План лекции

1 Организационная часть лекции: принимается рапорт о готовности слушателей к занятию, отмечаются в журнале отсутствующие (время 3-5-мин)

2 Вступление (5 мин)

Вопросы лекции:

1 Сущность и этапы ХТО (20 мин)

2 Виды ХТО (15 мин)

3 Сущность процесса цементации (20 мин)

4 Сущность и назначение азотирования, борирования, алитирования (15 мин)

ВСТУПЛЕНИЕ

Химико-термическая обработка по сравнению с поверхностной закалкой, например высокочастотной, обладает некоторыми особенностями и преимуществами (уступая поверхностной закалке в производительности): 1 Независимость от внешней формы изделия. С одинаковым успехом можно обрабатывать и сложные, и простые по форме изделия, получая по всей поверхности упрочненный слой одинаковой толщины. 2 Большее различие между свойствами сердцевины и поверхности, чем при поверхностной закалке. При химико-термической обработке разница в свойствах определяется различием в строении в составе, а при поверхностной закалке – только различием в строении. 3 Последствия перегрева поверхности могут быть устранены последующей термической обработкой, тогда как при поверхности закалке перегрев не может быть устранен, так как она является последней операцией.

Вопрос №1. Сущность и этапы химико-термической обработки

Химико-термической обработкой (ХТО) называют обработку, заключающуюся в сочетании термического и химического воздействия с целью изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя детали в необходимом направлении. При этом происходит поверхностное насыщение металлического материала соответствующим элементом (C, N, B, Al, Cr, Si, Ti и др.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды (твердой, газовой, паровой, жидкой) при высокой температуре.

При ХТО одновременно протекают несколько процессов:

1 – диссоциация – образование в окружающей среде (или в отдельном реакционном объеме) диффундирующего элемента в атомарном (ионизированном) состоянии; концентрация его в насыщающей среде должна быть достаточно высока для протекания химических реакций;

2 – адсорбция атомов (ионов) на поверхность металла с образованием химических связей между ионами насыщающего элемента и основного металла (хемосорбция); может проходить только в том случае, если диффундирующий элемент образует с основным металлом стали или сплава твердый раствор или химическое соединение;

3 – диффузия адсорбированных атомов от поверхности в глубь обрабатываемого металла (изделия). В результате образуется диффузионный слой, на поверхности которого концентрация диффундирующего элемента наибольшая; по мере удаления от поверхности концентрация падает (рис. 1), глубина проникновения (у на рис.1) будет представлять собой толщину слоя.

Рисунок 1 – Изменение концентрации диффундирующего элемента по глубине

Если насыщающий элемент В образует с металлом А систему сплавов с ограниченной растворимостью и с химическими соединениями (рис. 2, а), то строение слоя будет определяться изотермическим разрезом диаграммы состояния этой системы при температуре диффузионного насыщения.

В этом случае образуется многослойный диффузионный слой, причем на границе раздела слоев концентрация изменяется скачкообразно.

Толщина диффузионного слоя зависит от температуры и продолжительности насыщения. (рис. 3).

Рисунок 2 – Система сплавов с ограниченной растворимостью и