- •Дефекты кристаллического строения металлов.
- •4. Объёмные дефекты.
- •Фазовый состав сплавов.
- •Правило фаз (закон Гиббса) и правило определения состава и количества фаз (правило отрезков).
- •Р авновесная диаграмма состояния сплавов, образующих твердые растворы с неограниченной растворимостью.
- •Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых ограниченно растворимы в твердом состоянии и образуют эвтектику.
- •Компоненты и фазы в системе железо-углерод.
- •Диаграмма Fе – Fе3с. Основные области и линии
- •Фазы и структуры углеродистых сталей в твердом состоянии.
- •Разновидности чугунов и их свойства.
- •Основные цели термической обработки металлических сплавов.
- •Отжиг 1 -го рода для уменьшения напряженней
- •Рекристаллизационный отжиг. Влияние нагрева на структуру и свойства деформируемого металла.
- •Отжиг 2-го рода. Фазовые превращения при нагреве сталей.
- •Аустенитное зерно.
- •Превращение (распад) аустенита при медленном охлаждении.
- •Диаграмма изотермического распада аустенита эвтектоидной стали.
- •Термокинетическая диаграмма распада аустенита (непрерывное охлаждение),
- •Отжиг 2-го рода доэвтектоидных сталей.
- •Сфероидизирующий отжиг заэвтектоидных сталей (инструментальный).
- •Закалка сталей. Условия проведения закалки.
- •Мартенсит. Изменение свойств при закалке на мартенсит.
- •Температуры мартенситного превращения
- •Изменение свойств стали при закалке на мартенсит
- •Способы закалки. Дефекты закалки
- •Бейнитное превращение. Механические свойства стали с бейнитной структурой.
- •Отпуск закаленных сталей, его параметры.
- •Структура и свойства отпущенной при разных температурах стали.
- •Прокаливаемость стали. Влияние прокаливаемости на свойства стали.
- •Химико-термическая обработка сталей и ее назначение. Основные методы насыщения и стадии хто.
- •Цементация сталей. Механизм образования, строение и свойства цементованного слоя.
- •Способы цементации.
- •Термическая обработка цементованных изделий.
- •Контроль качества цементованных изделий.
- •Нитроцементация и цианирование. Особенности совместной диффузии в стали с и n.
- •Структура и свойства нитроцементованного слоя. Дефекты нитроцементации.
- •Азотирование стали. Формирование диффузионного слоя и его строение.
- •Легированные стали. Цели легирования. Маркировка.
- •Влияние легирующих элементов на полиморфное превращение железа. Фазы в легированной стали.
- •В свободном состоянии.
- •В форме растворов в железе.
- •Влияние легирующих элементов на превращения в сталях.
- •Классификация легированных сталей.
- •Машиностроительные (конструкционные) стали.
- •Требования предъявляемые к подшипникам. Классификация подшипниковых сталей.
- •Улучшаемые конструкционные легированные стали.
- •Пружинные конструкционные стали.
- •Высокопрочные конструкционные стали.
- •Износостойкая аустенитная сталь.
- •С тали для строительных конструкций.
- •Дефекты легированных сталей.
- •Коррозионностойкие стали ферритного, мартенситного и аустенитного класса.
- •Инструментальные материалы. Стали для режущего инстумента.
- •Быстрорежущие стали. Термическая обработка быстрорежущих сталей.
- •Спеченные твердые сплавы.
- •Стали для измерительных инструментов.
- •Штамповые стали.
- •Полиморфизм металлов.
- •54.Постоянные примеси сталей
- •56. Обратимая и необратимая отпускная хрупкость.
- •57. Классификация алюминиевых сплавов.
- •58. Деформируемые алюминиевые сплавы и их термическая обработка.
- •59. Литейные и ковочные алюминиевые сплавы.
- •60. Спеченные алюминиевые сплавы.
- •61. Титан и его сплавы. Термическая обработка титановых сплавов.
- •62. Медь и её сплавы. Общая характеристика и классификация медных сплавов.
- •63. Бронзы – состав, свойства.
- •64. Латуни – состав, свойства.
- •65. Характеристика и классификация композиционных материалов.
Химико-термическая обработка сталей и ее назначение. Основные методы насыщения и стадии хто.
