- •1.1. Макро- и микроструктура металлических материалов.
- •1.2. Атомно-кристаллическое строение металлов. Типы кристаллических решеток. Анизотропия свойств металлов.
- •1.3. Дефекты кристаллического строения. Прочность бездефектных и реальных кристаллических тел.
- •2.1. Особенности жидкого состояния металлов. Механизм и кинетика кристаллизации. Закономерности образования и роста кристаллов.
- •2.2. Аморфные металлы. Полиморфные превращения в металлах.
- •2.3. Сущность процесса модифицирования.
- •2.4. Строение металлического слитка
- •Тема 3 Диаграммы состояния двойных сплавов.
- •3.1. Понятия фазы, компонента, системы. Определения твердых растворов, химических соединений, механических смесей.
- •3.2. Построение диаграмм состояния. Эвтектическая кристаллизация. Правила отрезков.
- •3.3. Диаграмма состояния системы с полной растворимостью компонентов в твердом состоянии.
- •3.4. Диаграмма состояния системы с ограниченной растворимостью компонентов.
- •3.6. Связь между структурой и свойствами сплавов.
- •4.1. Упругая и пластическая деформация.
- •4.2. Влияние пластической деформации на строение и свойства металла, явление наклепа. Возврат и рекристаллизация. Холодная и горячая пластическая деформация.
- •4.3. Определение механических свойств металлов: твердость; характеристики, определяемые при растяжении, при знакопеременном нагружении; ударная вязкость.
- •5.1. Диаграмма состояния железо-цементит.
- •5.2. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали. Углеродистые стали. Классификация и маркировка углеродистых сталей.
- •5.3. Чугуны. Влияние химического состава и скорости охлаждения на структуру чугуна. Серый чугун, ковкий чугун, высокопрочный чугун: классификация, маркировка, применение.
- •6.1. Теория термической обработки стали.
- •6.1.2. Превращения переохлажденного аустенита.
- •6.2. Технология термической обработки.
- •1. Полный отжиг
- •2. Неполный отжиг
- •6.2.2. Закалка стали. Прокаливаемость и закаливаемость стали. Поверхностная закалка.
- •6.2.3. Отпуск стали.
- •7.1. Физические основы химико-термической обработки.
- •7.2. Цементация.
- •7.3. Азотирование.
- •7.4. Цианирование и нитроцементация.
- •7.5. Диффузионная металлизация.
- •Тема 8 легированные стали
- •8.1. Влияние легирующих элементов на полиморфные превращения.
- •8.2. Структурные классы легированных сталей.
- •8.3. Маркировка и применение легированных сталей.
- •8.3.1. Конструкционные легированные стали.
- •8.3.2. Инструментальные стали и сплавы. Быстрорежущие стали, штамповые стали. Твердые сплавы.
- •Тема 9 Коррозионно-стойкие, жаропрочные и жаростойкие стали и сплавы.
- •9.1. Коррозия электрохимическая и химическая.
- •9.2. Коррозионно-стойкие стали.
- •9.3. Жаростойкость, жаростойкие стали.
- •9.4. Жаропрочность, жаропрочные стали и сплавы.
- •Тема 10 Цветные металлы и сплавы
- •10.1. Алюминий. Деформируемые и литейные сплавы алюминия.
- •10.2. Медь и ее сплавы.
- •10.3. Титан и сплавы титана.
- •10.4. Магний и магниевые сплавы.
- •Тема 11
- •11.1. Термопластичные и термореактивные пластмассы.
- •11.2. Резины.
- •11.3. Композиционные материалы.
7.5. Диффузионная металлизация.
Диффузионная металлизация – химико-термическая обработка, при которой поверхность стальных изделий насыщается различными элементами: алюминием, хромом, кремнием, бором и др.
При насыщении хромом процесс называют хромированием, алюминием – алитированием, кремнием – силицированием, бором – борированием.
После диффузионной металлизации изделия приобретают ряд ценных свойств: высокая жаропрочность, коррозионная стойкость, повышенная износостойкость и твердость.
Как и при других видах ХТО диффузионную металлизацию можно проводить в твердых, жидких и газообразных средах.
