Перевести страницу
0
Корзина пуста

Машиностроительное предприятие - цех металлообработки, станочные работы любой сложности

Азотирование

Азотирование – процесс химико-термической обработки, заключающийся в насыщении поверхности изделия азотом при нагревании в среде аммиака. Аммиак при нагревании распадается с выделением атомарного азота NH3 → 3H +Nатом, который проникает в поверхностные слои, образуя нитриды MeN (Fe2N, Fe4N, AlN, VN, TiN и др.).

После азотирования повышаются поверхностная твердость (Н >), износостойкость (ИЗНОС <), коррозионная стойкость изделий (КОРРОЗИЯ >). Азотированию подвергаются стали конструкционные легированные (40Х, 38Х2МЮА и др.) и инструментальные (X12М, Х6ВФ и др.).

Рекомендуемый режим азотирования конструкционной легированной стали 38Х2МЮА; температура азотирования 500°С, продолжительность выдержки 50 ч, толщина и твердость азотированного слоя соответственно 0,5 мм и 1000 HV.

Мнемосхема

Цементация

Химико-термическая обработка заключается в диффузионном насыщении поверхности детали одним или несколькими элементами с целью изменения химического состава и структуры поверхностных слоев. Процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стальных изделий углеродом называется цементацией (ЦЕМЕНТ). Цементации подвергают изделия из низкоуглеродистых сталей (до 0,25%С).

В поверхностных слоях содержание углерода достигает 0,8 – 1,2%, постепенно уменьшаясь к сердцевине. Таким образом, в структуре цементованного изделия можно различить три зоны: заэвтектоидную, на определенной глубине эвтектондную и, наконец, доэвтектоидную.

Закалке (3) и низкому отпуску (НО) изделия подвергают после цементации. Перед ней детали очищают от окалины, жира. Участки поверхности, не подлежащие обработке, подвергают меднению или покрывают противоцементациоиными обмазками. Для цементации используют газовую среду или твердый карбюризатор.

В качестве твердого карбюризатора используют древесный уголь, торфяной кокс, к которым добавляют ВаСО3, Na2СOз и другие компоненты. Карбюризатор засыпают в металлические ящики, укладывают в них изделия, закрывают крышками, зазоры замазывают огнеупорной глиной В камерных печах ящики нагревают до 900°С и выдерживают определенное время. Цементация с помощью твердого карбюризатора отличается простотой и универсальностью. Недостатки процесса: значительная длительность, непроизводительные затраты энергии на прогрев ящиков и карбюризатора.

При нагреве происходят следующие химические процессы. Углекислый барий (ВаСО3), как и другие карбонаты, входящие в состав карбюризатора, распадается:

ВаСО3 → BaO + CO2:

углекислый газ (С02) взаимодействует с углеродом древесного угля с образованием оксида углерода:

С02 + С = 2С0.

Оксид углерода от соприкосновения со стальной поверхностью изделия распадается с выделением атомарного углерода: 2СО = СО2 + Сатом, проникающего в γ – железо (Сатом → Feγ)

При массовом и крупносерийном производстве применяют газовую цементацию (ГАЗ): в качестве газовой среды используют метан (СН4), пропан (С3Н3), оксид углерода (СО) и др., которые при нагреве в шахтных печах распадаются, выделяя атомарный углерод, диффундирующий в Feγ. Достоинства газовой цементации: возможность автоматизации процесса, сокращение его длительности.

В результате цементации (средняя температура нагрева 900°С) и термической обработки увеличивается поверхностная твердость (60НRCэ) и износостойкость при вязкой сердцевине. От продолжительности процесса зависит глубина диффузии углерода (для получения глубины 1 мм требуется около 10 ч.)

Мнемосхема

Сведения об отжиге и нормализации

Термическая (тепловая) обработка заключается в нагреве изделия до заданной температуры, выдержке (продолжительность – в зависимости от массы изделия) с последующим охлаждением (скорость охлаждения определяет вид термической обработки).

Цель термической обработки (ТО) – изменить структуру и свойства (механические, технологические) изделий. Основные виды ТО: отжиг, нормализация, закалка, отпуск.

Отжигом называют нагрев стали до заданной температуры, выдержку при этой температуре и последующее медленное охлаждение вместе с печью (скорость охлаждения примерно 1° в 1 мин).

Полный отжиг характеризуется нагревом стали до температуры выше линии GS (точки Асз) на 50°С, основан на фазовой перекристаллизации. Полному отжигу подвергают доэвтектоидные стали (ДЭС) для улучшения структуры, понижения твердости, улучшения обрабатываемости, снижения внутренних напряжений.

Неполный отжиг характеризуется нагревом стали до температуры выше линии БК (точки Ас1,) на 50°С, применяется в основном для заэвтектоидных (ЗЭС) сталей с целью снижения твердости, улучшения обрабатываемости резанием, снятия внутренних напряжений.

Диффулионный отжиг (ДО) заключается в нагреве заготовок до температуры выше линии ДБ на 150 –300°С, выдержке н медленном охлаждении с печью. Этот вид отжига применяют для крупных фасонных отливок и слитков из легированной стали с целью выравнивания химического состава.

Рекристаллизационный отжиг (РО) характеризуется нагревом стальных заготовок до температуры 650 – 700°С, применяется для снятия наклепа (уменьшения твердости) после штамповки, прокатки.

Нормализацией называют нагрев стали до температуры на 50°С выше линии ОБЕ (критических точек Ас3 и Аст), выдержку при этой температуре и охлаждение на спокойном воздухе (при мерная скорость охлаждения 1° в 1 с).

Нормализации подвергают низкоуглеродистые стали вместо отжига (структура Ф + П), а также заэвтектоидные для устранения цементитной сетки по границам зерен (ускоренное охлаждение на воздухе препятствует выделению цементита в виде сетки, при этом образуется структура мелкой ферритноцементитной смеси). Нормализованные средне- и высокоуглеродистые стали по сравнению с отожженными прочнее и тверже на 10 – 15% (благодаря получению мелкого зерна).

Мнемосхема