24) Азотирование - процесс насыщения поверхности детали азотом.

Цель цементации – упрочнение поверхностного слоя и повысить коррозионную стойкость за счет образования нитридов (AlN, CrN, TiN).

Карбюризатор только один –NH3 . В нем деталь выдерживается при температуре 580 – 620, град. С. Процесс азотирования очень длительный, 0,65 мм за 65 часов.

Следует помнить, что все виды ТО производят до азотирования.

Сравним цементацию и азотирование:

• Цементированный слой выдерживает температуру эксплуатации около 250 град. С не теряя при этом твердости, азотированный – 500 град.С.

• Цементация только упрочняет поверхностный слой, а азотирование еще повышает коррозионную стойкость.

• Производительность цементации выше

• Цементация применяется для любых сталей, а азотирование осуществляется только для легированных сталей.

• После цементации деталь может выдержать коробление (изменение размеров, т.к. была проведена ТО) при азотировании этот эффект отсутствует (,т.к. ТО проведена до азотирования).

Цианирование – процесс совестного насыщения поверхности детали азотом и углеродом.

Высокотемпературное цианирование ≈ цементации. Низкотемпературное цианирование ≈ азотирование. Здесь следует понимать, что при повышении или уменьшении температуры цианирования наблюдается либо более сильное насыщение поверхности углеродом по сравнению с азотом(поэтому более похоже на цементацию), либо наоборот (более похоже на азотирование.

Цель цианирования – повышение прочности поверхностного слоя, твердости, коррозионной стойкости , повышение усталостной прочности.

25) Чугун – сплав углерода и железа, где содержание углерода достигает более 2,14%.

В зависимости от того в каком состоянии находится углерод (в связанном (Fe3C), в свободном (графит)), выделяют следующие виды Чугуна:

• Белый чугун (маркировка по ГОСТ отсутствует) – почти весь углерод находится в связанном состоянии, такой чугун не поддается механической обработке. Белый чугун в промышленности в основном только для получения ковкого чугуна путем графитизирующего отжига. Следует помнить, что на диаграмме «желзо-углерод» показана структура белых чугунов.

• Серый чугун – весь углерод находится в свободном состоянии, в виде пластинчатых графитовых включений. Данный вид чугуна плохо работает на растяжение, впрочем, как и все чугуны. Согласно ГОСТ существует маркировка серого чугуна:

СЧ 20, где цифры после названия означают предел прочности на растяжение в кг/мм2

26)

• Высокопрочный чугун – весь углерод находится в свободном состоянии, в виде глобулярных (шариков) графитовых включений. Данный вид чугуна получают путем модифицирования, ( т.е. добавляют такие вещества как магний, церий и т.д. в незначительных количествах). Модификаторы увеличивают межфазное натяжение между расплавом и графитовыми включениями. . Согласно ГОСТ существует маркировка серого чугуна: ВЧ 60, где цифры после названия означают предел прочности на растяжение в кг/мм2.

27)

• Ковкий чугун - весь углерод находится в свободном состоянии, в виде хлопьеобразных графитовых включений. Данный вид чугуна более пластичен чем серый, но он является более дорогим. Согласно ГОСТ существует маркировка серого чугуна: КЧ37-12 , где цифры после названия означают предел прочности на растяжение в кг/мм2; цифры в конце обозначают относительное удлинение в%.

28) Стали классифицируются по многим признакам, но чаще всего нас интересует два пункта классификации: по структуре при комнатной температуре, и по назначению.

По структуре выделяют:

• Стали перлитного класса (конструкционные стали, низкоуглеродистые стали)

• Стали мартенситного класса (высоколегированные стали)

• Стали аустенитного класса ( стали, в которых мартенситная структура достигается только в области низких температур)

По назначению выделяют:

• Конструкционные стали (предназначены для изготовления строительных и машиностроительных изделий)

• Инструментальные стали ( стали, из которых изготовляют мерительный, режущий, штамповый и прочие инструменты, с содержанием углерода более 0,65%)

• Стали с особыми химическими свойствами (например: жаропрочные стали, нержавеющие стали, жаростойкие стали).

• Стали с особыми физическими свойствами (например: стали с особыми магнитными свойствами, электротехнические стали).

В производстве чаще всего используют конструкционные и инструментальные стали

Рассмотрим маркировку этих сталей, описанную в ГОСТ:

Конструкционная углеродистая сталь
Обыкновенного качества (содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора.) – Ст0, Ст1, и т.д. до Ст6	Качественные (до 0,035% серы и фосфора ) – Сталь 08 (0,08% С), Сталь 10, Сталь 15 до 80		Высококачественные (до 0.025% серы и фосфора)- Сталь 40А
Конструкционная легированная сталь
Качественные -18Х2Н4В		Высококачественные- 18Х2Н4ВА

Инструментальная углеродистая сталь
Качественная – У7-У13	Высокачественная - У7А-У13А
Инструментальная легированная сталь
Все стали этого класса высококачественные – Х12, 7Х3

Примечание:(говорить и даже читать не обязательно) в современных рыночных условиях изготовление инструмента из сталей по «советскому» ГОСТу слишком дорого и экономически не оправданно (покупатель будет пользоваться инструментом слишком долго), в результате производители под давлением рынка используют низкосортные импортные (американские, итальянские, китайские) аналоги инструментальных сталей.

