Азотирование - раздел Промышленность, Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов Азотированием Называется Хто, При Которой Поверхностный Слой Детали Насыщаетс...
Азотированием называется ХТО, при которой поверхностный слой детали насыщается азотом. Процесс осуществляется в атмосфере аммиака, который при нагревании разлагается. При этом увеличиваются не только твердость и износостойкость, а также предел выносливости и коррозионная стойкость в таких средах, как воздух, вода, пар и т. д.
Азотирование широко применяется для зубчатых колес, цилиндров мощных двигателей, многих деталей станков и других изделий.
В зависимости от условий работы деталей различают две разновидности процесса: для повышения поверхностной твердости и износостойкости, а также для улучшения коррозионной стойкости (антикоррозионное).
Продолжительность процесса в обоих случаях зависит от требуемой толщины азотированного слоя. Чем выше температура насыщения, тем ниже твердость и больше его глубина. Снижение твердости насыщаемого слоя связано с коагуляцией частиц нитридов легирующих элементов.
В первом случае детали насыщают азотом при 500 – 520°С, процесс продолжается от 24 до 90 ч (скорость составляет около 0,01 мм/ч). Содержание азота в поверхностном слое достигает 10 – 12 %, толщина - порядка 0,3 - 0,6 мм, твердость доходит до 1000 – 1200 единиц HV. Для ускорения процесса его проводятдвух ступенчато: вначале при 500 – 520°С, а затем при 560 – 600°С. Последующее охлаждение осуществляют вместе с печью в потоке аммиака.
Рис. 46 Диаграмма состояния Fe-N и строение азотированного слоя.
Во втором случае азотирование проводят при 650 – 700 °С. Скорость диффузии увеличивается, продолжительность процесса сокращается до нескольких часов. На поверхности изделий образуется слой толщиной 0,01 - 0,03 мм, который обладает высокой коррозионной стойкостью. Для сокращения длительности процесса применяют азотирование в плазме тлеющего разряда.
Механизм процесса в обоих способах описывается следующими превращениями, включающими диссоциацию аммиака и поглощение атомарного азота железом:
2NH3 ® ЗН2 + 2Nат
Nат ® Fea ® Fea(N) ® g'(Fe4N) ® e(Fe2-3N)
Азотированный слой на железе (рис.46) состоит из нитридной зоны, представляющей собой смесь твердых растворов на основе нитридов железа Fe2-3N (e, 8,0 - 11,2 % N2) и Fe4N (g’, 5,60 - 5,95 % N2), и подслоя азотистого феррита (a), в котором при охлаждении выделяется нитрид железа Fe4N. При азотировании выше 600 °С между нитридным слоем и a-фазой образуется слой азотистого аустенита (g).
Насыщению азотом подвергают среднеуглеродистые легированные стали, содержащие хром (Сг), молибден (Мо), ванадий (V), вольфрам (W) и алюминий (А1) и приобретающие особо высокую твердость и износостойкость. При этом образуются нитриды Сг2N, Mo2N, VN и др., которые, выделяясь в a-фазе (азотистом феррите) в дисперсном виде, препятствуют движению дислокаций и тем самым повышают твердость азотированного слоя. Наиболее сильно это делают нитриды ванадия, хрома, молибдена, а также алюминий, который растворяется в g'-фазе.
Если главными требованиями, предъявляемыми к азотированному слою, является высокая твердость на поверхности до HV 1200 и износостойкость, то применяют сталь 38Х2МЮА (0,35 - 0,42%С, 1,35 - 1,65 % Сг, 0,70 - 1,10 % А1 и 0,15 - 0,25 % Мо). Молибден устраняет отпускную хрупкость в сплаве. В настоящее время для азотирования широко используют и другие конструкционные легированные стали.
В процессе насыщения азотом немного изменяются размеры изделия из-за увеличения объема поверхностного слоя. Деформация возрастает при повышении температуры азотирования и увеличении трещины слоя.
