Химико-термическая обработка.

Процесс химико-термической обработки заключается в нагреве стали до определенной температуры в среде веществ, диффундирующих в поверхностный слой стали, выдержке при этой температуре и охлаждении.

Химико-термическая обработка производится с целью поверхностного упрочнения стали (повышается поверхность, твердость, износостойкость, красностойкость, усталостная прочность и т. д.).

Наибольшее применение в промышленности получили следующие виды химико-термической обработки:

• цементация;

• азотирование;

• цианирование;

• диффузионная металлизация

Азотирование стали впервые предложено акад. Н. П. Чижевским. Процесс азотирования стальных деталей заключается в поверхностном насыщении азотом в среде аммиака (NH₃) при температурах нагрева 500—700° С в течение 20—90 ч. Глубина азотированного слоя допускается в пределах 0,2—0,8 мм.

Азотирование применяется для повышения твердости, износостойкости, предела усталости, сопротивления коррозии и жаропрочности.

Цементация стали —это процесс поверхностного насыщения машиностроительной малоуглеродистой стали углеродом, произведенный с целью поверхностного упрочнения деталей.

В зависимости от применяемого карбюризатора цементация подразделяется на три вида:

1) цементация твердым карбюризатором (75% древесного угля и 25% васo₃, сасo₃);

2) газовая цементация (метан, пропан, природный газ);

3) жидкостная цементация (расплавленные соли: 80% Na₂CO₃, 10% nacl, 10% sic).

Цианирование — процесс упрочнения стальных деталей путем диффузии в поверхностный слой углерода и азота.

В зависимости от используемой среды различают цианирование:

1) в твердых средах;

2) в жидких средах;

3) в газовых средах.

В зависимости от температуры нагрева цианирование подразделяется на низкотемпературное и высокотемпературное.

Виды поверхностной закалки.

Поверхностной закалкой называется нагрев поверхностного слоя детали до температуры закалки и последующее быстрое охлаждение.

Поверхностная закалка в зависимости от способа нагрева деталей подразделяется на следующие виды:

1) индукционную (т. в. ч.) по методу проф. В. П. Вологдина;

2) контактную (по методу проф. Н. В. Гавелинга);

3) газопламенную;

4) закалку в электролите (по методу И. З. Ясногородского).

Виды термической обработки.

По предложению акад. А. А. Бочвара, различают пять видов термической обработки:

1) отжиг первого рода или рекристаллизационный отжиг (без фазовых превращений);

2) отжиг второго рода (отжиг с фазовыми превращениями);

3) закалка;

4) отпуск;

5) химико-термическая обработка.

Основное оборудование для термической обработки.

Нагрев стали для термической обработки производится в термических печах. Различают термические печи электрические, работающие на газообразном и жидком топливе. Электрические печи обеспечивают температуру 1350^оС , они позволяют очень точно регулировать температуру. ^ По способу передачи тепла деталям, подвергающимся термообработке, печи подразделяются на камерные, муфельные, шахтные и печи-ванны. В камерных печах детали загружаются в камеру, сюда же поступают и горячие газы. В муфельных печах изделия загружаются в муфель (камеру), который нагревается снаружи. В шахтных печах рабочее пространство (шахта) вытянуто в вертикальном направлении, изделия загружаются сверху. В электрических печах-ваннах рабочее пространство представляет собой тигель, муфель, ванну с расплавленными солями или маслом, куда погружаются изделия. Они обеспечивают более равномерный и быстрый нагрев, детали в них меньше окисляются. ^ По назначению различают печи для отжига, нормализации, закалки, отпуска, цементации и т. п. . Каждая из этих печей имеет свои конструктивные особенности, определяемые характером вида обработки.  При термической обработке температуры измеряются термометрами, термоэлектрическими (состоящими из термопары и гальванометра) и оптическими пирометрами (состоящего из аккумулятора, лампочки, реостата, зрительной трубы). ^ Когда нет приборов, температуру можно определить приближенно по цветам побежалости – появляющейся оксидной плёнке на светлой поверхности металла при нагревании в пределах температур от 220-330⁰С и цветам каления – цветам свечения, которые приобретает раскалённый металл при 530- 1300⁰С.

Технологический процесс изготовления штампов с применением наплавки

Для упрочнения используют плавящиеся электроды типа ОЗИ-4, ОЗИ-5 и ХАДИМ-1, тип наплавленного металла - Х5М5В6К15Ф (электрод ОЗИ-4), Х2М10В11К18Ф (электрод ОЗИ-5), 5Х12В8МФ (электрод ХАДИМ-1). После наплавки получают металл с низкой твердостью, обычно не превышающей 30-40 HRC, что позволяет производить обработку резанием на­плавленных поверхностей обычными резцами, фрезами и сверлами. После окон­чательной обработки резанием наплавленные штампы подвергают нагреву в тер­мических печах до температур, обеспечивающих развитие процессов дисперси­онного твердения. При нагреве во всем объеме наплавленного металла выделя­ются интерметаллидные упрочняющие фазы, что вызывает повышение его твер­дости HRC до требуемых значений: 49-56 для штампов горячего деформирова­ния и 60-64 для штампов холодного деформирования. В процессе эксплуатации твердость наплавленного металла фактически не изменяется, что в итоге обу­словливает увеличение стойкости штампов. Технологический процесс изготовления штампов с применением наплавки предусматривает последовательное выполнение следующих операций: предва­рительную обработку резанием детали по контуру с припуском 0,20-0,23 мм под окончательную обработку резанием; термическую обработку по режимам, реко­мендованным для применяемых марок сталей для обеспечения твердости основ­ного металла 49-54 HRC; наплавку слоя высотой 12-14 мм (например, по торцу рабочей части пуансона) с припуском под обработку резанием по периметру наплавленного слоя до 2 мм; предварительную обработку резанием наплавлен­ного слоя с припуском под окончательную обработку резанием; обработку реза­нием наплавленного слоя с припуском под окончательную обработку резанием; окончательную обработку резанием по всему контуру детали.