Змістовий модуль 5. Основи термічної та хіміко-термічної обробки сплавів Лекція № 25: Теоретичні основи термообробки металів

План

1. Перетворення в сталі під час нагрівання

2. Перетворення в сталі під час охолодження

В основі термічної обробки сталей лежать перетворення, що відбува­ються в них при нагріванні й охолодженні.

Перетворення в сталі під час нагрівання починаються при переході через точку Асі тобто коли перліт перетворюється в аустеніт. Це пере -творення є процесом кристалізаційного типу. Зародження зерен аустеніту починається по краях феритних і цементитних часток перліту: Процес закінчується заповненням об'єму, який мав до цього перлітну структуру, безліччю дрібних зерен аустеніту.

При нагріванні вище від точки Ас-, ферит в доевтектоїдній і цементит в заевтектоїдній сталі розчиняються в аустеніті. Вище точок Асз і Ас_т сталь складається з одного аустеніту.

Дрібні зерна аустеніту, що утворилися спочатку, з підвищенням тем­ператури збільшуються. Особливо інтенсивно вони зростають при тем­пературах, вищих за точки Ас₃ і Ас_т. Явище надмірного укрупнення зерен у сталі називають перегрівом. Перегріта сталь характеризується наявні­стю великих зерен фериту і перліту, іноді феритні виділення мають ви­гляд голок - така структура називається відманштеттовою. Нагрівання сталі до температур, близьких до лінії солідус, супроводжується оплавлен­ням і окисленням меж зерен, настає так зване перепалювання.

Перетворення в сталі під час охолодження. Якщо сталь охолоджувати дуже повільно, то в ній утворюються рівноважні структури відповідно до діаграми стану залізовуглецевих сплавів. Аустенітно-перлітне перетво­рення при цьому відбувається при температурі 727 °С (точка Аг і). Почи­нається воно формуванням зародків перліту, тобто також належить до процесів кристалізаційного типу. При цьому з дрібних зерен аустеніту утворюються дрібні зерна перліту, а з великих зерен аустеніту перегрітої сталі - великі зерна перліту. Сталь з крупнозернистою структурою має погані механічні властивості й особливо малу ударну в'язкість.

Збільшення швидкості охолодження сприяє зниженню критичної точки Аг-і тобто приводить до переохолодження аустеніту до температури, ни­жчої за 727 °С. Внаслідок цього утворюються нерівноважні (метастабільні) структури і сталь набуває інших властивостей.

Кінетику розпадання аустеніту показує діаграма ізотермічного його перетворення, тобто перетворення при сталій температурі. Дві С-подібні криві на діаграмі відображають початок і кінець ізотермічного перетворен­ня аустеніту при різних температурах. Це перетворення починається че­рез деякий проміжок часу, що визначається ступенем його пе­реохолодження. Спочатку цей період зменшується до деякого критичного

значення х, а потім знову збільшується.

Якщо сталь охолоджується з малою швидкістю ^ то аустеніт пере­охолоджується мало і розпадається з утворенням рівноважної перлітної структури твердістю 150 НВ.

Збільшення швидкості охолодження до ч₂ спричинює більше пе­реохолодження аустеніту і утворення феритно - цементитної суміші більш дисперсної, ніж перліт, - сорбіту твердістю 250...300 НВ.

При швидкості у₃ аустеніт розпадається з утворенням найдріб-ніших часточок фериту і цементиту. Така структура називається тро­ститом; твердість її становить 350...400 НВ.

Зі збільшенням швидкості охолодження до у₄ , у₆ аустеніт переохоло­джується до точки М_п і частково перетворюється в мартенсит. Тем­пература мартенситного перетворення М_п не залежить від швидкості охо­лодження. Для евтектоїдної вуглецевої сталі вона становить 240 °С.

Аустенітно-мартенситне перетворення супроводжується тільки пе­регрупуванням атомів з у- в а-решітку. При цьому весь вуглець залиша­ється в а-решітці, утворюючи перенасичений твердий розчин в а -залізі -мартенсит. Унаслідок великого викривлення кристалічної решітки твердість мартенситу досягає 600...650 НВ, але ударна в'язкість знижується приблиз­но до 0,1 МДж/м².

