Химико-термическая обработка

Химико-термическая обработка стали (ХТО) состоит в поверхностном насыщении стальных деталей различными элементами, например, углеродом, азотом, алюминием, хромом для повышения поверхностной твердости, сопротивления изнашиванию, выносливости и коррозионной стойкости.

На практике широко применяют следующие виды ХТО: цементацию, азотирование, цианирование, борирование; сульфоцианирование и др.

Цементация стали - процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом при нагреве без доступа воздуха до температуры 900…950°С в среде углерода или газов, содержащих углерод. Цементацию проводят для получения высокой твердости поверхностного слоя при условии сохранения мягкой и вязкой сердцевины

Обычно цементации подвергают низкоуглеродистые стали с содержанием углерода до 0,25 %, в результате чего твердость внутренних слоев изделия после закалки не изменяется и остается равной 160…170 НВ, а твердость поверхностного слоя повышается до 600 НВ. Толщина цементованного слоя для деталей должна составлять 0,5…2 мм, для измерительного инструмента — 0,3…1 мм, а концентрация углерода в поверхностном слое — 0,8…1,0%.

Различают цементацию твердым карбюризатором (насыщающей средой) и газовую.

При цементации твердым карбюризатором детали, насыщаемые углеродом, после предварительной очистки от ржавчины и жиров укладывают в герметичные металлические ящики и засыпают карбюризатором, состоящим в основном из древесного угля со специальными добавками. Крышку ящика для его герметизации обмазывают огнеупорной глиной. Продолжительность цементации в печи в зависимости от размеров ящика и количества загруженных деталей составляет 10…20 ч. Цементации подвергают зубчатые колеса, шейки валов, плунжеры насосов, червяки, звездочки, ролики подшипников качения и другие детали.

Более широко применяют цементацию в газовых средах, как высокопроизводительный способ при массовом и серийном производстве. В качестве карбюризатора используют природный газ — метан (СН₄), пропан, бутан.

Детали нагревают до 900…950°С в специальных герметически закрытых печах, в которые подается карбюризатор. При цементации газообразным карбюризатором длительность процесса сокращается в 2,5…3 раза по сравнению с цементацией твердым карбюризатором.

Обычно цементируют стали малоуглеродистые качественные (массовая доля углерода 0,1…0,25 %) марок 10, 15, 20 и низколегированные 10Х, 15Х. 20Х, 20ХГНР, 18ХГТ, 12ХНЗА и др.).

Азотирование стали — процесс насыщения поверхностного слоя стали азотом при нагреве ее в среде аммиака (NH₃ ) Азотированиепо сравнению с цементацией имеет следующие преимущества: твердость и износостойкость азотированного слоя значительно выше цементованного закаленного слоя; после азотирования закалку деталей не выполняют, что предотвращает их коробление. Азотированная поверхность более устойчива против коррозии. Однако азотирование— процесс более длительный и сложный , поэтому его применяют только для легированных сталей.

Процесс азотирования продолжается 30…90 часов, а последующее медленное охлаждение печи с деталями – 4…5ч. Глубина азотированного слоя зависит от температуры и времени выдержки и колеблется в пределах 0,25…0,65 мм.

Нитроцементация (цианирование) — это процесс одновременного насыщения металла углеродом и азотом. Назначение его — повысить поверхностную твердость, износостойкость и усталостную прочность, а также коррозионную стойкость. Нитроцементацию проводят в газовой атмосфере продуктов пиролиза керосина и аммиака, метана и и других подобных атмосферах при температуре 820…880 °С в течение 4…8 ч . После нитроцементации выполняют закалку с низким отпуском. Твердость слоя в этом случае 59…63 HRC.

Вопросы для самоконтроля

1. Для чего применяется отжиг?

2. Чем отличается нормализация от отжига?

3. В чем сущность поверхностной закалки?

4. Виды отпуска и области их применения?

5. Перечислите методы повышения износостойкости.

Рекомендуемая литература : [ 1 ], [ 2 ], [5], [13 ].

ЛекцияМЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ СТС

Цель лекции – Изучить последовательность работ при назначении операций ремонта поверхностей деталей.

Ключевые слова - ремонт, нормирование, технологическая документация.

Прежде чем приступить к ремонту неисправной детали или механизма необходимо получить техническую документацию на нее. Задача специалиста-механика в том, чтобы разработать технологический процесс ремонта.

Разработать технологический процесс ремонта –это значит составить: