Загрузка...
Учебная работа. Реферат: Глобальная сеть Интернет 2
Цементация стали
— поверхностное диффузионное насыщение малоуглеродистой стали углеродом с целью увеличения твёрдости, износоустойчивости.
Цементации подвергают низкоуглеродистые (обычно до 0.2 % C) и легированные стали, процесс в случае использования твёрдого карбюризатора проводится при температурах 900—950 °С, при газовой цементации (газообразный карбюризатор) — при 850—900 °С.
Опосля цементации изделия подвергают термообработке, приводящей к образованию мартенситной фазы в поверхностном слое изделия (закалка на мартенсит) с следующим отпуском для снятия внутренних напряжений.
Методы цементации:
-в твёрдом карбюризаторе
-газовая
-в бурлящем слое
-электролитическая
-в пастах
Цементация в твёрдом карбюризаторе
В этом процессе насыщающей средой является древесный уголь в зёрнах поперечником 3,5-10мм либо каменноугольный полукокс и торфяной кокс, к которым добавляют активизаторы.
разработка процесса состоит в последующем: загрузка деталей в металлической ящик с герметичным песочным затвором. Укладка деталей делается таковым образом, чтоб они были покрыты карбюризатором со всех сторон, не соприкасались друг с другом и стенами ящика. Дальше ящик герметично запирается песочным затвором либо замазывается огнеупорной глиной и загружается в печь.
Обычный режим: 920 градусов, 1 час выдержки (опосля прогрева ящика) на 0,1 мм толщины цементированого слоя. для получения 1 мм слоя — выдержка 10 часов.
При «ускореном» режиме цементация делается при 980 градусах. Выдержка миниатюризируется вдвое и для получения слоя 1 мм требуется 5 часов. Но при всем этом появляется цементитная сетка, которую придется убирать неоднократной нормализацией.
Цементация в газовом карбюризаторе
Этот процесс производят в среде газов, содержащих углерод. Газовая цементация имеет ряд преимуществ по сопоставлению с цементацией в твёрдом карбюризаторе, потому её обширно используют на заводах, изготовляющих детали массовыми партиями.
В случае с газовой цементацией можно получить заданную концентрацию углерода в слое; сокращается продолжительность процесса, потому что отпадает необходимость прогрева ящиков, наполненых малотеплопроводным карбюризатором; обеспечивается возможность полной механизации и автоматизации действий и существенно упрощается следующая тепловая обработка деталей, потому что закалку можно проводить конкретно из цементационной печи.
Цементация в бурлящем слое
Цементация в слое маленьких частиц (0,05-0,20 мм) корунда, через который проходит восходящий поток эндогаза с добавкой метана. При прохождении газа частички стают подвижными и слой приобретает некие характеристики воды (псевдоожиженный слой).
Цементация в пастах
Цементация с нанесением на науглероживаемую железную поверхность С-содержащих материалов в виде суспензии, обмазки либо шликера, сушкой и следующим нагревом изделия ТВЧ либо током промышленной частоты. Толщина слоя пасты обязана быть в 6-8 раз больше требуемой толщины цементованного слоя. Температуру цементации устанавливают 910-1050°С
Азотирование
— это технологический процесс химико-термической обработки при которой поверхность разных металлов либо сплавов насыщают азотом в специальной азотирующей среде. Поверхностный слой изделия насыщенный азотом имеет в своём составе растворённые нитриды, и приобретает завышенную коррозионную стойкость и высочайшую микротвёрдость. По микротвёрдости азотирование уступает лишь борированию, в то же время превосходя цементацию и нитроцементацию (некординально).
Сплавы и сплавы, подвергаемые азотированию
-Стали углеродистые и легированные, конструкционные и инструментальные.
-Высокохромистые чугуны, высокохромистые износоустойчивые сплавы, хром.
-Титан и титановые сплавы.
-Бериллий.
-Вольфрам.
-Ниобиевые сплавы.