Мінімальна швидкість охолодження, при якій у сталі відбувається мар-тенситне перетворення, називається критичною швидкістю охолодження. У випадку, що розглядається, такою швидкістю є у*

Аустеніт перетворюється на мартенсит в інтервалі температур точок М_п і М_к. Для евтектоїдної вуглецевої сталі точка М_к відповідає тем­пературі мінус 50 °С, тому при охолодженні до кімнатної температури аус­тенітно-мартенситне перетворення в цій сталі повністю не завершується і в її структурі поряд із мартенситом є аустеніт, що не розпався. Такий ау­стеніт називають залишковим.

У вуглецевих сталях масова частка залишкового аустеніту 3...10%, у легованих досягає десятків процентів. Оскільки залишковий аустеніт зна­чно м'якший за мартенсит, то він зменшує твердість загартованої сталі. Тому для збільшення мартенситного перетворення сталь з великим вміс­том залишкового аустеніту після гартування додатково обробляють хо­лодом, тобто охолоджують до температури, нижчої за точку М_к.

Розташування точок М_п і М_к визначається хімічним складом сталі і від швидкості охолодження не залежить.

Питання для самоконтролю

1. Як змінюється розмір зерна при нагріві сталі ?

2. Що називається перегрівом ?

3. Що називається перепалюванням ?

4. Що таке сорбіт ?

5. Що таке троостит ?

6. Що таке мартенсит ?

7. Що називається критичною швидкістю охолодження ?

8. Які властивості мартенситу ?

9. Яка структура утворюється при охолодженні із швидкістю більш ніж критична швидкість охолодження ?

10. Яка структура утворюється, якщо М_к знаходиться нижче 0°С

Лекція № 26 : Різновид відпалу.

План

1. Повне відпалювання

2. Неповне відпалювання

3. Дифузійне відпалювання

4. Нормалізація

Відпалювання - це операція, при якій сталь нагрівають вище критичних точок, витримують при цій температурі і потім повільно (звичайно разом з піччю) охолоджують. Розрізняють дифузійне, повне і неповне відпалювання.

Дифузійному відпалюванню піддають великі зливки і виливки з метою підвищення їх хімічної однорідності, або гсімогенності. Тому дифузійне відпалювання називають також гомогенізацією. Для цього сталь нагріва­ють до температури, значно вищої від критичної точки А_Сз (звичайно 1100... 1150 °С), витримують протягом 8... 15 год і потім повільно (разом з піччю) охолоджують.

Повне відпалювання відбувається при температурі, вищій від точки Ась лише на ЗО...50 °С. Оскільки нагрівання сталі вище від точки Ас₃ супрово­джується фазовою перекристалізацією, повне відпалювання дає змогу усунути спричинену перегрівом крупнозернистість сталі, дістати струк­туру з більш рівномірним розподілом фериту і перліту, зняти внутрішнє напруження. При повному відпалюванні зменшується твердість і підви­щується пластичність сталі. Повному відпалюванню піддають доевтек-тоїдні та евтектоїдні сталі.

При неповному відпалюванні сталь нагрівають до температур, вищих за точку Ас-і але нижчих від точок Ас₃ або Ас_т . При цих температурах пере-кристалізовується тільки перліт, а надлишкова фаза (ферит у доевтектоїд-них і цементит у заевтектоїдних сталях) залишається без змін. Неповному відпалюванню піддають поковки і штамповки, оброблені при температурах, що не спричинюють значного зростання зерен. Метою неповного відпалювання є зняття внутрішніх напружень у сталі.

Нагрівання заевтектоїдних сталей трохи вище від точки Ас-і (до 740... 750 °С), витримування при цій температурі й наступне дуже повільне охолоджування при переході через точку Аг-\ сприяє сфероїдизаи/і це­ментиту, тобто утворенню зернистого перліту, тому відпалювання на зернистий перліт інакше називається сфероїдизацією. Сталі із структурою зернистого перліту менш тверді, більш в'язкі і мають кращу оброблюваність, ніж сталі із структурою пластинчастого перліту.

Нормалізація полягає у нагріванні сталі на ЗО...50 °С вище від точок Ас₃ або Ас_т витримуванні при цій температурі й наступному охолодженні на спокійному повітрі, тобто відрізняється від відпалювання дещо більшою швидкістю охолодження. Нормалізація сприяє утворенню більш дрібнозернистої, ніж при відпалюванні, структури, тому в нормалізованому стані сталі мають ліпші механічні властивості, ніж у відпаленому. Для вуглецевих сталей нормалізація звичайно замінює триваліший за часом процес відпалювання.

