3. Химико-термическая обработка стали(озатирование и цементация)

Химико-термическая обработка (ХТО) - нагрев и выдержка металлических (а в ряде случаев и неметаллических) материалов при высоких температурах в химически активных средах (твердых, жидких, газообразных).

В подавляющем большинстве случаев химико-термическую обработку проводят с целью обогащения поверхностных слоев изделий определенными элементами. Их называют, насыщающими элементами или компонентами насыщения.

В результате ХТО формируется диффузионный слой, т.е. изменяется химический состав, фазовый состав, структура и свойства поверхностных слоев. Изменение химического состава обуславливает изменения структуры и свойств диффузионного слоя.

Цементация стали.

Цементацией называется процесс поверхностного насыщения стали углеродом для получения у детали высокой поверхностной твердости, износоустойчивости и повышенной усталостной прочности. Цементации подвергают детали, изготовляемые из низкоуглеродистых сталей (с содержанием 0,10-0,30% углерода) марок 10, 15, 20, 25 или низколегированных сталей марок 15Г, 20Г, 20Х, 25ХГ, 18ГМ, 15ХФ, 20 ХМ, 12Х2Н4 и др. Цементация проводится в углеродосодер-жащей среде при температуре выше Ас3, когда сталь имеет структуру аустенита, в котором может раствориться до 2,14 % углерода. Различают цементацию в твердом карбюризаторе, газовую и жидкую.

Атомарный углерод поглощается поверхностью стали и диффундирует вглубь детали, насыщая аустенит. В результате образуется поверхностный слой, обогащенный углеродом.

Для получения высокой поверхностной твердости и износоустойчивости изделие подвергают закалке от температур 770- 780 °С и низкому отпуску при 160-180°С. В результате в поверхностном слое получается структура отпущенного мартенсита с твердостью HRC 60-63, сердцевина остается вязкой.

Азотирование стали

Азотирование - это процесс насыщения поверхности стальных изделий азотом для повышения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости. Азотирование проводят в герметически закрытых муфелях в присутствии аммиака при нагреве до 500-700 °С. Аммиак диссоциирует с выделением атомарного азота, который поглощается поверхностью и диффундирует вглубь металла, образуя азотированный слой. Различают прочностное и антикоррозионное азотирование.

Билет8

1. Состав битума .Особенности образования вязких и твердых битумов.

Нефтяные битумы представляют собой дисперсные коллоидные системы сложного химического состава. В их состав входит примерно 80—87% углерода, 10—12% водорода, 5—10% кислорода, 2— 5% серы и до 3% азота. Однако элементарный состав битумов не дает представления о химических соединениях, содержащихся в битумах. Для исследования свойств битумов их разделяют на отдельные группы углеводородов, близких по свойствам. Из битума чаще всего выделяют следующие группы углеводородов: масла, смолы и асфальтены.

Масла — группа жидких углеводородов светло-желтой окраски плотностью менее 1. Повышенное содержание масел в битумах придает им подвижность, текучесть. Смолы — вязкогпластичные вещества темно-коричневого цвета плотностью около 1. Смолы имеют более сложный состав углеводородов, чем масла, и придают битумам тягучесть и эластичность.

Афтальтены—твердые неплавкие вещества черного цвета плотностью немного, больше 1. Повышенное содержание асфальтенов в битуме обусловливает его повышенную вязкость и температурную устойчивость. Масла, смолы, асфальтены и другие группы углеводородов входят в состав битумов в различных соотношениях и тем самым определяют их структуру и свойства. По физико-химическому строению битумы являются коллоидными растворами асфальтенов {с адсорбированной на их поверхности частью смол) в масляно-смоляной среде. Битумная мицелла (молекула битума) представляется сложной системой различных веществ от асфальтенового ядра (дисперная фаза) до масел, являющихся в этой системе дисперсионной средой.

2. материалы для а\б. песок и МП, требования.

Минеральный порошок, в асфальтобетоне располагаясь в пустотах песчано-щебеночного каркаса, вытесняет оттуда битум, улучшая структуру минерального «скелета». При смешивании битума с минеральным порошком образуется прочное асфальтовое вяжущее вещество. Мелкие частицы равномерно покрываются тонким слоем «клея», который и соединяет зерна песка и щебня в плотный, прочный монолит. Теория и практика применения вяжущих веществ указывает, что с уменьшением толщины соединяющего слоя его прочность увеличивается, а значит, минеральный порошок не только сокращает расход битума, но и повышает физико-эксплуатационные свойства асфальта.

Минеральный порошок получают путем тонкого измельчения горных пород или твердых отходов промышленного производства, например шлаков или зол. Согласно ГОСТ Р 52129-2003 «Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей» для марки МП-1 необходимо, чтобы частицы мельче 0,071 мм содержались в порошке не менее 70% по массе. Через сито с отверстиями 1,25 мм порошок должен проходить полностью, а с отверстиями 0,315 мм — не менее 90% от массы порошка. При этом величина реакционной способности (активности) зависит не только от гранулометрии порошка, но и от способа помола. Например, осколочная форма частиц полученных в результате ударного измельчения обеспечивает более прочное сцепление с битумом, которое сохраняется на протяжении всего срока службы асфальтового покрытия. Только за счет перехода от истирающего помола к ударному измельчению реакционная способность частиц минерального порошка может быть увеличена в среднем на 25-30%.

Песок для асфальтобетонных смесей применяют как природный, так и искусственный, полученный при дроблении тех же горных пород, что и для щебня. Модуль крупности песка должен быть более 2. Мелкозернистый песок используют только при его обогащении добавками крупного. Количество пылеватых, глинистых и илистых частиц ограничивается 3 % в природном песке и 5 % — в искусственном.

При изготовлении асфальтобетонов целесообразно использовать поверхностно-активные добавки (0,2...0,5 % от массы битума). Эти вещества улучшают прилипание битума к поверхности минеральных материалов и их смачивание битумом. В результате улучшается удобоукладываемость асфальтобетонных смесей, повышается производительность смесительных установок, ускоряются процессы формирования структуры асфальтобетонов на жидких битумах и замедляется «старение» высоковязких битумов, снижается стоимость строительства.