Поверхностное упрочнение стали

Поверхностная закалка, ее виды и область применения.

Химико-термическая обработка стали (ХТО). Физические основы ХТО. Назначение и виды цементации. Механизм образования цементированного слоя и его свойства. Цементация в твердом карбюризаторе. Газовая цементация. Термическая обработка после цементации и свойства цементированных деталей.

Азотирование стали. Стали для азотирования. Свойства азотированных деталей.

Нитроцементация и цианирование стали.

Другие виды ХТО: хромирование, силицирование, алитирование и т.д.

Поверхностное деформационное упрочнение (дробеструйная обработка, накатка роликами). Влияние поверхностного наклепа на усталостную прочность и износостойкость деталей.

Методические указания

Многие детали машин (валы, шестерни и др.) работают в таких условиях, когда их поверхность подвергается истиранию и одновременно на них действуют значительные динамические нагрузки. Для успешной работы в этих условиях поверхность детали должна иметь высокую твердость, прочность и износостойкость, а сердцевина- быть вязкой и пластичной. Это достигается правильным выбором стали для данной детали и последующим ее поверхностным упрочнением.

При изучении ХТО следует исходить из того,что физические основы различных видов ХТО едины. Насыщение деталей может проводиться в твердой, жидкой и газообразной средах, поэтому необходимо знать наиболее оптимальные варианты для каждого вида ХТО и конечные результаты, а также преимущества и недостатки этих методов.

Конструкционные стали

Конструкционные стали общего назначения. Требования, предъявляемые к ним. Низкоуглеродистые (цементуемые) стали: состав, термическая обработка, свойства, примеры применения. Среднеуглеродистые (улучшаемые) стали: состав, термическая обработка, свойства, примеры применения. Высокопрочные стали.

Стали с повышенной обрабатываемостью резанием (автоматные стали).

Рессорно-пружинные стали: состав, термическая обработка, свойства, примеры применения.

Стали, устойчивые к коррозии. Виды коррозии. Основные принципы создания коррозионностойких сталей. Хромистые нержавеющие стали. Хромоникелевые аустенитные нержавеющие стали. Жаростойкие (окалиностойкие) стали.

Жаропрочные стали. Характеристики жаропрочности стали. Пути повышения жаропрочности. Классификация жаропрочных сталей: перлитные, мартенситные, аустенитные стали с карбидным и интерметаллидным упрочнением. Жаропрочные сплавы.

Методические указания

При изучении отдельных классов конструкционных сталей надо знать требования, предъявляемые к ним. Исходя из этого, необходимо обосновать содержание углерода и легирующих элементов в стали, режим ее термической обработки и получаемые структуру и свойства. В качестве примера надо привести две-три марки сталей данной группы. При изучении жаропрочных сталей следует обратить внимание на особенности поведения металла в условиях нагружения при повышенных температурах, уяснить сущность явления ползучести, а также области применения сталей различных структурных классов.

Инструментальные стали

Стали для режущего инструмента (углеродистые, низколегированные, быстрорежущие) и их термическая обработка. Твердые сплавы.

Стали для измерительного инструмента и их термическая обработка.

Стали для штампов, деформирующих металл в холодном и горячем состояниях и особенности их термической обработки.

Методические указания

При рассмотрении сталей для режущего инструмента надо четко уяснить требования, предъявляемые к ним, режимы термической обработки и недостатки отдельных групп сталей. Особое внимание следует уделить быстрорежущим сталям и, в частности, особенностям их термической обработки. При изучении штамповых сталей необходимо различать условия работы штампов для деформирования металла в холодном и горячем состояниях и, в связи с этим, отличия в их термической обработке.

Цветные металлы и сплавы

Алюминий и его сплавы. Свойства алюминия. Классификация и термическая обработка алюминиевых сплавов. Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой. Литейные сплавы алюминия.

Медь и ее сплавы. Свойства меди. Латуни: свойства, маркировка и применение. Бронзы: оловянные, алюминиевые, кремнистые, свинцовые и бериллиевые (состав, свойства, маркировка и области применения).

Титан и его сплавы. Свойства титана. Конструкционные и жаропрочные сплавы титана. Термическая обработка титановых сплавов.

Магний и его сплавы. Свойства магния. Термическая обработка сплавов магния. Литейные и деформируемые магниевые сплавы, области их применения.

Антифрикционные сплавы на оловянной, свинцовой и алюминиевой основах.

Методические указания

Из-за низких механических свойств технически чистые цветные металлы в качестве конструкционных материалов не применяются. Однако свойства их значительно улучшаются при легировании.

В зависимости от содержания л.э. сплавы цветных металлов классифицируются на одно- и двухфазные; упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой (закалкой со старением); литейные и деформируемые.

При изучении сплавов цветных металлов обратите внимание на преимущества тех или иных сплавов, их термическую обработку. Надо знать маркировку и области их применения.