Е. Е. Дерюгин Доктор физико-математических наук icon

Е. Е. Дерюгин Доктор физико-математических наук


7 чел. помогло.

Смотрите также:
Программа дисциплины Современная прикладная алгебра для направления 010500...
Программа дисциплины Современная прикладная алгебра для направления 010500...
Отчет по результатам самообследования факультета математики...
Настоящее учебное пособие предназначено для студентов высших технических учебных заведений...
Карпухин В. Б., доктор физико-математических наук...
Ридель В. В., доктор физико-математических наук, профессор...
Полученние ультрадисперсных порошков механохимическим способом и их применение для...
Программа вступительного экзамена в магистратуру по направлению 010300 «Фундаментальная...
Директор доктор физико-математических наук, профессор...
2, 3, 4
2, 3, 4
2, 3, 4



страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8
вернуться в начало
скачать
^

Поверхностное упрочнение


Для некоторых деталей при эксплуатации необходима высокая твердость и износостойкость поверхности в сочетании с хорошей вязкостью в сердцевине. Это касается деталей, работающих в условиях износа с одновременным действием динамических нагрузок (например, шестерни, пальцы, скрепляющие звенья трака гусеничных машин).

В таких случаях подвергают упрочнению не всю деталь, а только тонкий (несколько мм) поверхностный слой.

Поверхностная закалка – это нагрев до закалочных температур только поверхностного слоя детали с последующим быстрым охлаждением и образованием мартенситной структуры только в этом слое.

Осуществляют такую закалку быстрым нагревом поверхности, при котором сердцевина не успевает прогреваться за счет теплопроводности. При таком нагреве температура по сечению детали резко падает от поверхности к центру.

После охлаждения в сечении детали получаются три характерных зоны с разной структурой и свойствами (рис. 93).

а б в

Рис. 93. Поверхностная закалка стали:

а – распределение температур по сечению; б – структура при поверхностном нагреве;

в – структура после закалки


В зоне I после закалки получается мартенситная структура с максимальной твердостью, так как эта зона нагревалась выше критической температуры Ас3.

В зоне II после закалки в структуре, кроме мартенсита, будет присутствовать и феррит. Следовательно, твердость там будет ниже.

В зоне III нагрев и охлаждение не приводят к каким-либо изменениям структуры. Значит, здесь сохраняется исходная феррито-перлитная структура с низкой твердостью, но высокими пластическими свойствами.

После поверхностной закалки деталь может сопротивляться динамическим нагрузкам за счет вязкой сердцевины и хорошо работать в условиях износа благодаря твердой поверхности.

Быстрый нагрев поверхности, необходимый при такой технологии, осуществляется чаще всего индукционным способом (закалка ТВЧ). Деталь помещается в индуктор, подключенный к генератору тока высокой частоты. Переменное магнитное поле высокой частоты наводит в тонком поверхностном слое металла вихревые токи, и нагрев осуществляется за счет сопротивления металла протеканию этих токов. Немедленно после нагрева, который длится секунды, деталь помещают в спрейер для охлаждения.

Поверхностная закалка должна сопровождаться низким отпуском.

Чем выше частота внешнего переменного магнитного поля, тем тоньше слой, в котором сосредоточены вихревые токи. Поэтому глубина закаленного слоя может легко регулироваться и составляет от десятых долей миллиметра до 3–5 мм. Операцию закалки ТВЧ можно полностью автоматизировать. Способ очень производительный; коробление и окисление поверхности детали при этом минимально.

Иногда для поверхностной закалки используют и другие способы нагрева: газопламенный, лазерный, в расплавах солей, в электролитах.

Для такого способа термообработки созданы специально стали пониженной прокаливемости, например, 55ПП (0,55 % С и не более 0,5 % примесей).

Химико-термическая обработка стали (ХТО) – это диффузионное насыщение поверхности стальных деталей различными элементами с целью упрочнить поверхность и защитить металл от коррозии.

Существует много разновидностей ХТО, но в любом случае необходимо получить насыщающую атмосферу с высокой концентрацией активного элемента в атомарном виде. Атомы или ионы адсорбируются поверхностью металла, а затем за счет диффузии проникают вглубь. В результате образуется диффузионный слой, отличающийся от основного металла химическим составом, структурой и свойствами.