Питання для самоконтролю

1. В чому охолоджують при відпалюванні ?

1. вода

2. масло

3. повітря

4. разом з піччю

2. В чому охолоджують при нормалізації ?

1. вода

2. масло

3. повітря

4. разом з піччю

3. До якої критичної точки треба нагріти сталь 10 для відпалу ?

3.1 вище Ас1

2. вище Ас_т

3. вище Ас₃

4. вище Ас₂

4. Як змінюються властивості після відпалу ?

1. підвищується твердість

2. підвищується пластичність

3. зменшується пластичність

4. підвищуються крихкість

5. До якої критичної точки треба нагріти сталь У10 для нормалізації ?

1. вище Ас1

2. вище Ас_т

3. вище Ас₃

4. вище Ас2

6. Яка структура створюється після повного відпалу сталі 20 ?

1. ферит + перліт

2. перліт + цементит (II)

3. перліт

4. мартенсит

7. До якої температури треба нагріти сталь У12 для неповного відпалу ?

1. 600°C

2. 727°C

3. 900°C

4. 1147°C°

8. До якої температури треба нагріти сталь У60 для нормалізації ?

1. 700°C

2. 780°C

3. 900°C

4. 1147°C

Лекція № 27 : Загартування та відпуска сталі

План

1. Гартування сталі

2. Способи гартування

3. Види відпускання

Гартуванням - називається операція, при якій сталь нагрівають на ЗО...50 °С вище від точки Лс? або Ас₃ витримують при цій температурі, а потім швидко (звичайно з швидкістю, більшою за критичну) охолоджують. Унаслідок такої обробки в сталі, як правило, формується мартенситна структура, тому твердість і міцність її досягають максимального значення.

Доевтектоїдні сталі піддають повному гартуванню від температури, вищої за точку Ас₃ на ЗО... 50 °С, тобто від температури, при якій структура цих сталей є аустенітом. Після повного гартування структура доевтектоїдних сталей стає мартенситною.

Заевтектоїдні сталі піддають неповному гартуванню від температури, що перевищує точку А^ на ЗО...50 °С. Повне гартування для цих сталей навіть шкідливе, бо супроводжується зростанням зерен і потребує додаткової витрати теплоти на нагрівання.

Вирішальним фактором у процесі гартування є швидкість охолодження, тому вона визначає характер структури сталі, яка формується при цьому.

Швидкість охолодження сталі при гартуванні визначається охолоджувальною здатністю гартівного середовища (найчастіше -води або мінерального масла).

Вода кімнатної температури охолоджує сталь при 650...550 °С зі швидкістю, вищою за критичну (приблизно 660 °С/с). У цьому її перевага як гартівного середовища, істотним недоліком води є те, що в момент аустенітно-мартенситного перетворення вона охолоджує сталь також із великою швидкістю (близько 300 °С/с), а це призводить до виникнення великих внутрішніх напружень, які спричинюють коробления і навіть розтріскування виробів, що гартуються.

Мінеральне масло під час аустенітно-мартенситного перетворення охолоджує сталь приблизно в 10 разів повільніше за воду. Однак у верхньому інтервалі температур воно не забезпечує критичної швидкості охолодження вуглецевих конструкційних сталей і не дає змоги переохолодити аустеніт до температури мартенситного перетворення, тому після гартування в маслі ці сталі мають не мартенситну, а трооститно-мартенситну структуру.

Із збільшенням вмісту вуглецю або введенням у сталь легуючих елемен­тів стійкість аустеніту підвищується, тому такі сталі потребують меншої швидкості охолодження при гартуванні. У ряді випадків масло для них є оптимальним гартівним середовищем.

Залежно від складу сталі, форми і розмірів виробів, що гартуються,

застосовують різні способи гартування.

Гартування в одному середовищі виконують зануренням виробу, що гартується, в охолоджувальне середовище (воду, масло), де він і залиша­ється до повного остигання. Завдяки своїй простоті цей вид гартування найбільш застосовуваний. Проте він має істотний недолік, оскільки су­проводжується виникненням у виробі, що гартується, великих внутрішніх напружень.