-Порошковые материалы.
Предназначение азотирования
-Упрочнение поверхности
-Защита от коррозии
-Увеличение усталостной прочности
Зависимо от предназначения применяемые технологические процессы азотирования могут значительно отличатся.
Главные процессы азотирования
Насыщение поверхности сплава делается при температурах от 400 (для неких сталей) до 1200 (аустенитные стали и тугоплавкие сплавы) градусов цельсия. Средой для насыщения является диссоциированный аммиак. Для управления структурой и механическими качествами слоя при газовом азотировании сталей используют:
-двух-, трёхступенчатые температурные режимы насыщения.
-разбавление диссоциированного аммиака:
-воздухом,
-реже водородом
Контрольными параметрами процесса являются:
-степень диссоциации аммиака
-расход аммиака
—температура
-расходы доп технологических газов (если используются)
Крайняя модификация технологии газового азотирования. Средой для насыщения является аммиак, диссоциированный при температуре 400—600 градусов цельсия на катализаторе в рабочем пространстве печи. Для управления структурой и механическими качествами слоя при каталитическом газовом азотировании сталей используют изменение потенциала насыщения. В целом используются наиболее низкие температуры, чем при газовом азотировании.
Ионно-плазменное азотирование
разработка насыщения железных изделий в азотсодержащем вакууме (приблизительно 0,01 атм.), в каком возбуждается тлеющий электронный разряд. Анодом служат стены камеры нагрева, а катодом — обрабатываемые изделия. Для управления структурой слоя и механическими качествами слоя используют (в различные стадии процесса):
-изменение плотности тока
-изменение расхода азота
-изменение степени разряжения
-добавки к азоту особочистых технологических газов:
-водорода
-аргона
-метана
-кислорода
Для проведения газового азотирование употребляются в большей степени шахтные ретортные и камерные печи. Для подготовки аммиака перед подачей в печь употребляется диссоциатор.
Для проведения каталитического газового азотирование употребляются в большей степени шахтные ретортные и камерные печи, снаряженные встроенными катализаторами и кислородными зондами для определения насыщающей возможности атмосферы.
Для проведения действий ионно-плазменного азотирования используются спец установки, в каких происходит нагрев изделий за счет катодной бомбардировки и фактически насыщение.
характеристики азотированных железных поверхностей
-Стали
-Штамповые стали
-Среднелегированные конструкционные стали
-Инструментальные стали
-Чугун
-Титановые сплавы
Цианирование (сталелитейное Создание)
— процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали сразу углеродом и азотом при температурах 820-950° C в расплаве цианида натрия либо остальных солей с этим же анионом.
Среднетемпературное цианирование
процесс проводят для получения слоя маленький толщины 0,15-0,35 мм при температуре 820-860° C в ваннах. Длительность процесса составляет 30-90 минут зависимо от толщины слоя.
Цианистый натрий в процессе цианирования окисляется кислородом воздуха, и происходят последующие реакции:
2NaCN + O2 → 2NaCNO;
2NaCNO + O2 → Na2CO3 + CO + 2N → Fe(N)
2CO → CO2 + C → Feγ(C)
Высокотемпературное цианирование
Данный вид цианирования используют для получения слоя шириной 0,5-2,0 мм. процесс проводят при температуре 930-950° C в ванне. Зеркало ванны покрывают слоем графита во избежание огромных утрат теплоты и угара цианистых солей. время выдержки изделий в ванне для слоёв обозначенной толщины 1,5-6 часов.
Применение
Цианирование используют для увеличения износостойкости и коррозионостойкости деталей. процесс цианирования по сопоставлению с действием цементации просит еще меньше времени для получения слоя данной толщины, характеризуется существенно наименьшими деформациями и короблением деталей сложной формы
Борирование
— химико-термическая обработка, заключающаеся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали бором при нагреве в соответственной среде (упрочнение поверхностей). Тысячные толики бора наращивают износостойкость стали в 2 раза.