В последние годы получило распространение азотирование при 570°С в атмосфере, содержащей 50 % объемн. эндогаза и 50 % NH3 или 50 % СН4 и 50 % NH3, а также в расплавленных солях (55 % NH2CO + 45 % Na2CO3), через которые пропускается сухой воздух (соли расплавляют в титановых тиглях). В результате такой обработки на поверхности образуется тонкий слой карбонитрида Fe2-3 (N, С), обладающий высокой твердостью (HV 600 - 1200) и износостойкостью. Такая обработка повышает предел выносливости.
Азотирование – завершающая операция при изготовлении деталей. Они подвергаются ей после окончательной механической и термической обработок – закалки с высоким отпуском. После этого в изделиях формируется структура сорбита, которая сохранится в его сердцевине и после насыщения и обеспечит ему повышенную прочность и вязкость. Такие детали имеют серый цвет.
Сравнивая цементацию и азотирование, можно отметить следующее: продолжительность первого вида обработки меньше; упрочненный слой получается более глубоким и допускает большие удельные давления при эксплуатации; твердость науглероженного слоя в 1,5 - 2,0 раза меньше и сохраняется при нагреве только до 180 – 125°С, в то время как азотированный удерживает твердость до 600 – 650°С.
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ... ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ... САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Азотирование
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов
Железоуглеродистые сплавы – стали и чугуны – важнейшие металлические сплавы современной техники. Производство чугуна и стали по объему превосходит производство всех других металлов вместе взятых бо
Компоненты в диаграмме железо- углерод
Компонентами в сплавах железа с углеродом являются металл железо и неметалл углерод.
В промышленности чистое железо практически не используется, а наиболее широко применяются его сплавы. О
Структурные составляющие системы железо-углерод
Твердые растворы внедрения углерода и других примесей в a-железе называют ферритом, а в g-железе – аустенитом.
Феррит получил свое название от латинского наименования железа – «Ferrum». Ра
Кристаллизация стали
Первичная кристаллизация стали в зависимости от содержания углерода происходит по-разному. При содержании углерода от 0 до 0,5% из жидкости начинает выделяться феррит, а при содержании углерода от
Влияние постоянных примесей на структуру с свойства стали.
К постоянным примесям относятся Mn, Si, S, P и газы O, N, H. Верхний предел присутствия S, P ограничивается 0,05%, Mn, Si – 0,08%.
Марганецвводят в сталь для раскисления, т.е
Влияние углерода на свойства стали
Углерод – не случайная примесь, а важнейший компонент углеродистой стали, от количества которого завичсят ее свойства.
Применение сталей
Конструкционные углеродистые стали. На долю углеродистых сталей приходится 80% от общего объема производства стали. Эти стали дешевы и сочетают удовлетворительные механические свой
Структура, свойства и применение чугунов
Чугуны – это сплавы на основе железа, содержащие от 2 до 5 % углерода, а также марганец, кремний и вредные примеси. Это литейный и передельный материал.
Допустимые кол
Виды термической обработки металлов.
Свойства сплава зависят от его структуры. Основным способом, позволяющим изменять структуру, а, следовательно, и свойства является термическая обработка.
Основы термической обработки разра
Закалка
Закалка – термообработка, которая проводится для сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии при нагреве и охлаждении, с целью повышения твердости и прочности путем образования не
Старение
Старение - термообработка, которая применяется к сплавам, которые были подвергнуты закалке без полиморфного превращения. Пересыщенный твёрдый раствор в таких сплавах термодин
Химико-термическая обработка
Химико-термической обработкой называют процессы, приводящие к диффузионному насыщению поверхностного слоя различными элементами.
Химико-термическая обработка включает в себя одновременное
Термомеханическая обработка
Термомеханическая обработка – вид термической обработки, включающий в себя операцию пластической деформации, которая создавая повышенную плотность дефектов кристаллического строения, влияет тем
Основные фазовые превращения при термообработке стали
Основой для изучения термической обработки стали является диаграмма железо – углерод (область сталей).
