Строительные машины и оборудование, справочник





Термическая и химико-термическая обработка стали в автомобилестроении

Категория:
   Автомобилестроение

Термическая и химико-термическая обработка стали в автомобилестроении

Стали 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.

Для улучшения структуры, изменения химического состава, получения более высоких или специально заданных механических свойств стали или изделия из сталей, применяемых в автомобилестроении, подвергают термической и химико-термической обработке.

Процесс термической обработки сталей состоит из трех последовательных стадий: нагрева до требуемой температуры с определенной скоростью, выдержки при этой температуре в течение требуемого времени и охлаждения с заданной скоростью. Изменением этих факторов получают различные свойства стали. Химико-термической обработкой изменяют химический состав, структуру и свойства поверхностных слоев стальных деталей.



Процесс термической обработки сталей состоит из трех последовательных стадий: нагрева до требуемой температуры с определенной скоростью, выдержки при этой температуре в течение требуемого времени и охлаждения с заданной скоростью. Изменением этих факторов получают различные свойства стали. Химико-термической обработкой изменяют химический состав, структуру и свойства поверхностных слоев стальных деталей.

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

Отжиг заключается в нагреве стали до определенной температуры, выдержке при этой температуре и медленном охлаждении вместе с печыо, в раскаленном песке или другой среде. Отжиг стали проводится с целью понижения твердости, улучшения обрабатываемости резанием, уменьшения или снятия внутренних напряжений, повышения пластических свойств, подготовки структуры к последующей термообработке и уменьшения структурной неоднородности.

Температура отжига, как правило, должна быть на 20—30 °С выше 723 °С (критической точки), при которой происходит изменение внутреннего строения стали. В зависимости от поставленных задач отжиг выполняют двух видов: неполный и полный.

При неполном отжиге, цель которого состоит в устранении внутренних напряжений и улучшении обрабатываемости резанием, сталь с любым содержанием углерода нагревают до 750 — 760°С. Для полного отжига сталь с содержанием углерода более 0,8% нагревают также до 750—760°С, а при меньшем содержании углерода в стали требуется постепенное повышение температуры отжига до 940—960 °С.

Нормализация заключается в нагреве стали до температуры, несколько более высокой, чем температура отжига, в выдержке при этой температуре и охлаждении на спокойном воздухе. Нормализацию стали можно рассматривать как ускоренную разновидность отжига.

После нормализации сталь получается с несколько более высокой твердостью и мелкозернистой структурой, чем после отжига, что обусловливает более высокие значения предела прочности при некотором понижении пластичности. Нормализация применяется для исправления структуры сварных швов, выравнивания структурной неоднородности отливок и поковок, получения мелкозернистой структуры, улучшения обрабатываемости, а также для подготовки структуры к последующей термообработке (закалке).

Закалка заключается в нагреве деталей до температуры, несколько выше критической, выдержке при этой температуре и последующем быстром охлаждении в воде или масле, масляной эмульсии, водных растворах солей и т. п. Выбор охлаждающих сред (закалочной жидкости) зависит от марки стали, размеров и формы детали, требуемой твердости.

Температура нагрева при закалке зависит от марки стали, содержания углерода. Ниже приведены ориентировочные температуры закалки сталей в зависимости от содержания в них углерода.

Детали под закалку нагревают в термических печах, ацетилено~ кислородным пламенем, токами высокой частоты (индукционный нагрев).

Закалка применяется для придания стали высокой твердости, повышения прочности и сохранения достаточной вязкости. При закалке возникают внутренние напряжения, которые бывают тем больше, чем выше скорость охлаждения и чем сложнее форма детали.

Отпуск заключается в нагреве закаленных деталей до температуры отпуска, выдержке при этой температуре и последующем медленном охлаждении на спокойном воздухе, в воде или масле. Целью отпуска является повышение вязких свойств, уменьшение внутренних напряжений и хрупкости, улучшение обрабатываемости резанием.

По температуре нагрева процесс отпуска подразделяется на высокий, средний и низкий.

Высокий отпуск — нагрев закаленной стали в интервале 500— 670 °С, выдержка при этой температуре и охлаждение с требуемой скоростью. Целью высокого отпуска является максимальное повышение пластических свойств при некотором понижении твердости, пределов прочности и текучести и уменьшение внутренних напряжений.

Средний отпуск — нагрев закаленной стали до температуры в интервале 250—450 °С, выдержка при этой температуре и охлаждение. Целью этого отпуска является уменьшение внутренних напряжений и получение повышенных пластических свойств при более высоких значениях твердости, пределов прочности и текучести, чем при высоком отпуске. Применяется главным образом при обработке пружин, рессор.

