Термообработка чугуна и ХТО стали
Информация - Разное
Другие материалы по предмету Разное
Термообработка чугуна и ХТО стали
1. Термическая обработка чугуна
термическая обработка чугун
В машиностроении в большом количестве применяется литейный чугун различных марок, в том числе легированный хромом, никелем, марганцем и другими элементами.
Легирование позволяет значительно улучшить механические свойства и получить чугун с особыми свойствами (кислотоупорный, немагнитный). Высокую прочность достигают также модифицированием расплава магния с добавками, что дает возможность получить шаровидный графит.
Закалка и отпуск отливок из модифицированного чугуна позволяют получить механические свойства на чугуне, немного уступающие свойствам углеродистой стали. Закалке можно подвергать также серые перлитные чугуны с благоприятной формой графита.
Закалка - это нагрев до температуры аустенизации, выдержка и охлаждение в воде или масле. После закалки назначается отпуск для снятия напряжений и формирования заданной твердости.
Чаще других видов термической обработки для чугунных отливок применяют отжиг. Отжиг - это нагрев отливки до определенной температуры (часто выше критической), выдержка и охлаждение вместе с печью.
Применяя отжиг, можно:
устранить внутренние напряжения в отливках iелью предохранения от коробления и растрескивания;
устранить отбел (зона iементитом под литейной коркой) iелью снижения твердости и улучшения обрабатываемости на режущих станках;
изменить структуру металлической основы чугуна для понижения твердости и улучшения обрабатываемости;
получить ковкий чугун путем полной или частичной графитизации и окисления углерода в белом чугуне.
С помощью термической обработки для получения ковкого чугуна можно изменять структуру металлической основы, количество и характер графитовых включений. При отжиге связанный углерод в цементите белого чугуна полностью графитизируется (ферритный ковкий чугун) или частично окисляется, частично графитизируется и остается в перлите (перлитный ковкий чугун) (рисунок 1.1).
а - отжиг на перлитную основу;
б - отжиг на ферритно-перлитную основу;
в - отжиг на ферритную основу.
Рисунок 1.1 - График термической обработки для получения ковкого чугуна
В связи с тем, что отжиг обычный представляет собой очень длительный процесс, iелью экономии времени назначают иногда изотермический отжиг.
Изотермический отжиг заключается в нагреве до температуры
аустенизации, выдержке при этой температуре до полного завершения фазовых превращений и перенесении изделий в соляную ванну или печь с температурой на 120...180 С ниже Аt, где осуществляется выдержка до полного распада аустенита. Этот вид отжига не только экономичен, но и дает более стабильные результаты, так как температуру контролировать легче, чем скорость охлаждения.
2. МИКРОСТРУКТУРА И СВОЙСТВА СТАЛЕЙ ПОСЛЕ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
.1 Цементация
Цементация - это диффузионное насыщение поверхности детали углеродом iелью повышения твердости, износостойкости, контактной прочности, усталостной прочности.
Этот процесс проводится при температурах выше точки АС3 (930 - 950 оС), когда аустенит устойчив и растворяет углерод в больших количествах. В качестве карбюризатора применяются природный газ, керосин, пиробензол, древесный уголь и другие богатые углеродом вещества. Детали изготавливают из качественных низкоуглеродистых ( 0,25 % С) или низкоуглеродистых легированных сталей, которые не закаливаются, чтобы сердцевина оставалась вязкой.
Время выдержки зависит от того, какой глубины слой необходимо получить. В обычных камерных или шахтных печах образуется за один час приблизительно 0,1 мм слоя.
Оптимальное содержание углерода на поверхности после процесса - 0,8-1,0 % во избежание хрупкости из-за цементита вторичного.
Диаграмма Fe - Fe3C и график изменения твердости по глубине (после закалки) представлены на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 - Зависимость твердости от содержания углерода по глубине цементованного слоя
Закалка назначается неполная, и затем - низкий отпуск. В легированных сталях сердцевина частично подкаливается, но HRС ее в два раза ниже по сравнению с поверхностью.
.2 Азотирование
Азотирование заключается в насыщении поверхности деталей азотом в среде диссоциированного аммиака при температурах от 500 до 1200 оС. Чаще применяют низкотемпературное азотирование, так как при этом меньше вероятность деформации. В результате азотирования сталь приобретает на поверхности высокую твердость, не изменяющуюся при нагреве до 450 оС, низкую склонность к задирам, износостойкость и коррозионную стойкость. Азотировать можно любые стали и многие сплавы.
Первоначально при небольших выдержках на поверхности образуется азотистый феррит (a-фаза с 0,11 % N) и повышается только коррозионная стойкость; при азотировании легированных сталей образуется a-фаза, g-фаза - твердый раствор на основе нитрида Fe и N, e-фаза - твердый раствор азота в нитриде Fe2N с ромбической решеткой и HV = 11000 - 12000 МПа при выдержке 30 - 36 часов на поверхности - сплошной слой нитридов.
Обычно азотируют среднеуглеродистые легированные стали (38ХМЮА, 40ХНМ и др.). Детали перед этим подвергают улучшению.
Диаграмма состояния Fe - N и изменение содержания азота по толщине слоя показаны на р