Ярким примером такой замены является американская сталь 420СТА – очень дешевая в производстве и эксплуатации сталь. Данная сталь по «советской» маркировке может быть отнесена скорее к конструкционной стали обыкновенного качества. Её состав и свойства, а так же область применения приведена в приложении.

Эту и подобные ей стали используются очень активно так, как, несмотря на «скромный» состав после проведения ряда ТО оказывается достаточно удобной для применения (довольно прочна, неплохая твердость, коррозионная стойкость). Но следует помнить, что стали этого типа все-таки не позволяют изготовить довольно качественный нож, или какой либо другой инструмент. Самым главным преимуществом этой стали является её цена около 24000 рублей за тонну, а цена на инструментальную сталь по ГОСТу находится в пределах от 900 000 -3 000 000 рублей.

Поэтому считаю необходимым упомянуть стали данного класса как наиболее часто используемые в настоящее время производителями для изготовления довольно широкого спектра инструментов.

Также можно добавить, что производитель в настоящее время использует все реже даже такие стали, все чаще на рынке появляются инструменты (в основном слесарные) изготовленные из конструкционной стали низкого сорта, и даже бронзовых и латуневых сплавов.

29) Для придания низкоуглеродистой конструкционной стали определенных свойств, очень часто прибегают к цементации.

Существуют три типа цементуемых сталей:

1. С не упрочняемой сердцевиной.

2. Со слабо упрочняемой сердцевиной.

3. С сильно упрочняемой сердцевиной

К первому типу относятся стали углеродистые стали, со структурой сердцевины феррит + перлит.

Ко второму относятся такие стали как: 15Х, 20Х (легированные конструкионные стали). Хром увеличивает прокаливаемость, часто добавляют ванадий для измельчения зерна (больше пластичность и вязкость). В сердцевине может образоваться бейнит

К третьему типу относят стали, из которых изготавливают детали испытывающие большие ударные нагрузки, а также для деталей очень больших размеров. В такие стали часто добавляют никель, т.к. он увеличивает глубину цементуемого слоя, препятствует росту зерна, образованию грубой цементитной сетки.

Легирование хромом и никелем вместе увеличивает прочность, пластичность и вязкость и цементованного слоя, и сердцевины.

Часто легируют молибденом и вольфрамом: во-первых, это позволяет не использовать никель, т.к. он дефицитный металл; во-вторых, во избежание склонности стали к отпускной хрупкости второго рода.

30) Конструкционные улучшаемые стали делят на пять групп:

1. По критическому диаметру ( максимальный диаметр в центре, где наблюдается 95%,50%,75% мартенсита):

1. Углеродистые стали (критический диаметр при 95% мартенсита = 10мм).

2. Легированные хромом (30Х,40Х,50Х) критический диаметр у таких сталей от 30 до 40 мм. Эти стали часто легируют Бором

3. Легированные хромом, бором и ванадием. Эти стали имеют высокую прочность в сочетании с высокой пластичностью, обладают повышенным порогом хладноломкости, являются склонными к отпускной хрупкости 2 рода.

Выделяют хромо-кремнемарганцевые стали (хромомансил), например 30ХГС.

При закалке в масле имеют небольшую прокаливаемость. Склонность к отпускной хрупкости 1 рода, хорошо свариваются.

Также выделяют хромоникелевые и хромомолибденовые стали, обладают высокой прокаливаемостью, затруднена обработка резанием, склонны к образованию флокенов (пористость стали, из-за большого количества водорода)

31) Для пружинно-рессорных сталей, характерен следующий вид ТО: закалка + средний отпуск. Для пружин и рессор важна упругость по этому и назначают средний отпуск, не боясь отпускной хрупкости первого рода

32) Строительные стали – это те конструкционные стали, которые обладают низкой коррозионной стойкостью, и хорошей свариваемостью (Ст3, Ст3кп, 09Г2С)

Для таких сталей назначают следующую технологию ТО: нормализация. Т.к. данные стали обладают довольно высоким порогом хладноломкости, применение нормализации является необходимой мерой. Желательно также провести легирование стали никелем в небольших количествах.

Автоматная сталь – это те конструкционные стали, в свойства которых специально закладывают улучшенную обработку резаньем (автоматами). Как правило эти стали отличаются низким содержанием углерода.

Износостойкая сталь Г13(сталь Гатфильда) – уникальная конструкционная сталь: в нормальном состоянии сталь имеет низкую твердость (около 250НВ), но в условиях повышенного трения и удара она упрочняется, данная сталь подвергается закалке без отпуска. Из этой стали изготавливают траки тракторов и ВГМ(Военных Гусеничных Машин), ковши, отвалы и т.п.