18. Азотирование: общие сведения, назначение и применение.

Процесс химико-термической обработки, представляющий собой диффузионное насыщение поверхностного слоя стали азотом называется азотированием.

Азотирование производят при нагреве деталей в атмосфере аммиака (NH₃) при температуре 500...700 °С. Целью азотирования является получение поверхности деталей высокой твёрдости и износостойкости или устойчивости против коррозии (антикоррозийное азотирование).

Азотированные слои могут иметь очень высокую твёрдость (HV 1000...1200), что существенно превосходит твёрдость после цементации и закалки (HV 750...900). Однако азотирование используют реже, чем цементацию из-за большой длительности процесса. Но в ряде случаев азотирование предпочтительнее, например, когда требуется высокое сопротивление износу при наибольшей прочности в условиях знакопеременных нагрузок (коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания, у которых азотируют шейки). Достоинством азотированного слоя является также сохранение твёрдости при нагреве до 500...600 °С, поэтому часто азотируют гильзы цилиндров и штоки клапанов.

Для азотирования детали нагревают в специальной герметически закрытой печи, через которую пропускают аммиак. В результате реакции образуется атомарный азот, который поглощается поверхностью стали и проникает в глубь детали, этот процесс длится долго, до 90 ч.

Азотирование проводят по одноступенчатому режиму при 500...520 °С с выдержкой до 90 ч или двухступенчатому режиму при 500...520 °С (15...20 ч) и при 550...570 °С (20...25 ч). Кроме азотирования в атмосфере аммиака, применяют азотирование в жидкой среде. Процесс проводят при 560...580 °С и цианистых ваннах, содержащих 40% KCNO и 60% NaCN с продувкой кислорода. В сталь диффундирует преимущественно азот, образующийся из цианистых солей. Пред азотированием проводят полную механическую и термическую обработку деталей.

В общий технологический процесс азотирования входят следующие операции: предварительная токарная обработка; улучшение (закалка и высокий отпуск); чистовая обработка; азотирование; окончательное шлифование.

19. Механические свойства стали.

Все свойства металлов и сплавов можно разделить на 4 группы: физические, химические, технологические и механические.

К физическим свойствам металлов и сплавов относятся цвет, плотность, плавкость, электро- и теплопроводность, теплоёмкость, магнитные и другие свойства.

К химическим свойствам металлов относятся их окисляемость, растворимость, коррозионная стойкость.

К технологическим – жидкотекучесть, ковкость, свариваемость, обрабатываемость режущим инстументом.

Механические свойства металлов и сплавов характеризуют их прочностное пластическое и вязкое состояние. Прочность – способность металла или сплава сопротивляться действию прилагаемых сил, не разрушаясь. Вязкость – способность металла оказывать сопротивление ударным нагрузкам. Пластичность – свойство металла деформироваться без разрушения при приложении внешних сил. Упругость – свойство металла восстанавливать свою форму после действия приложенных внешних сил. Твёрдость – способность одного тела противостоять проникновению в него другого тела, более твёрдого. Жёсткость – способность детали сопротивляться изменению формы и размеров под нагрузкой. Износостойкость – способность детали сохранять необходимые размеры трущихся поверхностей в течение заданного срока службы. Теплостойкость – способность конструкции работать в пределах заданных температур в течение заданного срока службы. Виброустойчивость – способность конструкции работать в нужном диапазоне режимов достаточно далёких от области резонансов.