Низкий отпуск — нагрев закаленной стали до температуры в интервале 150—250 °С, выдержка при этой температуре и охлаждение. Целью низкого отпуска является уменьшение внутренних напряжений и сохранение высоких значений твердости, пределов прочности и текучести при пониженных значениях вязкости. Применяется после закалки главным образом цементированных, цианированных деталей при требовании высокой поверхностной твердости и износостойкости, а также для инструментальных сталей.

Для измерения температур при термической обработке сталей пользуются специальными приборами — термоэлектрическими пирометрами. При их отсутствии температуру нагрева определяют визуально по цветам побежалости и цветам каления 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 называется цветом побежалости. При температурах свыше 330 °С цвета побежалости исчезают. При нагревании стали свыше 330 °С цвет ее также изменяется в зависимости от температуры. Цвет стали при нагреве выше 330 °С называется цветом каления. В табл. 1 и 2 приведены цвета побежалости и каления стали, соответствующие определенным температурам нагрева.

Химико-термическая обработка сталей. Наиболее широко в автомобилестроении применяют цементацию, цианирование и азотирование сталей. Реже применяют алитирование, сульфидирование, хромирование, борирование.

Цементация — процесс поверхностного науглероживания сталей. Ее применяют с целью получения у деталей высокой поверхностной твердости, износостойкости и повышенной усталостной прочности, при этом сердцевина стали сохраняет значительную вязкость. Существует цементация твердыми карбюризаторами, газовая и жидкостная.

Цементация твердыми карбюризаторами заключается в том, что предварительно очищенные детали из ннзкоуглеродистых сталей (углерода не более 0,25%) укладывают в стальные ящики, пересыпают науглероживающим веществом (карбюризатором, который состоит из древесного угля, углекислого бария и углекислого кальция), затем герметически закрывают и устанавливают в специальную печь. В печи детали нагревают до температуры 800—980 °С и выдерживают при этой температуре в течение нескольких часов, затем медленно охлаждают.

Газовая цементация ведется в специальных печах, при этом применяют газы (природный, нефтяной, коксовый и др.), содержащие углерод. Жидкостную цементацию проводят в ванне, состоящей из смеси Расплавленных солей, в состав которой входят науглероживающие соли, соли активизаторы и нейтральные соли. После этого детали подвергают термообработке — закалке и отпуску.

Цианирование — такой вид химико-термической обработки, пРи котором поверхностный слой стальной детали насыщается одновременно углеродом и азотом. Цианированные детали после закалки низкого отпуска обладают повышенной твердостью и прочностью поверхностного слоя, износостойкостью и усталостной прочностью. Цианирование проводят в твердой, жидкой или газовой среде. Наибольшее значение имеет жидкостное цианирование в расплавленных цианистых солях, температура нагрева при цианировании деталей из конструкционной стали 750—850° С, из быстрорежущей стали 550— 560 °С.

Азотирование — процесс химико-термической обработки, обусловливающий насыщение поверхностного слоя стали азотом. Цель азотирования — повышение твердости и прочности поверхностного слоя, повышение износостойкости, коррозионной стойкости и усталостной прочности деталей.

Азотированию подвергают главным образом легированные стали. Азотирование ведется в среде, состоящей из диссоциирующего аммиака, при температуре 500—570° С, с нагревом деталей до требуемой температуры, выдержкой в зависимости от требуемой глубины азотирован-ного слоя и медленным охлаждением. Продолжительность процесса азотирования от 20 до 80 ч.

Алитирование — процесс насыщения поверхностного слоя стальных деталей алюминием. Алитирование проводится с целью повышения жаропрочности, окалиностойкости и коррозионной устойчивости стальных деталей.

Сульфидирование заключается в образовании на стальных деталях поверхностного слоя, насыщенного серой. Этот слой химических соединений играет роль сухой смазки при трении. Основное назначение сульфидирования — повышение противозадирных свойств, облегчение и сокращение времени приработки трущихся поверхностей, увеличение износостойкости и снижение коэффициента трения.

Хромирование состоит в поверхностном насыщении стальных деталей хромом и проводится с целью повышения их твердости, износоустойчивости, коррозионной стойкости и кислотоупорности.

Борирование — процесс насыщения поверхностного слоя стали бором. Применяется для повышения кислотостойкости и жаропрочности, а также износостойкости и твердости деталей из углеродистых и легированных сталей.

Читать далее:

Категория: - Автомобилестроение

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:


Статьи по теме::
Паяние в автомобилестроении
Запрессовка и выпрессовка при слесарных работах в автомобилестроении
Клепка при слесарных работах в автомобилестроении
Нарезание резьбы при слесарных работах в автомобилестроении
Сверление, зенкование, зенкерование и развертывание при слесарных работах в автомобилестроении
Шабрение и притирка при слесарных работах в автомобилестроении
Опиливание металла при слесарных работах в автомобилестроении
Резание металла при слесарных работах в автомобилестроении
Правка и гибка металла при слесарных работах в автомобилестроении
Рубка металла при слесарных работах в автомобилестроении


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


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