры, выдержке при этой температуре в течение некоторого времени и охлаждению.

Термическая обработка стали. Основными видами термической обработки стали являются отжиг, нормализация, закалка и отпуск.




Отжиг применяется в тех случаях, когда нужно изменить крупнозернистую структуру стали, т. е. измельчить зерно и сделать структуру мелкозернистой, чем снижается твердость, улучшается обрабатываемость стали режущим инструментом, снимаются внутренние напряжения в деталях. При отжиге стальную деталь нагревают до температуры 750—860° С и после выдержки медленно охлаждают вместе с печью.

Нормализация преследует те же цели, что и отжиг. Отличием ее от отжига является большая скорость охлаждения стальных деталей после нагрева и выдержки. При нормализации температура нагрева на 30—50° С выше, чем при отжиге, а охлаждение производится на спокойном воздухе. Благодаря этому нормализованные детали имеют более высокую твердость, а пластичность их меньше. Нормализация способствует образованию в стали более мелкого зерна, чем при отжиге.

Закалка применяется в тех случаях, когда нужно повысить прочность, упругость и твердость стали. При закалке сталь нагревают в горне, в термической печи или током высокой частоты в индукторе до температуры 750—860° С, выдерживают некоторое время при этой температуре, после чего быстро охлаждают в воде, масле или на воздухе. В зависимости от скорости охлаждения в стали образуются новые мелкозернистые структуры.

Отпуском называется вид термической обработки, заключающийся в нагреве закаленной стали до температуры 150— 670° С, выдержке при этой температуре и последующем медленном охлаждении в воде или на воздухе. Отпуск в зависимости от температуры нагрева бывает трех видов: низкий, средний и высокий. Низкий отпуск производится при температуре 150—250° С. Такой отпуск главным образом снимает внутренние напряжения, а высокая твердость и износостойкость детали сохраняются. Низкий отпуск применяют для инструментальных сталей.

Средний отпуск осуществляется при нагреве стальных деталей до температуры 350—480° С. При среднем отпуске повышается предел прочности и упругость. Этот отпуск применяют при обработке пружин, рессор и штампов, а также ударного инструмента.

Высокий отпуск осуществляют при нагреве закаленных стальных деталей до температуры 480—670° С, применяют его для обработки деталей, изготовленных из улучшенной конструкционной стали. Такому отпуску подвергают шатуны, шатунные болты, передние оси автомобилей и т. п.

Температуру нагрева деталей при термической обработке определяют специальными приборами, называемыми пирометрами. При отсутствии пирометров температуру нагрева металла можно определить грубо на глаз по цветам каления и по цветам побежалости стали.

При нагревании сталь окисляется и на ее поверхности появляются пленки окислов, которые приобретают различную окраску, зависящую от толщины пленки и температуры нагрева. Такая окраска металла при нагревании называется цветом побежалости. При температуре свыше 330° С цвета побежалости исчезают.

При нагревании стали до температуры выше указанной цвет металла также изменяется в зависимости от температуры. Цвет стали при нагреве выше 330° С называется цветом каления. В табл. 4 и 5 приведены цвета каления и цвета побежалости стали, соответствующие температурам нагрева.

Химико-термическая обработка стали. При химико-термической обработке стали изменяется химический состав и структура поверхностного слоя стали под действием температуры и среды. Химико-термическая обработка повышает поверхностную твердость стали и применяется для повышения износостойкости трущихся поверхностей, стойкости против коррозии и жаростойкости при сохранении достаточной вязкости и упругости сердцевины.

В зависимости от того, каким элементом насыщается поверхностный слой детали, различают следующие виды химико-термической обработки: цементация, азотирование, цианирование, али-тирование и др.

Цементацией называется процесс поверхностного науглероживания стали. Существуют три вида цементации: твердыми карбюризаторами, газовая и жидкостная. Цементация твердыми карбюризаторами заключается в том, что детали из малоуглеродистых сталей (с содержанием углерода не более 0,25%) укладывают в цементационные стальные ящики, пересыпают науглероживающим веществом (карбюризатором, который состоит из древесного угля и углекислых солей бария), затем герметически закрывают и устанавливают в специальную печь. В печи детали нагревают до температуры 900—980 °С и выдерживают при этой температуре в течение нескольких часов, затем медленно охлаждают, после чего детали подвергают нормализации, закалке, отпуску.

Для равномерного науглероживания поверхности деталей перед цементацией тщательно очищают от ржавчины, грязи и масла. Участки поверхностей, не подлежащие цементации, предохраняют различными способами: омеднением гальваническим способом или обмазыванием различными пастами. Отверстия деталей набивают изолирующей массой, состоящей из асбеста, слюды и окалины.

При газовой цементации применяют газы, содержащие углерод (природный, нефтяной, светильный и др.).

Жидкостную цементацию проводят в соляных ваннах, в состав которых входят соли: цианистый натрий, поваренная соль, хлористый барий и углекислый натрий.

Азотирование представляет собой процесс насыщения азотом поверхностного слоя детали. Азотированная сталь имеет высокую твердость поверхностного слоя и большую стойкость против коррозии. Азотированию подвергают главным образом легированные стали. Детали, подлежащие азотированию, обрабатывают сначала механически, а затем подвергают закалке и отпуску. Подготовленные детали укладывают в муфель электрической печи, который герметически закрывается. В муфель подается аммиак. При температуре 480—520 °С аммиак разлагается на азот и водород. Процесс азотирования продолжается от 30 до 80 ч.

Цианирование — такой вид химико-термической обработки, при которой поверхностный слой стальной детали насыщается одновременно углеродом и азотом. Цианирование проводят в жидкой или газовой среде. Жидкостное цианирование осуществляют нагревом стальных деталей в расплавленных цианистых солях, а газовое цианирование — в газовой среде, которая состоит из смеси аммиака и газов, содержащих углерод. Цианирование проводится при температуре 800—860 °С.

Алитирование —это процесс насыщения поверхностного слоя стальных деталей алюминием.

Поверхность деталей, обработанных методом алитирования, приобретает высокие жаропрочность и твердость. Алитированные детали могут работать длительное время при высоких температурах (800—1000 °С), не снижая жаростойкости и твердости. Наибольшее распространение получил способ алитирования в твердой среде. Детали, подлежащие алитированию, укладывают в стальные ящики, пересыпают алитирующими порошками (ферроалю-миниевый или ферроалюминиевомедный сплав и хлористый аммоний) нагревают до температуры 950—1050 °С и выдерживают в течение 4—12 ч. После алитирования детали подвергаются отжигу при температуре 950—1000 °С с выдержкой от 3 до 6 ч.

Реклама:


Читать далее:

Категория: - Техническое обслуживание автомобилей

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

 

Поиск по сайту:



Остались вопросы по теме:
"Термическая и химико-термическая обработка стали"
— воспользуйтесь поиском.


Машины городского хозяйства
Естественная история машин
Транспортная психология
Пожарные автомобили
Автомобили-рефрижераторы
Монтаж и эксплуатация лифтов
Тракторы