Гартування у двох середовищах до деякої міри усуває недоліки гарту­вання в одному середовищі й полягає у тому, що нагрітий під гартування виріб спочатку охолоджують з великою швидкістю (звичайно у воді), щоб запобігти передчасному розпаданню аустеніту. Потім виріб переносять до іншого середовища, наприклад у масло, для уповільненого охолодження з метою аустенітно-мартенситного перетворення. Такий прийом сприяє значному зменшенню внутрішніх напружень у виробі й запобігає його короблению.

Ступінчасте гартування також виконують у дві стадії. Після нагріван­ня виріб спочатку занурюють в охолоджувальне середовище (звичайно в розплавлені солі) з температурою, трохи вищою за точку початку мартен-ситного перетворення М_п сталі певного складу, витримують при цій тем­пературі, а потім остаточно охолоджують у маслі або на повітрі. Ступін­частому гартуванню звичайно піддають невеликі за розмірами вироби змінного перерізу.

Якщо вироби повинні мати високу твердість тільки в поверхневих ша­рах, а серцевина має залишитися в'язкою, то такі вироби піддають поверх­невому гартуванню - високочастотному або полуменевому.

При високочастотному гартуванні вироби нагрівають в індукторі (со­леноїді), по якому йде струм високої частоти. Потрібних глибини і темпе­ратури нагрівання поверхневого шару досягають зміною частоти струму і швидкості переміщення індуктора або виробу. Потім нагрітий шар охо­лоджується водою, яка подається крізь внутрішні отвори в індукторі, або виріб скидається в гартівну ванну.

При полуменевому гартуванні поверхневі шари нагрівають ацетиле­нокисневим полум'ям, яке переміщують з певною швидкістю вздовж виробу, що гартується. Слідом за пальником подається вода для швидкого охолодження поверхневого шару. Цей вид гартування звичайно застосовують у важкому машинобудуванні для гартування великих де­талей.

Відпускання застосовують з метою зменшення внутрішніх напружень і твердості, а також для підвищення ударної в'язкості загартованих ви­робів. Воно полягає в нагріванні виробів до температур, нижчих за точку А^ Швидкість охолодження після відпускання для більшості сталей не має особливого значення. Розрізняють низьке, середнє і високе відпускання.

При низькому відпусканні (150...200 °С) структура мартенситу в сталі зберігається, але з нього виділяються дуже дисперсні частки карбіду заліза. Тому внутрішні напруження у виробі зменшуються, дещо підвищується в'язкість, а твердість практично не змінюється. Низькому відпусканню піддають вироби, які повинні мати високу твердість (наприклад, різальний або вимірювальний інструмент).

Середнє відпускання (350...450 °С) супроводжується більш істотними шінами в структурі і властивостях сталі: мартенсит перетворюється на троостит, тому твердість сталі зменшується приблизно до 400 НВ, а в'язкість значно підвищується. Середньому відпусканню піддають інструменти і деталі машин, що працюють при помірних ударних навантаженнях (штампи, пружини, ресори).

Високе відпускання (450...650 °С) веде до утворення сорбітноїструкту­ри, а це забезпечує повне усунення внутрішніх напружень і найкраще спів­відношення міцності і в'язкості сталі при достатній її твердості. Високому відпусканню піддають деталі машин.

Легуючі елементи затримують дифузійні процеси і перетворення в загартованій сталі при нагріванні, тому для них температуру відпускання призначають дещо вищу.

Питання для самоконтролю

1. В чому охолоджують при гартуванні ?

1. вода

1. поступово

2. повітря

3. разом з піччю

2. З якою метою піддають сталі гартуванню?

1. підвищення твердості

2. підвищення пластичності

3. зниження внутрішніх напружень

4. зниження твердості

3. До якої критичної точки нагрівають сталь У13 при гартуванні?

5. АС1

6. Аст

7. Ас3

8. Ас2

4. До якої температури слід нагріти сталь 40 для гартування?

1. 727°C

2. 820°C

3. 911°C

5. Яка структура утворюється після гартування сталі У8 ?

1. перліт

2. троостит

3. ледебурит

4. мартенсит

6. Яка структура утворюється після неповного гартування сталі 60 ?

6.1 мартенсит + ферит

2. мартенсит + цементит

3. мартенсит + перлит

7. Яка обробка є браком для сталі 50 ?

1. повне відпалювання

2. повне гартування

3. неповне гартування

4. нормалізація

8. Яка температура низького відпускання ?

1. 200 °C

2. 400 ° C

3. 600° C

4. 727°C

9. Яка температура середнього відпускання ?