Борирование почаще всего проводят при электролизе расплавленной буры (Na2B4O7). Изделие служит катодом. температура насыщения 930—950° С, выдержка 2 — 6 часов.
Борирование можно создавать при отливке деталей. В этом случае на поверхность литейной формы наносится слой специальной боросодержащей массы (краски). При использовании выжигаемых моделей из пенопластов боросодержащая краска наносится на поверхность модели. Метод различается производительностью и простотой.
Применение
Борирование используют для увеличения износостойкости втулок грязевых нефтяных насосов, дисков пяты турбобура, вытяжных, гибочных и формовочных штампов, деталей пресс-форм и машин литья под давлением. Стойкость деталей опосля борирования возрастает в 2 — 10 раз. Изделия, подвергшиеся борированию, владеют завышенной до 800 °С окалиностойкостью и теплостойкостью до 900–950 °С. Твердость борированного слоя в сталях перлитного класса составляет 15 000–20 000 МПа.
Силицирование
— процесс химико-термической обработки, состоящий в высокотемпературном (950–1100 °С) насыщении поверхности стали кремнием. Силицирование придаёт стали высшую коррозионную стойкость в морской воде, в азотной, серной и соляной кислотах и несколько наращивает стойкость против износа.Силицирование может выполняться в газообразных и водянистых средах как электролизным, так и безэлектролизным способом. Силицированный слой различается завышенной пористостью толщина его 300-1000 мкм. Невзирая на низкую твёрдость 200-300 HV, силицированный слой владеет высочайшей износостойкостью опосля пропитки маслом при температурах 170-200° C.
Применение
Силицированию подвергают детали, применяемые в оборудовании хим, картонной и нефтяной индустрии (валики насосов, трубопроводы, арматура, гайки, болты и т.д.). Силицирование обширно используют для увеличения сопротивления окислению при больших температурах сплавов молибдена. Так же силицированию подвергают детали из карбида кремния (SiC). Пример: электронные нагреватели из карбида кремния, подшипники скольжения для нефтяной и хим индустрии, конструкционные детали и др.
Хромирование
— диффузионное насыщение поверхности железных изделий колченогом, или процесс осаждения на поверхность детали слоя хрома из электролита под действием электронного тока. Слой хрома может наноситься для декоративных целей, для обеспечения защиты от коррозии, либо для роста твердости поверхности.
Деталь, подвергаемая хромированию, как правило, проходит через последующие шаги:
-Чистка для удаления мощных загрязнений.
-Узкая чистка, для удаления следов загрязнений.
-Подготовительная подготовка (варьируется зависимо от материала базы).
-Помещение в ванну с насыщенным веществом и сглаживание температуры.
-Подключение тока и выдержка до получения подходящей толщины
Применяемые при хромировании реагенты и отходы процесса очень токсичны, в большинстве государств этот процесс находится под серьезным регулированием.
Промышленное применение
В индустрии хромирование употребляется для понижения трения, увеличения износостойкости, увеличения коррозионной стойкости. Этот процесс обеспечивает завышенную устойчивость стали к газовой коррозии (окалиностойкость) при температуре до 800° С, высшую коррозионную стойкость в таковых средах, как вода, морская вода и азотная кислота. Хромирование сталей содержащих выше 0,3-0,4 %С, увеличивает также твёрдость и износостойкость. Твердость хрома составляет от 66 до 70 HRC. Толщина хромового покрытия обычно составляет от 0.075 до 0.25 мм, но встречаются и наиболее толстые, и наиболее тонкие слои. Поверхностные недостатки при хромировании усиливаются и поверхность подлежит следующей обработке, потому что хромирование не дает эффекта сглаживания.
Хромирование употребляют для деталей паросилового оборудования, пароводяной арматуры, клапанов, вентилей патрубков, также деталей, работающих на Износ в брутальных средах.
Разработка
Обычными являются последующие смеси для хромирования:
1.Шестивалентный хром, чей главный ингредиент — хромовый ангидрид.
2.Трехвалентный хром, чей главный ингредиент — Сульфат хрома либо хлорид хрома. Ванны с трехвалентным колченогом употребляются достаточно изредка из-за ограничений, накладываемых на цвет, яркость и толщину покрытия.
Обычное содержание ванны с шестивалентным колченогом:
Хромовая кислота: 225—300 g/l
Серная кислота: 2.25—3.0 g/l,
температура: 45 — 60 °C
Сила тока: 1.55—3.10 кА/кв.м. DC
Аноды: свинец, содержащий до 7 % олова либо сурьмы
Ограничения
Опосля того, как шестивалентный хром в 90-е годы ХХ века был признан канцерогеном, в разных странах началась разработка методик его подмены. Так, в США
Химико-термическая обработка металлов
— Химико-термической обработкой (ХТО) именуется тепловая обработка, заключающаяся в сочетании теплового и хим действия с целью конфигурации состава, структуры и параметров поверхностного слоя стали.
Описание процесса
процесс химико-термической обработки представляет собой многоступенчатый процесс, который содержит в себе три поочередные стадии:
1. Образование активных атомов в насыщающей среде с поверхностью либо конкретно на поверхности сплава. Мощность диффузионного потока, т. е. количество образующихся в единицу времени активных атомов, зависит от состава и агрегатного состояния насыщающей среды, которая быть может жесткой, водянистой либо газообразной, взаимодействия отдельных составляющих меж собой, давления, температуры и хим состава стали.
2. Адсорбция образовавшихся активных атомов насыщаемой поверхностью. Адсорбция является сложным действием, который протекает на поверхности насыщения нестационарным образом. Различают физическую (обратимую) адсорбцию и хим адсорбцию (хемосорбцию). При химико-термической обработке эти типы адсорбции накладываются друг на друга. Физическая адсорбция приводит к сцеплению адсорбированных атомов насыщающего элемента (адсорбата) с образовываемой поверхностью (адсорбентом) благодаря действию Ван-дер-Ваальсовых сил притяжения, и для нее свойственна легкая обратимость процесса адсорбции — десорбция. При хемосорбции происходит взаимодействие меж атомами адсорбата и адсорбента, которое по собственному процесс диффузии вероятен лишь при наличии растворимости диффундирующего элемента в обрабатываемом материале и довольно высочайшей температуре, обеспечивающей энергию нужную для протекания процесса.
Толщина диффузионного слоя, а как следует и толщина упрочненного слоя поверхности изделия, является более принципиальной чертой химико-термической обработки. Толщина слоя определяется таковых причин, как температура насыщения, длительность процесса насыщения, состав стали, т. е. содержание в ней тех либо других легирующих частей, градиент концентраций насыщаемого элемента меж поверхностью изделия и в глубине насыщаемого слоя.
технологии мононасыщения
-Цементация — насыщение атомами углерода
-Азотирование — насыщение атомами азота
-Борирование — насыщение атомами бора
-Алитирование — насыщение атомами алюминия
-Сульфидирование — насыщение атомами серы
технологии совместного насыщения
-Нитроцементация — насыщение атомами в большей степени углерода и в наименьшей степени азота.
-Карбонитрирование (цианирование, карбонитрация) — насыщение атомами в большей степени азота и в наименьшей степени углерода
-Алюмосилицирование — насыщение атомами алюминия и кремния
систематизация по способу насыщения
-Насыщение из газовой фазы
-Насыщение из порошков
-Насыщение из расплавов солей
-Ионно-плазменные способы насыщения
Применение
защита от износа
-Цементация
-Нитроцементация
-Азотирование
-Карбонитрирование (цианирование, карбонитрация)
-Борирование
защита от коррозии
-Азотирование
-Карбонитрирование (цианирование, карбонитрация)
-Алитирование
-Алюмосилицирование
]]>