Химико термическая обработка (ХТО)
ХТО сочетает термическое и химическое воздействие с целью изменения химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя металла или сплава. ХТО осуществляется в результате диффузионного насыщения сплавов неметаллами - углеродом, азотом, бором, или металлами – алюминий, хром, при определённой температуре в активной среде.
Основные параметры процесса насыщения:
Температура
Время выдержки
Характер насыщающей среды
Для повышения долговечности наиболее ответственных деталей машин используются процессы цементации (науглероживания), нитро цементации (насыщения углеродом и азотом одновременно), азотирования (насыщение азотом), борирования. Эти процессы применяют для деталей авто, тракторов, станков и так далее с целью упрочнения их поверхности, так как большинство деталей машин работают в условиях износа, то есть циклических нагрузок, коррозий, при которых максимальные напряжения возникают в поверхностном слое металла.
Основные метода насыщения, применяемые при ХТО
1. Насыщение из порошковых смесей. Насыщаемая среда – твёрдые частицы небольшого размера. Технология данного метода простая. Применяется этот метод в мелкосерийном производстве для проведения цементации, алитирования (алюминием), хромирования и для многокомпонентного насыщения металлами.
2. Прямоточный диффузионный метод насыщения из газовых сред. Главный компонент – природный газ. Данный метод позволяет регулировать состав (активность) насыщающей среды. Широко применяется в крупносерийном производстве для цементации, нитро цементации и азотирования. Газовый метод обеспечивает высокое качество диффузионного слоя обрабатываемых деталей.
3. Диффузионное насыщение из расплавов металлов или солей металлов содержащих диффундирующий (насыщающий) элемент (с электролизом или без него). Диффузионное насыщение алюминием иногда производится из расплава алюминия. Иногда одновременное насыщение углеродом и азотом производят в расплавах цианистых (NaCN) солей. Борирование с электролизом – используется для пальцев, объединяющие ячейки гусениц.
4. Диффузионное насыщение из паст. Применяется для местного упрочнения поверхности, при обработки крупногабаритных деталей. Этот метод не всегда обеспечивает получения равномерной толщины слоя и высокого его качества.
Выбор способа насыщения производят в соответствии с видом производства детали, габаритов обрабатываемых изделий, требуемой толщиной слоя и требуемыми механическими свойствами детали.
ХТО включает три основные взаимосвязанные стадии:
1. Реакции в насыщающей среде. На данной стадии происходит 2 процесса: образование активных атомов в насыщающей среде и их диффузия к поверхности обрабатываемых деталей.
2. Реакция на границе фаз. Здесь будет происходить адсорбция – поглощение образовавшихся активных атомов поверхностью насыщения. При адсорбции происходит взаимодействие между атомами насыщающего элемента и обрабатываемой поверхности.
3 . Диффузия – перемещение адсорбированных атомов от поверхности вглубь деталей. По мере накопления атомов диффундирующего элемента на поверхности насыщения возникает диффузионный поток от поверхности вглубь обрабатываемого металла. Этот процесс возможен при условии растворимости диффундирующего элемента в обрабатываемом сплаве и достаточно высокой температуре.
При ХТО скорость процесса насыщения определяется скоростью диффузии и все факторы, влияющие на скорость диффузии будут ускорять процесс насыщения и сокращать длительность (время насыщения). Факторы: температура, градиент концентрации, структурные дефекты, кристаллические решётки растворителя и диффундирующего элемента, состав сплавов и среды для насыщения.
В результате всех перечисленных процессов, особенно развития процесса диффузии, происходит образование диффузионного слоя, который отличается от исходного по химическому составу.
Рассмотрим график насыщения стали углеродом. Х0 – общая толщина диффузионного слоя, и отличается от исходного состава по содержанию насыщающего элемента. От х0 и далее, где концентрация сплава постоянна и соответствует исходной концентрации, называется сердцевиной. Т.е. в результате диффузии соответствующего элемента (углерод), образуется поверхностный слой, в котором концентрация диффундирующего элемента уменьшается от поверхности к сердцевине.
Изменение состава поверхностного слоя приводит к изменению его структуры и свойств. Часто в качестве контрольного параметра используется не общая толщина слоя, а, так называемая, «эффективная толщина слоя», которая определяется установленным значением базового параметра. В качестве базового параметра может быть принята концентрация диффундирующего элемента, твёрдость или структура.