При рассмотрении разных видов термообработки железо-углеродистых спла
Превращение аустенита в перлит
При охлаждении стали с содержанием углерода 0,8% ниже А1 происходит распад аустенита с содержанием углерода 0,8% на феррит с содержанием 0,01%С и цементит с содержанием углерода 6,67%. В
Превращения мартенсита в перлит при отпуске
Отпуском называют термическую операцию, заключающуюся в нагреве закаленной стали до температуры ниже Аc1, с последующей выдержкой и охлаждением с заданной скоростью. В пр
Отжиг стали
Отжиг стали– термическая обработка, заключающаяся в нагреве металла до определенной температуры, выдержки и охлаждении с отключенной печью (т.е. с минимально возможной скоростью
Отжиг доэвтектоидной стали.
Для доэвтектоидной стали применяют следующие виды отжига:
-полный;
-изотермический;
-нормализация;
-патентирование.
Отжиг заэвтектоидной стали.
Для заэвтектоидной стали применяют неполный отжиг и нормализацию.
Неполный отжиг.Заэвтектоидные стали подвергают неполному отжигу, так как полный отжиг приводит к появлени
Закалка стали
Закалка – это термическая операция, которая заключается в нагреве сплава до температуры выше критических точек и охлаждении с высокой скоростью. В зависимости от того происходит ли
Отпуск стали.
Закаленная сталь очень твердая, но она хрупкая, у нее низкая пластичность и большие внутренние напряжения. В таком состоянии изделие не работоспособно, не надежно в эксплуатации. Поэтому для уменьш
Способы закалки стали.
Выбор того или иного способа охлаждения при закалке определяется во-первых получением наибольшей прокаливаемости и во-вторых минимальным уровнем остаточных внутренних напряжений, чтобы уменьшить ко
Обработка стали холодом.
Обработку стали холодом применяют для уменьшения количества остаточного аустенита в закаленных высокоуглеродистых сталях. При охлаждении до -70..-1900С остаточный аустенит превращается в
Закалка с самоотпуском.
При сквозной прокаливаемости все точки детали имеют практически одинаковую твердость. Однако, для ударного инструмента типа зубил, долот, штампов необходимо иметь высокую твердость рабочей поверхно
Поверхностная закалка
Для некоторых деталей при эксплуатации необходима высокая твердость и износостойкость поверхности в сочетании с хорошей вязкостью в сердцевине. Это касается деталей, работающих в ус
Прокаливаемость и закаливаемость стали.
Прокаливаемость важнейшая характеристика стали, определяющая выбор марки стали в зависимости от размеров закаливаемой заготовки.
Закаливаемость стали характеризует твердость правильно зака
Термомеханическая обработка стали.
Термомеханическая обработка включает в себя пластическую деформацию, которая влияет на формирование структуры во время термического воздействия на металл. Пластическая деформация изменяет характер
Цементация
Цементацией называется процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом с целью повышения работоспособности деталей металлургических машин (всевозможные шестерни, зубчатые муфты и втулки, паль
Нитроцементация
Нитроцементацией называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при 840 – 860°С в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и амм
Цианирование
Цианированием называют также совместное насыщение поверхности стали углеродом и азотом вследствие окисления расплавленных цианистых солей при нагревании до 820 – 960 °С.
Для получения слоя
Сульфоазотирование
Сульфоазотирование применяют для улучшения приработки, повышения износостойкости и противозадирных свойств, особенно при «сухом» и «полусухом» трении, применяют сульфоазотирование, т. е. одновремен
Борирование
Борирование стали - химико-термическая обработка насыщением поверхностных слоев стальных изделий бором при температурах 900...950°С. Цель борирования - повышение твердости, износостойкости и некото
Силицирование
Силицирование - поверхностное или объёмное насыщение материала кремнием. Силицирование производится обработкой материала в парах кремния, образующихся при высокой температуре над кремниевой засыпко
Диффузионное насыщение металлами
Насыщение поверхности стали металлами в ходе их высокотемпературной химико-термической обработки в соответствующих насыщающих средах называется диффузионной металлизацией. Целью такого вида химико-
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов