Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебник срой.мат / 18 раздел.doc
Скачиваний:
54
Добавлен:
22.02.2016
Размер:
1.56 Mб
Скачать

18.5.3 Термическая обработка стали

При нагреве и последующем охлаждении стали по определенному ре­жиму изменяется ее структура и свойства. Стальные изделия приобретают определенные свойства, необходимые при последующей эксплуатации, -высокую твердость, меньшую хрупкость и т. п.

Различают следующие виды термической обработки стали: закалку, от­пуск, отжиг и нормализацию.

Закалка. При закалке готовые стальные изделия нагревают до темпера­туры образования аустенита, а затем охлаждают, погружая в жидкую среду. Образуется неравновесная структура, твердость и прочность стали повыша­ется.

Доэвтектоидные стали нагревают до температуры на 30–50 °С выше ли­нии GS (см. рисунок 18.6). На структуру стали оказывает влияние скорость охлаждения. В растворах электролитов или в холодной воде образуется структура мартенсита; в горячей воде или минеральном масле - структура троостита; в расплавленном свинце – структура сорбита.

Когда требуются высокое сопротивление истиранию и повышенная вяз­кость, производят поверхностную закалку. Металл нагревают пламенем газовой горелки или токами высокой частоты. Повышается твердость и из­носостойкость поверхностных слоев металла, а в глубине изделия сохраня­ют первоначальную структуру и свойства.

Отпуск. Отпуску подвергаются стали, закаленные на мартенсит. Их на­гревают до температуры 200, 450 или 650 °С и затем постепенно охлаждают на воздухе. Это делается для уменьшения внутренних напряжений, пониже­ния хрупкости, повышения вязкости стали. Твердость может остаться без изменения или изменяться в зависимости от максимальной температуры нагрева.

Отжиг. Различают отжиг на равновесное состояние и отжиг на мелкое зерно. При отжиге на равновесное состояние сталь нагревают до состояния аустенита, т. е. выше на 20–50 °С линии GS (см. рисунок 2.6), выдерживают при этой температуре и медленно охлаждают, чаще всего вместе с печью. Твердость стали уменьшается, улучшается ее обрабатываемость. Доэвтектоидная сталь получает ферритно-перлитовую структуру. Литая и перегре-

тая сталь обычно имеет крупнозернистое строение, пониженные механиче­ские свойства. Ее отжигают на мелкое зерно. Нагревают на 20-50 °С выше линии GS, выдерживают до перехода в аустенит, а затем медленно охлаж­дают до получения равновесной структуры. Напряжение в стали уменьша­ется, улучшается обрабатываемость.

Нормализация. При нормализации стальное изделие нагревают до тем­пературы несколько ниже температуры закалки, выдерживают и охлаждают на воздухе. В стали с малым содержанием углерода образуется феррито-перлитовая структура и с повышенным содержанием углерода - сорбитная. В первом случае сталь сохраняет высокую пластичность и ударную вяз­кость, во втором – становится более прочной, но менее пластичной, чем после отжига.

18.5.4 Химико-термическая обработка стали

Химико-термической обработкой называют процесс изменения химиче­ского состава, микроструктуры и свойств поверхностного слоя стальных изделий насыщением тем или иным веществом при высокой температуре. Твердость поверхностных слоев повышается при достаточно вязкой серд­цевине. Такими видами обработки являются цементация, азотирование, циа­нирование, диффузионная металлизация.

Цементация. При цементации поверхность изделий из малоуглероди­стых сталей с 0,1–0,3 % С насыщается углеродом на глубину 0,5–2,5 мм. Содержание углерода на поверхности металла достигает 1 %.

Изделия помещают в огнеупорный ящик и засыпают цементационной сме­сью из активизированного угля и углекислой соли К2СО3, Na2CO3 или ВаСО3. В течение 8–10 часов ящик выдерживают в печи при 880–950 °С, в котором образовавшийся из смеси углерод диффундирует в кристаллическую решетку y-Fe, образуя аустенит. Можно выполнять газовую цементацию, нагревая стальные детали в газовых смесях с СО, СКЦ и других в течение 5–7 часов.

После цементации изделия подвергают закалке на мартенсит с после­дующим низким отпуском. Цементация повышает твердость поверхностно­го слоя стального изделия до 580–650 НВ.

Азотирование. При азотировании поверхностный слой стальных изде­лий насыщается азотом. Оно осуществляется в атмосфере аммиака (NH3) в течение 60 часов при 500–600 °С и достигает глубины 0,3–0,6 мм. Азоти­руются стали, легированные хромом, молибденом или алюминием. Сталь приобретает повышенные коррозионную стойкость, износостойкость и пре­дел усталости. Твердость ее достигает 1200 HV, а после цементации она составляет 900 HV.

Цианирование. При цианировании поверхностный слой стальных изде­лий насыщают азотом и углеродом. Их нагревают в расплавленных циани­стых солях NaCN или KCN или в газовой среде, состоящей из смеси СН4 и NH3.

Различают высокотемпературную обработку при 850–950 °С и низко­температурную при 500-600 °С.

При низкотемпературном цианировании поверхностный слой насыщает­ся преимущественно азотом на глубину 0,01–0,04 мм и имеет твердость 1000 HV. Его применяют для обработки режущих инструментов из быстро­режущих сталей.

При высокотемпературном цианировании толщина насыщенного слоя составляет 0,6–1,8 мм. После обработки детали подвергают закалке, а затем отпуску. Твердость составляет 50–92 HRC. Цианированная поверхность по сравнению с цементированной имеет более высокую твердость, износо­стойкость и коррозионную стойкость.

Диффузионная металлизация.При диффузионной металлизации поверхность изделия насыщается алюминием (алитирование), хромом (хромирование), кремнием (силициро-вание), бором (борирование).

При алитировании детали приобретают повышенную коррозионную стойкость; при хромировании – стойкость в газовой среде, морской воде и кислотах; при силицировании – высокую кислотостойкость в соляной, сер­ной и азотной кислотах; борирование придает верхнему слою твердость до 1800–2000 HV, повышенную износостойкость и коррозионную стойкость.

Соседние файлы в папке Учебник срой.мат