^ Разновидности ХТО:

1) Цементация – это насыщение поверхности стали углеродом. Применяется для низкоуглеродистых сталей (20, 20Х и т. д.).

Выполняется при высокой температуре – 930 С. Атомарный углерод получают при диссоциации метана: CH4 → 2H2 + C. Толщина науглероженного слоя составляет до 2 мм. Структура слоя – заэвтектоидная сталь (перлит и цементит).

Высокая прочность поверхности достигается после закалки и низкого отпуска цементованной детали. Твердость цементованного слоя составляет 62 HRC (или 750 HV); в сердцевине получается структура сорбита с твердостью 30-45 HRC.

Цементацию применяют для зубчатых колес, валов, пальцев.

2) Азотирование – это насыщение поверхности стали азотом. Применяется для легированных сталей (38Х2МЮА, 35ХЮА).

Выполняется при температуре 500-520 С. Атомарный азот получают при разложении аммиака: 2NH3 → 2N + 3H2. Толщина азотированного слоя – не более 0,6 мм. Структура слоя – нитриды железа Fe2N и легирующих элементов.

Азотирование является заключительной операцией, т. е. выполняется после механической обработки и закалки с отпуском. Твердость и износостойкость азотированного слоя еще выше, чем цементованного: до 1100 HV. Повышается также коррозионная стойкость. Недостаток: процесс очень длительный (десятки часов).

Применяется также ионное азотирование в тлеющем разряде.

Азотируют коленчатые валы, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

3) Нитроцементация – это одновременное насыщение поверхности стали углеродом и азотом. Применяется для сталей 18ХГТ, 25ХГТ.

Температура процесса ниже, чем при цементации – 850 С. Толщина диффузионного слоя 0,2-0,8 мм. Структура слоя – карбонитриды железа и легирующих элементов.

Закалка выполняется непосредственно из печи, где осуществлялась нитроцементация. Затем проводится низкий отпуск. Твердость нитроцементованного слоя составляет 58-62 HRC (до 700 HV). Твердость и износостойкость получаются промежуточными между цементацией и азотированием.

Нитроцементацию широко применяют для обработки деталей автомобилей и тракторов.

4) ^ Диффузионная металлизация – это насыщение поверхности стали металлами, повышающими жаростойкость (алюминий) и коррозионную стойкость (хром).

Лекция 16




Раздел II

^ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ


С двумя группами металлических конструкционных материалов Вы уже познакомились: это углеродистые стали и чугуны. Кроме углеродистых, существует очень большое разнообразие марок сталей легированных. Это объясняется тем, что сталь является уникальным материалом: она сочетает высокую жесткость (модуль упругости E = 2,1·105 МПа), статическую и циклическую прочность с достаточно высокой надежностью работы конструкций. Получать нужное сочетание механических свойств можно как за счет изменения состава стали (содержания углерода и легирующих элементов), так и путем термической и химико-термической обработки.

Другие конструкционные материалы (сплавы алюминия, магния, титана, меди, полимеры) уступают стали по жесткости, прочности, надежности.


^ Легированные стали


Слово «легирование» в переводе с латинского означает «улучшение». Легирующие элементы добавляют для повышения конструкционной прочности стали и придания ей особых эксплуатационных свойств.

Для металлоконструкций и деталей, работающих в тяжелых условиях нагружения, используют легированные стали, а не углеродистые.

В первую очередь стараются применять недорогие и недефицитные элементы, особенно для деталей массового изготовления. Это марганец, кремний, хром. Дополнительно стали легируют элементами, сдерживающими рост зерна: титаном, ванадием, бором. Но для особо ответственных деталей приходится применять гораздо более дорогие и дефицитные никель, молибден, вольфрам, ниобий и др.

По количеству легирующих элементов стали подразделяют на низколегированные (содержат не более 2,5 % легирующих элементов), легированные (содержание легирующих элементов от 2,5 до 10 %) и высоколегированные (более 10 % легирующих добавок).

В строительстве широко применяются низколегированные стали, в машиностроении – легированные. Высоколегированные стали имеют специальное назначение: коррозионно-стойкие, жаропрочные, немагнитные и т.д.





Скачать 1,66 Mb.
оставить комментарий
страница6/8
Дата28.09.2011
Размер1,66 Mb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8
плохо
  1
хорошо
  1
отлично
  15
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх