1.8.7. Диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами

Борирование — насыщение поверхности металлов и сплавов бором при нагреве в соответствующей среде с целью повышения твердости, износостойкости, коррозионной стойкости.

Силицирование. В результате диффузионного насыщения при нагреве в соответствующей среде поверхности кремнием (силицирования) повышаются коррозионная стойкость, жаростой­кость, твердость и износостойкость металлов и сплавов.

Хромирование — насыщение поверхности изделий хромом при нагреве в соответствующей среде. Диффузи­онному хромированию подвергают чугуны, стали различных классов, сплавы на основе никеля, молибдена, вольфрама, ниобия, кобальта и металлокерамические материалы. Получают хромированный слой толщиной 2,0…2,5 мм с концентрацией на поверхности до 70% хрома.

Цель – получение высокой твердости, износостойкости, жаростойкости и коррозионной стойкости поверхности стальных деталей.

Алитирование — процесс диффузионного насыщения поверхности из­делия алюминием при нагреве в соответствующей среде с целью повышения жаростойкости, коррозионной и эро­зионной стойкости.

Толщина алитированного слоя достигает 0,2…1,0 мм, твердость (на поверхности) — до HV 500, износостойкость низкая.

1.8.8. Лазерная термическая обработка

Для лазерной обработки используют технологические лазеры импульс­ного и непрерывного действия. Особенностью лазерного упрочнения являет­ся его локальность. При импульсном излучении воздействие осуществляется в точке, при непрерывном — в полосе шириной до 3 мм. В связи с этим для обработки поверхности необходимо сканировать луч с взаимным перекрыти­ем или без перекрытия зон упрочнения.

Геометрические характеристики зоны термического воздействия зависят от энергетических параметров лазерного излучения. Глубина упрочненного слоя при нагреве на СО₂-лазере (5 кВт) колеб­лется от 0,3 до 1,0 мм, а на импульсном лазере — 0,1…0,15 мм.

Механизм ЛТО заключается в фазовом превращении материала по­сле его скоростного нагрева до температур выше температур фазовой перекристаллизации (вплоть до температур плавления) с последующим быстрым охлаждением обработанной зоны путем, отвода теплоты за счет теплопроводности материала изделия. ЛТО позволяет повысить твердость и износостойкость упрочняемых ма­териалов.

1.8.9. Классификация углеродистых сталей

Углеродистые стали классифицируют по содержанию углерода, назна­чению, качеству, степени раскисления и структуре в равновесном состоянии.

По содержанию углерода стали подразделяются на низкоуглероди­стые (< 0,3% С), среднеуглеродистые (0,3…0,7% С) и высокоуглеродистые (> 0,7% С).

По назначению стали классифицируют на конструкционные и инстру­ментальные. Конструкционные стали представляют наиболее обширную группу, предназначенную для изготовления строительных сооружений, дета­лей машин и приборов. К этим сталям относят цементуемые, улучшаемые, высокопрочные и рессорно-пружинные. Инструментальные стали подразде­ляют на стали для режущего, измерительного инструмента, штампов холод­ного и горячего (до 200 °С) деформирования.

По качеству стали классифицируют на обыкновенного качества, качест­венные, высококачественные. Под качеством стали понимается совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства. Стали обыкновенного качества содержат до 0,06% S и 0,07% Р, качественные — не более 0,04% S и 0,035% Р, высококачественные — не более 0,025% S и 0,025% Р.

Стали обыкновенного качества бывают только углеродистыми (до 0,5% С), качественные и высококачественные — углероди­стыми и легированными.

По степени раскисления и характеру за­твердевания стали классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие. Раскисление — про­цесс удаления из жидкого металла кислорода, проводимый с целью предотвращения хрупкого разрушения стали при горячей деформации.

Спокойные стали раскисляют марганцем, кремнием и алюминием. Они содержат мало ки­слорода и затвердевают спокойно без газовыделе­ния. Кипящие стали раскисляют марганцем. Перед разливкой в них содержится повышенное содер­жание кислорода, который при затвердевании частично взаимодействует с углеродом и удаляется в виде СО. Выделение пузырьков СО создает впечат­ление кипения стали, с чем и связано ее название.

Кипящие стали достаточно дешевые, их производят низкоуглеродистыми и практически без кремния (Si < 0,07%), но с повышенным количеством газовых примесей.

Полуспокойные стали по степени раскисления занимают промежуточ­ное положение между спокойными и кипящими.

Легированные стали производят спокойными, углеродистые — спокойны­ми, полуспокойными и кипящими.

По структуре в равновесном состоянии стали делятся на: доэвтектоидные, имеющие в структуре феррит и перлит; эвтектоидные, структура ко­торых состоит из перлита; заэвтектоидные, имеющие в структуре перлит и цементит вторичный.