Газовая диффузионная металлизация проводится в газовых средах, состоящих из галогенных соединений (часто соединений Cl) диффундирующего элемента.
При твердой диффузионной металлизации металлизатором является ферросплав (феррохром, ферросилиций, ферроалюминий – сплавы железа с хромом, кремнием, алюминием и т.п.) с добавлением хлористого аммония (NH4Cl). В результате реакции металлизатора с HCl или CL2 образуется соединение хлора с металлом.
Далее при твердой, так же как и при газовой металлизации насыщение происходит с помощью летучих соединений хлора с металлом (AlCl3, CrCl2, SiCl4), которые при температуре 1000 – 1100С вступают в обменную реакцию с железом с образованием активных диффундирующих атомов металла.
МГн + Fe = FeГн + М
например: AlCl3 + Fe = FeCl3 +Al
Жидкая диффузионная металлизация проводится погружением детали в расплавленный металл (например, алюминий).
Диффузия металлов протекает очень медленно, так как образуются растворы замещения, поэтому при одинаковых температурах диффузионные слои в десятки и сотни раз тоньше, чем при цементации. Диффузионная металлизация – процесс дорогостоящий, осуществляется при высоких температурах (1000…1200oС) в течение длительного времени.
Борирование –
процесс дифузионного насыщения поверхности бором.
Диффузионный слой состоит из боридов FeB (на поверхности) и FeB2. Толшина слоя 0,1 – 0,2 мм. Борированный слой обладает высокой твердостью (1800–2000HV), износостойкостью, окалиностойкостью (до 800С).
Применяют для повышения износостойкости вытяжных и формовочных штампов, деталей пресс-форм и машин литья под давлением. Стойкость возрастает в 2–10 раз.
Силицирование –
процесс диффузионного насыщения поверхности кремнием.
Диффузионный слой является твердым раствором кремния в -железе. Толщина слоя 0,3–1 мм, отличается повышенной пористостью. Несмотря на низкую твердость 200–300 HV, слой обладает высокой износостойкостью после предварительной пропитки маслом при 170–200С. Силицирование обеспечивает высокую коррозионную стойкость стальных изделий в кислотах и морской воде.
Подвергают детали, используемые в оборудовании химической, нефтяной промышленности (трубопроводы, валики насосов, арматура, гайки, болты и т.д.). Силицирование широко применяют для повышения сопротивления окислению при высоких температурах сплавов молибдена.
Алитирование –
насыщение поверхности стали алюминием.
Проводится в порошковых смесях или в расплавленном алюминии.
Структура алитированного слоя представляет собой твердый раствор алюминия в –железе; на поверхности плотная пленка Al2O3, предохраняющая металл от окисления. Толщина слоя 0,2–1 мм, концентрация Al в приповерхностном слое 30%. Твердость 55 HV, износостойкость низкая.
Алитирование применяют для повышения коррозионной стойкости (в том числе и в морской воде), жаростойкости деталей из углеродистых сталей, работающих при высокой температуре (например: детали разливочных ковшей, клапаны и т.п.)
Хромирование –
насыщение поверхности стали хромом.
Толщина слоя составляет 0,2 мм. Хромирование используют для изделий из сталей любых марок. Структура и твердость диффузионного слоя зависит от марки применяемой стали. Cr образует твердый раствор в железе, карбиды хрома (Cr, Fe)7C3 или (Cr, Fe)23C6. Твердость слоя, полученного хромированием железа 250–300 HV, а хромированием стали 1200–1300 HV.
Хромирование обеспечивает повышенную устойчивость к газовой коррозии (окалиностойкость) при температурах до 800С; высокую коррозионную стойкость в таких средах, как вода, морская вода, кислоты. Хромирование сталей, содержащих более 0,4%С, повышает также твердость и износостойкость.
Хромирование используют для деталей паросилового оборудования, паровой арматуры, клапанов, вентилей, а также деталей, работающих на износ в агрессивных средах.
В последние годы насыщение металлами проводят путем испарения диффундирующего элемента в вакууме. Насыщение поверхности стального изделия двумя и большим числом компонентов позволяет в большей мере изменить свойства их поверхности.