2.6 Химико-термическая обработка

Химико-термической обработкой называют процессы, приводящие к диффузионному насыщению поверхностного слоя различными элементами.

Химико-термическая обработка включает в себя одновременное термическое и химическое воздействие окружающей среды с целью изменения химического состава, структуры и свойств поверхности деталей. Ее применяют для повышения твердости, износостойкости, сопротивления усталости и контактной выносливости, а также для защиты поверхности от электрохимической и газовой коррозии. Она подразделяется на диффузионное насыщение металлами и неметаллами.

Диффузионное насыщение металлами включает в себя алитирование, хромирование, силицирование, насыщение другими металлами. Диффузионное насыщение неметаллами включает в себя цементацию, азотирование, цианирование (нитроцементацию), борирование, оксидирование и др.

Различают три стадии процесса химико-термической обработки.

На первой стадии протекают химические реакции в исходной (окружающей) среде и образуются активные диффундирующие элементы, в ионизированном состоянии.

На второй стадии процесса они усваиваются поверхностью металла: происходит адсорбция или хемосорбция, в результате тонкий поверхностный слой насыщается диффундирующим элементом (абсорбция), возникает градиент концентрации - движущая сила для следующей стадии процесса.

Третья стадия диффузионное проникновение элемента вглубь металла, которое сопровождается образованием твердых растворов или фазовой кристаллизацией.

Первая и вторая стадии процесса ХТО протекают значительно быстрее третьей, когда формируется структура и свойства диффузионной зоны.

Существует множество способов химико-термической обработки, однако наибольшее распространение в промышленности получили процессы диффузионного насыщения из активных жидких и газовых сред.

Диффузионное насыщение стали углеродом, азотом и совместно этими элементами наиболее распространенные в промышленности процессы химико-термической обработки. Углерод и азот легко усваиваются поверхностью сталей, образуют с железом твердые растворы внедрения и сравнительно быстро диффундируют в сталь, образуя слои значительной толщины.

2.7 Термомеханическая обработка

Термомеханическая обработка – вид термической обработки, включающий в себя операцию пластической деформации, которая создавая повышенную плотность дефектов кристаллического строения, влияет тем самым на фазовые превращения, происходящие при термообработке.

Термомеханическая обработка подразделяется на ТМО стареющих сплавов и ТМО сталей, закаливаемых на мартенсит. Различают низкотемпературную термомеханическую обработку (НТМО), высокотемпературную термомеханическую обработку (ВТМО), комбинацию ВТМО и НТМО - высоко-низкотемпературную термомеханическую обработку (ВНТМО), а также предварительную термомеханическую обработку (ПТМО).

ТМО стареющих сплавов применяют для сплавов алюминия и магния. Пластическая деформация в этом случае, как холодная, так и горячая влияет главным образом на распад пересыщенного твердого раствора при старении. Так, например, при НТМО сплав первоначально подвергают закалке, а затем перед старением проводят холодную деформацию. Это создает в сплаве наклеп и увеличение прочности при старении начинается с более высокого начального уровня. Кроме того повышенная концентрация дефектов стимулирует образование большого количества мелких выделений упрочняющей фазы, что дополнительно увеличивает прочность и твердость.

ТМО сталей включает обычно горячую пластическую деформацию и последующую закалку. Горячая деформация проводится таким образом, чтобы создать и сохранить наклеп высокотемпературной фазы, т.е. аустенита. Затем при быстром охлаждении повышенная плотность дефектов кристаллического строения переходит в низкотемпературную фазу – мартенсит. Это позволяет повысить прочность стали, сохраняя при этом вязкость и пластичность. Таким способом можно получить , например высокопрочную канатную проволоку.