- •Розділ V. Термічна і хіміко-термічна обробка сталі
- •Тема 5.1. Основні положення термічної обробки сталі
- •Перетворення в сталі при нагріванні
- •Перетворення в сталі при охолодженні
- •Тема 5.2. Термічна обробка сталі
- •Відпал сталі
- •Нормалізація сталі
- •Гартування сталі
- •Поверхневе гартування.
- •Відпуск сталі
- •Дефекти сталі після термообробки
- •Тема 5.3. Хіміко-термічна обробка сталі
- •Цементація сталі
- •Цементація у твердому карбюризаторі.
- •Газова цементація.
- •Азотування
- •Ціанування
Цементація у твердому карбюризаторі.
Деталі нагрівають в цементаційних ящиках в суміші гранул деревного вугілля (3-10 мм в поперечнику) і солей-активізаторів – BaCO3 (20-25%), Na2CO3 (3-5%), витримують 6 – 14 годин і охолоджують на повітрі.
Вугілля взаємодіє з киснем повітря:
С + О2 → СО
BaCO3 → BaО + СО2; СО2 + С → СО
СО → СО2 + С (атомарний вуглець)
Атомарний вуглець дифундує в метал.
Процес малопродуктивний, застосовують в дрібносерійному виробництві.
Газова цементація.
Відбувається в герметичному просторі печі в газовому карбюризаторі – природний газ (СН4), бензин, керосин (в піч подають краплями).
СН4 → Н2 + С (атомарний)
Процес менш тривалий (в 2-3 р.), застосовують в багатосерійному і масовому виробництві.
Після цементації проводять термообробку (гартування + низький відпуск), щоб отримати задані механічні властивості.
Для відповідальних деталей (подвійне гартування) (рис.5.17):
Гартування (нормалізація) від 900-920оС для покращення структури серцевини.
Гартування від 760-780оС для підвищення твердості поверхні.
Низький відпуск при t = 150-170оС.
Для спадково-дрібнозернистих сталей (маловідповідальних деталей):
Одинарне гартування від температури цементації або після підстужування до t = 840-860оС.
Низький відпуск при t = 150-170оС.
Рисунок 5.17. Графік термообробки після цементації.
Твердість поверхні: HRC 60-64 (вуглецеві сталі), HRC 58-62 (леговані сталі).
Твердість серцевини: HRC 35-45.
Азотування
Азотування – процес дифузійного насичення азотом поверхневого шару стальних деталей.
Мета – підвищення твердості, зносостійкості, корозійної стійкості поверхні.
Деталі азотують в герметичних ретортах в атмосфері аміаку NH3 при t = 500-600оС протягом 24-60 год. Глибина азотованого шару – 0,3-0,6 мм.
При нагріві аміак розкладається з утворенням атомарного азоту:
NH3 → N + H2
Азот дифундує в поверхню і утворює тверді нітриди.
Азотують леговані сталі, що містять Cr, Al, Ti, Mo, V, які утворюють нітриди, підвищуючи твердість до HV 1200 (після цементації і гартування - HV 800-900).
Чим більше температура і час азотування, тим більше глибина азотованого шару і менше твердість (через коагуляцію нітридів).
Техпроцес азотування:
Попереднє гартування + високий відпуск (t = 600-675оС) для підвищення міцності і в’язкості серцевини.
Механічна обробка + шліфування.
Захист ділянок, які не треба азотувати.
Азотування.
Кінцеве шліфування (знімають шар 0,02-0,03 мм).
Ціанування
Ціанування – одночасне дифузійне насичення вуглецем і азотом поверхневого шару стальних деталей у розплавлених ціаністих солях – NaCN, KCN, Ca(CN)2, а нітроцементація – в газовому середовищі – цементуючий газ + аміак.
Мета – підвищення твердості і зносостійкості поверхневого шару.
Низькотемпературне ціанування: t = 540-560оС; час – 0,5-3 год.; товщина шару – 0,01-0,03 мм; HV 1000; насичення відбувається переважно азотом (після гартування і високого відпуску)
Високотемпературне ціанування: t = 820-950оС; час – до 1 год.; товщина шару – 0,15-2,0 мм; HRC 58-62; після х.т.о. деталі піддають гартуванню і низькому відпуску; насичення відбувається переважно вуглецем.
Нітроцементація: t = 850-870оС; час – 2-10 год.; після х.т.о. деталі піддають гартуванню і низькому відпуску.
Ціанують деталі з конструкційних вуглецевих і легованих сталей та інструменти з швидкорізальних сталей.
Співвідношення C i N залежить від складу середовища і температури процесу (чим менше температура, тим більше насичення азотом і менше вуглецем).
Нітроцементація дешевша і безпечніша, ніж ціанування.
Контрольні питання:
В чому полягає суть і призначення хіміко-термічної обробки сталі?
З яких процесів складається процес хіміко-термічної обробки?
Які види хіміко-термічної обробки сталі Ви знаєте?
В чому полягає суть цементації сталі, її призначення, види, режим проведення?
Режим термічної обробки після цементації.
В чому полягає суть азотування сталі, його призначення, режим проведення?
В чому полягає суть ціанування сталі, його призначення, види, режим проведення?