Виды цементации
Твердая цементация
Газовая цементация
Твердая цементация применяется с использованием твердых углеродсодержащих смесей - карбюризаторов. В качестве карбюризаторов выступает древесный уголь и каменноугольный или торфяной кокс с активизирующими добавками. Твердая цементация применяется в мелком производстве и имеет ряд недостатков: большие затраты времени при низкой производительности, неудобное для эксплуатации оборудование.
При газовой цементации используются газовые карбюризаторы, например, эндогаз или жидкие карбюризаторы, чаще всего синтин. В процессе газовой цементации сталь нагревается быстрее, а значит, на цементацию уходит меньше времени и увеличивается производительность. Кроме того процесс цементации становится автоматизированным. Жидкий карбюризатор подается каплями, которые тепловым вентилятором превращаются в газ, равномерно попадающий на поверхность. Газовая цементация является более современным методом и используется на крупных промышленных производствах.
Термическая обработка после цементации
В результате цементации достигается только выгодное распределение углерода по сечению. Окончательно формирует свойства цементованной детали последующая термообработка. Все изделия подвергают закалке с низким отпуском. После закалки цементованное изделие приобретает высокую твердость и износостойкость, повышается предел контактной выносливости и предел выносливости при изгибе, при сохранении вязкой сердцевины.
Комплекс термической обработки зависит от материала и назначения изделия.
Если сталь наследственно мелкозернистая или изделия неответственного назначения, то проводят однократную закалку с температуры 820…850oС (рисунок, позиция б). При этом обеспечивается получение высокоуглеродистого мартенсита в цементованном слое, а также частичная перекристаллизация и измельчение зерна сердцевины.
При газовой цементации изделия по окончании процесса подстуживают до этих температур, а затем проводят закалку, при этом не требуется повторный нагрев под закалку (рисунок, позиция а).
Для удовлетворения особо высоких требований, предъявляемых к механическим свойствам цементованных деталей, применяют двойную закалку (рисунок, позиция в). Первая закалка (или нормализация) проводится с температуры 880…900oС для исправления структуры сердцевины. Вторая закалка проводится с температуры 760…780oС для получения мелкоигольчатого мартенсита в поверхностном слое.
Завершающей
операцией термической
обработки всегда
является низкий
отпуск,
проводимый при температуре 150…180oС. В
результате отпуска в поверхностном
слое получают структуру мартенсита
отпуска,
частично снимаются напряжения.
Классификация конструкционных машиностроительных сталей по виду термической обработки. Приведите марки сталей. Получаемая структура и свойства. Жаропрочные стали
Жаропрочные стали способны работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и при этом обладают достаточной жаростойкостью. Данные стали и сплавы применяются для изготовления труб, клапанных, паро- и газотурбинных деталей (роторы, лопатки, диски и др.). Для жаропрочных и жаростойких машиностроительных сталей используются малоуглеродистые (0,1-0,45% С) и высоколегированные (Si, Cr, Ni, Со и др.). Жаропрочные стали и сплавы в своем составе обязательно содержат никель, который обеспечивает существенное увеличение предела длительной коррозионной прочности при незначительном увеличении предела текучести и временного сопротивления, и марганец. Они могут дополнительно легироваться молибденом, вольфрамом, ниобием, титаном, бором, иодом и др. Так, микролегирование бором, а также редкоземельными и некоторыми щелочноземельными металлами повышает такие характеристики, как число оборотов при кручении, пластичность и вязкость при высоких температурах. Рабочие температуры современных жаропрочных сплавов составляют примерно 45-80% от температуры плавления. Эти стали классифицируют по температуре эксплуатации (ГОСТ 20072-74): при 400-550°С - 15ХМ, 12Х1МФ, 25Х2М1Ф, 20ХЗМВФ; при 500-600°С - 15Х5М, 40ХЮС2М, 20X13; при 600-650°С - 12Х18Н9Т, 45Х14Н14В2М, ЮХЦН23ТЗМР, ХН60Ю, ХН70Ю, ХН77ТЮР, ХН56ВМКЮ, ХН62МВКЮ.