Химико-термическая обработка

Основана на диффузионном насыщении при повышенных температурах поверхности стальных изделий следующими химическими элементами:

1) Азот

2) Углерод

3) Алюминий

4) Хром

5) Кремний

6) Бор

 

При химико-термической обработки осуществляются процессы диффузии, адсорбции, диссоциации.

Диффузия – проникновение атомов насыщающего элемента в металл.

Адсорбция – протекает на границе газ-металл, заключается в растворении активных атомов диффундирующего элемента и поглощении его поверхностью металла.

Диссоциация – обработка, при которой аммиак диссоацирует ^_~. Происходит распад и образование активных металлов диффундирующего элемента.

 

Длительность обработки зависит от температуры, концентрации.

 

Разновидности:

1) Цементация. Процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом. Процесс основан на способности углерода растворяться в гамма-железе.

Получают высокую твёрдость при сохранении мягкой и вязкой сердцевины, что повышает износоустойчивость и предел

Длительность зависит от температуры, состава карбюризатора.

Существует три вида цементации:

1. в твёрдом карбюризаторе

2. в жидком

3. в газообразном ^_~

При твёрдой цементации детали помещают в металлический контейнер, наполненный карбюризатором. Подвергают нагреву в цементационной печи. В качестве карбюризатора используют размолотый уголь, с различными добавками.

Температуру нагрева выбирают из диаграммы состояния выше точки на 30-35 градусов (900-950 градусов). От 5 до 20 часов.

 

При газовой цементации карбюризатором является газообразные углеводороды (угарный газ, метан, пропан и т.п.). Деталь помещают в специальные муфельные печи, через которые пропускают газ. Время обработки уменьшается, до трёх часов. Температура тоже 900 градусов.

 

Жидкий процесс проводят в расплавах солей, состоящая из 80% углекислого натрия, 15% поваренной соли, 5% карбида кремния. Температура тоже 900 градусов. Время уже около 40 минут. Такой обработке подвергают только мелкие детали.

 

2) Азотирование – насыщение азотом поверхностного слоя. Азотированием обрабатывают детали, которые работают при высоких температурах. Ещё обрабатывают легированные стали.

Такую обработку производят после механической и термической обработки.

После такой обработки печь с деталью медленно охлаждают. Допускается шлифование изделий после азотирования.

 

Используется также декоративное азотирование, взамен хромирования и никелирования.

 

3) Цианирование – процесс одновременного насыщения поверхности углеродом и азотом. В качестве карбюризатора используют цианистые соли при твердом цианировании, а при газообразном – смесь из цементирующего газа и аммиака. Температура 800 градусов, слой до 0,6 мм.

 

4) Диффузионная металлизация. Процесс насыщения поверхности сталей каким-либо металлом или другим элементом. Для этого применяют хромирование, алитирование (алюминием), силицирование (кремнием), борирование (бором). Может производиться в твёрдых, жидких и газообразных средах.

Жидкая диффузионная металлизация – погружение детали в расплав металлизатора.

Газовая – различными хлоридами металлов.

При хромировании достигается высокая поверхностная твёрдость, сопротивление износу, повышенная коррозионная стойкость до 800 градусов. Различают твердое, жидкое и газовое хромирование. Процесс в печах при температуре 1100 градусов, в течении 15 часов.

 

Алитирование – насыщение поверхностного слоя металла алюминием для повышения окалиностойкости (стойкость коррозионная при высоких температурах). Алитированные детали из малоуглеродистых сталей используются вместо дорогостоящих высокоуглеродистых сталей. Различают твердое, жидкое и газовое алитирование. При температуре 1000 градусов, в течении 12 часов.

 

 

20.Корозионно-стойкие стали и сплавы.

 

 

Поверхностное разрушение металла под воздействием внешней среды называется коррозией. Чистое железо и низколегированные стали неустойчивы против коррозии в атмосфере, в воде и во многих других средах, так как образующаяся пленка окислов недостаточно плотна и не изолирует металл от химического воздействия среды. Некоторые элементы повышают устойчивость стали против коррозии, и таким образом можно создать сталь (сплав), практически не подвергающуюся коррозии в данной среде.

При введении таких элементов в сталь (сплав) происходит не постепенное, а скачкообразное повышение коррозионной стойкости. Не вдаваясь в подробности явлений, связанных с процессами коррозии и коррозионным разрушением, укажем, что введение в сталь более 12 % хрома делает ее коррозионно-стойкой в атмосфере и во многих других промышленных средах. Сплавы, содержащие меньше 12 % хрома, практически в столь же большой степени подвержены коррозии, как и железо. Сплавы, содержащие более 12 ÷ 14 % Cr, ведут себя как благородные металлы: обладая положительным потенциалом, (рис. 1), они не ржавеют и не окисляются на воздухе, в воде, в ряде кислот, солей и щелочей.