9.1 200°C

9.2 400°C

3. 600°C

4. 727°C

10. Яка температура високого відпускання ?

1. 200°C

2. 400°C

3. 600°C

4. 727°C

Лекція № 28 : Хіміко -термічна обробка сталі

План

1. Цементація сталі

2. Азотування

3. Нітроцементація

4. Дифузійна металізація

Цементація — це поверхневе насичення маловуглецевої сталі (0,1.-.0,25 %) або легованих сталей (типу 18ХГТ, 15ХФ, 20ХГР, 12ХНЗА, 20ХН та інших) вуглецем з метою одержання високої твердості поверхні та в'язкої серцевини виробів. Насичуючі суміші (карбюризатори), багаті на вуглець, можуть бути у твердому, рідкому і газоподібному стані. При призначенні режимів цементації (температура, час) враховують хімічний склад сталі та умови експлуатації деталі.

Для цементації у твердому карбюризаторі використовують суміші деревного вугілля у вигляді зерен розміром 3...7 мм (75...90 %) з вуглекислими солями (10...25 %) барію або натрію. Дифузійне насичення виробів здійснюють у засипці карбюризатора в герметизованому об'ємі при температурі вище 900 °С протягом кількох годин. Присутність малої кількості кисню сприяє утворенню оксиду вуглецю за реакцією: 2С + 0₂ = 2С0, який, контактуючи з залізом, розпадається з утворенням С0₂ і атомарного вуглецю 2С0 -» С0₂ + С_аТ.

Добавки вуглекислих солей активізують карбюризатор, збагачу­ють насичуючу атмосферу оксидом вуглецю в цементаційному кон­тейнері:

ВаСО₃ + С -> ВаО + 2С0.

Швидкість цементації при 950 °С складає 0,1 мм/год. Цей вид цементації застосовують не часто.

Для цементації у рідкому стані деталь, що підлягає обробці, зану­рюють у розплави солей (наприклад, МаСМ, Ма₂СО₃, КСІ, ВАСІ₂, 8іС) при 930...950 °С. У розплавленій суміші солей сталі насичуються вуглецем за рахунок виділення атомарного вуглецю.

Найпоширеніший спосіб газової цементації — з використанням метану СН₄, пропану С₃Нв, оксиду вуглецю СО тощо — зводиться переважно до двох реакцій:

СН₄ о 2Н₂ + С_аТ; 2С0 <-> С0₂ + С_ат.

Основні карбюризатори газової цементації— природний, генераторний та світильний гази. Цей процес здійснюють при 900...950 °С, при цьому у 2...З рази скорочується час навуглецьовування, зростають можливості регулювання й контролю за процесом.

За глибину цементації умовно приймають відстань від поверхні деталі до половини зони, у структурі якої спостерігається приблизно однакова кількість перліту та фериту (1...2 мм).

Вміст вуглецю у цементованому шарі визначає межа його розчинності в аустеніті за даної температури (лінія 8Е діаграми Ре — Ре₃С. Зазвичай цементацію здійснюють за температур, вищих А₃, оскільки в а-залізі вуглець майже не розчиняється. Оптимальний температурний інтервал цементації900...950 °С.

Рекомендований середній вміст вуглецю в шарі повинен відповідати складу евтектоїдної сталі (0,85 % С), а у зовнішньому шарі — не перевищувати 1,1 ...1,2 %. У разі перевищення цієї кількості утворюється сітка вторинного цементиту, що призводить до окрихчення цементованої сталі. Нормальну структуру цементованого шару за умов повільного охолодження після насичення характеризує плавне зниження вмісту вуглецю. Біля поверхні (0,8... 1,1 % С) цементований шар має перлітно-цементитну структуру (так звану евтектоїдну зону), далі — евтектоїдну зону з вмістом вуглецю приблизно 0,8 % з перлітною структурою і, нарешті, доевтектоїдну зону (вміст вуглецю менше 0,7 %) з ферито-перлітною структурою, яка поступово переходить у вихідну структуру низьковуглецевої сталі.

Після цементації вироби піддають термічній обробці — гартуванню та низькому відпуску.

Цим забезпечується утворення структури дисперсного високовуг-лецевого мартенситу поверхні, подрібнення зерна серцевини і зняття внутрішніх напружень. Цементація, гартування і низький відпуск надає виробам високої поверхневої твердості та зносостійкості, а також підвищення ударної в'язкості серцевини. Залежно від хімічного складу вихідної сталі твердість поверхні після такої обробки має становити 58... 62 ННС, а серцевини — 20...35 ННС.

Азотування — це процес дифузійного поверхневого насичення сталевих виробів азотом у газоподібному або рідкому середовищі. Температурний діапазон азотування становить 470...600 °С. Відповідно до діаграми Ре — N залізо і азот утворюють кілька фаз: а-фаза — азотистий ферит (вміст азоту при 20 °С становить приблизно 0,015 %, при 591 °С — 0,1 %); у '-фаза — твердий розчин на основі нітриду заліза Ре₄Л/ (5,6.. 5,95 % N2); є-фаза — твердий розчин на-основі нітриду Ре₂Щ8...11,2 % Щ; у- фаза — твердий розчин азоту ву- залізі (існує вище температури евтектоїдного перетворення 591 °С).

Отримані при азотуванні шари складаються з поверхневої ні-тридної зони та дифузійного підшару (зони внутрішнього азотування), що забезпечують широкий діапазон фізико-механічних властивостей азотованих виробів.

Залежно від умов експлуатації виробів розрізняють азотування для підвищення поверхневої твердості, зносостійкості, втомної міцності та азотування для підвищення корозійної стійкості.

Азотування для підвищення поверхневої твердості проводять при 500...520 °С протягом 24...90 год. Вміст азоту в поверхневому шарі біля 10... 12 %, глибина насичення 0,3...0,6 мм, твердість 1000...1200 HV. Для підвищення твердості й зносостійкості використовують спеціальні сталі (нітралої), до складу яких входять елементи, що утворюють нітриди (СгИ, ШМ, АІИ), наприклад сталь 38ХМЮА. Для підвищення втомної міцності звичайні леговані сталі азотують з нітридо-утворюючими елементами.

Підвищення корозійної стійкості досягають азотуванням деталей з різних сталей (переважно з вуглецевих). Оскільки немає потреби у високій твердості, то температуру процесу вибирають високою (600...700 °С), а тривалість азотування складає від 15 хв до 10 год. На поверхні виробів утворюється тонкий шар (0,01...0,03 мм) є-фази високої корозійної стійкості.

Азотування здійснюють на готових виробах після остаточної термічної обробки. Оптимальною структурою для азотування є сорбіт, який зберігається у серцевині виробів і після ХТО, забезпечуючи її підвищену в'язкість і міцність. Тому деталі перед азотуванням піддають зміцнюючій термічній обробці — гартуванню з високим відпуском.

Процес азотування також застосовується і при обробці виробів з високоміцних чавунів і титанових сплавів.

Ціанування і нітроцементація. Насичення поверхні виробів одночасно вуглецем і азотом в розплавлених ціанистих солях (К₄Ре(СМ)₆) називають ціануванням, а в газовому середовищі — нітроцементацією. Співвідношення вуглецю і азоту в дифузійній зоні можна регулювати, зміцнюючи склад середовища та температуру процесу. Розрізняють низькотемпературне (540... 560 °С), серед-ньотемпературне (820...860 °С) та високотемпературне (920...960 °С) ціанування. За підвищених температур поверхня насичується вуглецем більше ніж азотом, тобто процес наближається до цементації. Після такого насичення вироби піддають гартуванню з низьким підпуском. Поверхневий шар після високотемпературного ціанування містить 0,8... 1,2 % С і 0,2...0,3 % N. У разі ціанування при середніх і низьких температурах вміст азоту в дифузійному шарі відповідно фостає. Негативним явищем ціанування є отруйність ціанових солей і а висока вартість процесу.

Нітроцементацію (газове ціанування) сталей здійснюють в ендо­термічній атмосфері (що містить навуглецьовувальний газ), до якої додають аміак. Розрізняють високотемпературну (800...870 °С) та низькотемпературну (560...580 °С) нітроцементацію. Глибина насичення залежить від температури та тривалості (2... 15 год) процесу. Порівняно з газовою цементацією нітроцементація має такі переваги:

• низька температура процесу;

• менше зерно;

• менша деформація і коробления;

• підвищена корозійна стійкість;

• стійкість проти спрацювання.

Дифузійна металізація — це процес, під час якого відбувається насичення поверхні сталевих виробів різними металами. Процес насичення алюмінієм називають алітуванням, хромом — хромуванням тощо. Розрізняють дифузійну металізацію у твердих, рідких і газоподібних середовищах.

