Свойства строительных материалов, чугуна и стали
Контрольная работа - Разное
Другие контрольные работы по предмету Разное
гать её отпуску с целью сохранения сжимающих напряжений, возникающих при закалке и способствующих повышению усталостной прочности. Для повышения усталостной прочности цементованных деталей их после закалки и отпуска подвергают наклёпу дробью, что создаёт дополнительные сжимающие напряжения. Усталостная прочность и долговечность таких конструкций значительно повышается.
Процесс газовой цементации интенсифицируется путём повышения температуры до 100 - 1050 и нагрева с помощью индукционного тока частотой 2 500 - 8 000 Гц (индукционный нагрев). Процесс насыщения углеродом при индукционном нагреве ускоряется в несколько раз. Так при нагреве с помощью машинного генератора (2000 Гц) при температуре 1050 науглероженный слой глубиной 0,8 мм получается за 25 мин.
Исследования показали, что качество химико-термически упрочненного слоя зависит не только от степени насыщения углеродом и азотом закалки и отпуска, но и от окисления элементов, входящих в состав стали в процессе науглероживания. Явление внутреннего окисления связано с диффузией кислорода в сталь и наличием в атмосфере СО2 и паров Н2О, вызывающих образование окислов легирующих элементов. Процесс происходит в три фазы:
.Образование атомарного кислорода;
.Диффузия его в кристаллическую решётку;
.Окисление легирующих элементов.
В зарубежной практике (ноу - хау Германии) существуют процессы, применяемые в комплексе с другими, которые заканчиваются газовой цементацией деталей и конструкций. Они называются гомогенной и реставрационной цементацией. Суть процессов заключается в том, что гомогенная цементация применяется для деталей, изготовляемых штамповкой из листовой стали с содержанием углерода около 0,1% (автомобилестроение), а реставрационная цементация применяется при производстве деталей высадкой в холодном состоянии. Детали, изготовленные холодной штамповкой, подвергаются газовой цементации с автоматическим регулированием содержания углерода по всему сечению конструкции до любого заданного с последующей закалкой в различных средах. Если детали изготовляются высадкой, то металл в штангах предварительно обезуглероживают, а затем после высадки уже готовые детали подвергают газовой цементации. Качество деталей и конструкций после закалки и отпуска получается очень высоким.
Азотирование.
Азотирование производится в атмосфере азота при температуре 480 - 650. Железо при этой температуре находится в ?-состоянии (см. Диаграмму). Растворимость азота при температуре азотирования достигает 0,42%. Обычно атмосферный газ - аммиак NH3.
Азотирование придаёт поверхности стальных изделий исключительно высокую твёрдость, сохраняющуюся при нагреве до 600 - 650, износоустойчивость, повышает предел усталости и сопротивление коррозии в атмосфере воды и её паров.
Механизм образования азотированного слоя:
При взаимодействии азота с металлом образуется группа соединений - нитридов. Реакция заключается в образовании азотистого феррита и азотистого аустенита.
В системе железо - азот (рис.30.2) образуются следующие фазы:
.твёрдый раствор азота в ?-железе; концентрация азота в ?-фазе составляет при эвтектоидной температуре (5910) 0,42%, снижаясь до 0,015% при нормальной комнатной температуре;
2.?-фаза - твёрдый раствор на базе нитрида железа Fe2N (5.5 - 5.95% N2);
3.?-фаза - твёрдый раствор на базе нитрида Fe4N (8 - 11.2 N2); предельное содержание азота в ?-фазе (11,2%) отвечает нитриду железа Fe2N.
При температуре 5910 существует ?-фаза, которая представляет собой твёрдый раствор азота в ?-железе. При 5910 ? -фаза претерпевает эвтектоидный распад. Азотистый эвтектоид, напоминающий во многом перлит, содержит 2,35% азота и состоит из смеси ?- и ?-фаз.
строительный материал твердость чугун
Рис. 30.2 Диаграмма состояния Fe - N2.
Азот растворяется и в ?- и ?-железе (аустените). Однако значительное количество азота может быть поглощено стальной поверхностью лишь в тех случаях, когда он находится в атомарном состоянии и является продуктом распада аммиака. Аммиак при температуре азотирования диссоциирует по реакции:
2NH3 ? 2N + 6H.
Образовавшийся атомарный азот и диффундирует в сталь. При диффузии азота в железо имеет место последовательное образование фаз, идущее по диаграмме состояния (рис. 30. 2.) от меньших концентраций в сторону больших концентраций азота.
Схема установки для азотирования представлена на рис 30.3.
Рис 30.3 Схема установки для азотирования стали.
Аммиак из баллона 1 через редуцирующее устройство 2 поступает в осушитель 3 и далее через счётчик газа 4 - в печь 6. Из печи диссоциированный аммиак поступает в сосуд с водой. Для контроля процесса установлен водяной манометр 9 и диссоциометр 10. При помощи диссоциометра контролируется степень диссоциации аммиака в печи. При температуре азотирования 500 - 5200 степень диссоциации устанавливают 15 - 25%, а при 600 - 6500 - 40 - 50%. Для контроля температуры установлена термопара 7.
Процесс весьма длителен - до 70 часов.
Процесс завершается охлаждением изделий на воздухе.
Азотированию обычно подвергают легированные стали, содержащие алюминий, хром, молибден и другие элементы. С легирующими элементами азот образует нитриды типа AlN, CrN, Cr2N, MoN, Mo2N и др.
Так, хром повышает прочность сердцевины, никель повышает вязкость, молибден измельчает зёрна аустенита, алюминий образует алюминаты и повышает твёрдость. Содержание алюминие не должно превышать 0,5% во избежание хрупкости азотирова?/p>