35. Поверхностное упрочнение стали

Одним из способов поверхностного упрочнения стальных деталей является поверхностная закалка.

В результате поверхностной закалки увеличивается твердость поверхностных слоев изделия с одновременным повышением износостойкости и предела выносливости.

Основные методы поверхностного упрочнения можно разделить на три группы: 

1. Механические — пластическое деформирование поверхностных слоев, создание наклепа;

Основные способы поверхностного упрочнения наклёпом: дробеструйная обработка (~0,7мм) Дробеструйная обработка осуществляется металлической дробью фракция которой 8, 10, и 15 мм. Дробь разгоняется лопастным колесом и со скоростью порядка 100м/с ударяется об обрабатываемую поверхность. В результате обработки с поверхности снимается не нужное покрытие. Глубина снимаемого покрытия зависит от скорости прохождения обрабатываемого участка дробеструйной машиной.

    Снятое измельченное покрытие, под воздействием разряжения промышленного пылесоса, вместе с дробью поднимаются к сепаратору где дробь отделяется от снятого покрытия и попадает обратно в бункер, а воздух проходя через фильтры пылесоса очищается от мусора и попадает обратно в окружающую среду.

, обкатка и чеканка (пара миллиметров).

2. Термические — поверхностная закалка;

Наиболее распространена ТВЧ и газопламенная закалка. ТВЧ подвергаются коленчатые валы, распределительные вилки и др. детали машин, изготавливаемые из углеродистых и легированных сталей, содержащих 0,4-0,6% С. Получаемая структура –мелкоигольчатый мартенсит отпуска. Так же применяют лазерную закалку для деталей сложной формы.

3. Химико-термические — цементация, азотирование, хромирование и др.

36. Химико-термическая обработка (ХТО) – процесс изменения химического состава, микроструктуры и свойств поверхностного слоя детали.

Изменение химического состава поверхностных слоев достигается в результате их взаимодействия с окружающей средой (твердой, жидкой, газообразной, плазменной), в которой осуществляется нагрев.

В основе любой разновидности химико-термической обработки лежат процессы диссоциации, адсорбции, диффузии.

Диссоциация – получение насыщающего элемента.

Адсорбция – поглощение поверхностью детали атомов насыщающего элемента.

Диффузия – проникновение адсорбированных атомов вглубь изделия.

Основными разновидностями химико-термической обработки являются:

цементация (насыщение поверхностного слоя углеродом) Цементации подвергают низкоуглеродистые (обычно до 0.2 % C) и легированные стали, процесс в случае использования твёрдого карбюризатора проводится при температурах 900—950 °С, при газовой цементации (газообразный карбюризатор) — при 850—900 °С.;

Азотирование (насыщение поверхностного слоя азотом) Газовое азотирование

Насыщение поверхности металла производится при температурах от 400 (для некоторых сталей) до 1200 (аустенитные стали и тугоплавкие металлы) градусов Цельсия. Средой для насыщения является диссоциированный аммиак. Для управления структурой и механическими свойствами слоя при газовом азотировании сталей применяют:

нитроцементация или цианирование (насыщение поверхностного слоя одновременно углеродом и азотом) процесс насыщения поверхности стали одновременно углеродом и азотом при 700—950 °C в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака. Наиболее часто нитроцементация проводится при 850—870 °С. После нитроцементации следует закалка в масло с повторного нагрева или непосредственно из нитроцементационной печи с температуры насыщения или небольшого подстуживания. Для уменьшения деформации рекомендуется применять ступенчатую закалку с выдержкой в горячем масле 180—200 °С.;