Металізаторами твердої металізації служать сплави заліза з висо­ким вмістом потрібного елемента (хрому, алюмінію, кремнію) — феросплави з добавками хлористого амонію (МН₄СІ). Внаслідок реакції металізатора з НСІ або СІ₂ утворюється летюча сполука хлору з металом (АІСІ₃, СгСІ₂, 8іСІ₄ тощо), яка при контакті з поверхнею металу дисоціює з утворенням вільних атомів насичуючого елемента. Якщо вироби занурюють у розплавлений метал, то відбувається рідка металізація, газова ж металізація відбувається у газових середовищах — хлоридах різних металів.

Оскільки, на відміну від вуглецю і азоту, атоми металів утворюють із залізом тверді розчини заміщення, дифузія відбувається значно повільніше, а дифузійні шари утворюються у десятки й сотні разів тоншими, Це не сприяє значному поширенню процесів дифузійної металізації у зв'язку з тривалістю процесу та необхідністю застосування високих температур (1000... 1200 °С). Проте дифузійна мета­лізація дає змогу одержувати вироби зі звичайних вуглецевих сталей з високою жаростійкістю (хромування, алітування, силіціювання) до температур 1000... 1100 °С або з високою твердістю до 2000 НУ (бору-вання) і стійкістю проти спрацювання.

Питання для самоконтролю

1. Що таке цементація

1. насичення поверхні азотом

2. насичення поверхні вуглецем

3. покриття цементом

4. легування

2. При якій температурі відбувається азотування?

1. 300-400° С

2. 500-700° С

3. 900-1000 ° С

4. 1100-1З00° С

3. Яку обробку проводять після цементації?

1. відпал

2. відпустка

3. загартування

4. не проводять

4. З якою метою проводять алітірованіе?

1. зниження твердості

2. підвищення в 'язкості

3. підвищення жаростійкості

4. підвищення пластичності

5. Які стали піддають ціануванню?

1. Юкп

2. 35

3. 38ХМЮА

4. У13

6. Що таке азотування ?

1. насичення поверхні азотом

2. насичення поверхні вуглецем і азотом

3. насичення поверхні алюмінієм

4. легування азотом

7.При якій температурі проводять цементацію?

1. 500-700° С

2. 900-950° С

3. 1100-1200° С

4. 100-250° С

8. Яку обробку проводять після азотування?

1. гартування

2. відпал

3. нормалізація

4. не проводять

9. З якою метою проводять борірування?

1. підвищення в 'язкості

2. підвищення пластичності

3. підвищення твердості

4. пониження твердості

10. Які стали піддають цементації?

1. 15

2. 38ХМЮА

3. У10

4. А40Г

11. Що таке ціанування?

1. насичення поверхні вуглецем

2. насичення поверхні азотом

3. насичення поверхні вуглецем і азотом

4. насичення поверхні цинком

12.Як змінюється властивості після цементації?

1. підвищується твердість і зносостійкість поверхні

2. підвищується корозійна стійкість

3. підвищується пластичність і в'язкість поверхні

4. підвищується ударна в'язкість

13. З якою метою проводять азотування?

1. підвищення твердості

2. зниження твердості

3. підвищення корозійної стійкості

4. підвищення в 'язкості

14.Яка температура нагріву при азотуванні?

1. 300-400° С

2. 500-700° С

3. 900-1ОО° С

4. 1147°С

15.Які стали піддаються цементації?

1. У13

2. 65

3. 10

4. А20

16. Що таке алітірованіє?

1. насичення поверхні азотом

2. насичення поверхні алюмінієм

3. легування алюмінієм

4. введення в сталь азоту

17. Як змінюється структура поверхневого шару після цементації?

1. ферит + перлит перетворюється на перлит + цементіт вторичний

2. ферит + перлит перетворюється на аустеніт

3. перлит перетворюється на мартенсіт

4. ферит перетворюється на перлит

18. Яка температура нагріву при цементації ?

1. 500-700° С

2. 727°С

3. 900-950° С

4. 1147°С

19. Як змінюються властивості після борірування?

1. підвищується в 'язкість

2. підвищується пластичність

3. підвищується твердість

4. знижується твердість

20. Які стали піддають цементації?

1. 20

2. 70

3. У10

4. А12