11. Термическая обработка Ме.

- технологический процесс, состоящий из нагрева и охлаждения Ме изделий с целью изменения структуры и их свойств.

Виды термической обработки: отжиг, закалка, отпуск/старение. Нагрев, изотермическая выдержка, охлаждение.

Группы сплавов: 1)не имеют фазовое превращение в твердом состоянии 2) с переменной растворимостью компонентов в твердом состоянии 3) сплавы с эвтектоидным превращением.

Отжиг – термическая обработка, в результате которой Ме или сплавы приобретают структуру близкую к равновесной (увеличивается пластичность, снимается остаточное напряжение). Температура нагрева зависит от состава, а скорость не велика – 30-200⁰С.

Закалка - термическая обработка, в результате которой образуются неравновесные структуры в сплавах. Закаливают для упрочнения, закалка может изменить физико-химические свойства.

Отпуск/старение - термическая обработка, в результате которой в предварительно закаленных сплавах происходит фазовое превращение, приближающее структуру к равновесной.

Отпуск – при закалке происходит полиморфное превращение, старение – нет полиморфного превращения.

Термическая обработка проводится всегда.

Отжиг для 1ой группы сплавов:

1. нагрев для снятия напряжения(до 450⁰С), время выдержки – несколько десятклв часов, зависит от массы(для Al и Cu 250-300⁰С)

2. рекристализационный отжиг – температура отжига на 100-200⁰С выше рекристаллизации

3. диффузионный отжиг(гомогенизация) – длительная выдержка сплавов при высоких температурах, в результате которых уменьшается неоднородность в растворах(сталь – 1100-1200⁰С, 20-50 часов выдержки).

12. Химико-термическая обработка металлов.

- технологические процессы приводящие к диффузионному насыщению поверхностного слоя детали различными элементами. Для повышения твердости, износостойкости, сопротивления усталости, для защиты от различных видов коррозии. При внедрении атомов процесс диффузии протекает быстрее. Условия: 1) образование активных атомов элемента, которыми насыщается металл, 2) адсорбция – акт. атомы должны закрепляться на поверхности металла, возникают химические связи, 3) диффузия адсорбированных атомов. Методы насыщения: 1) насыщение из порошковых смесей (мелкозернистое производство), 2) диффузионное насыщение из газовых сред, 3) из расплавов металлов и солей (высокая скорость, но процесс грязный и вредный), 4) из пасты и суспензий (низкое качество покрытия, применяется локально), 5) насыщение с использованием вакуума (дорогостоящий). Распространенные процессы – насыщение стали углеродом, азотом и ими вместе.

Цементация – это технологический процесс диффузионного насыщения углеродом. Обычно после ц. сталь подвергают закалке и отпуску. Концентрацию углерода на поверхности доводят до 1%, что повышает износостойкость. Внутри до ¼% - т.е. сердцевина – вязкая, поверхность – твердая. Ц-ю проводят в карбютизаторе. Процесс идет через газовую фазу. В зависимости от концентрации углерода карбютизатор работает в режимах: науглероживание, обезуглероживание, без измениний. Конструкция карбютизатора: берется древесный уголь, добавляется углекислый барий 25% и СаО 5% все это вместе с деталью помещают в стальной ящик и нагревают до 930º С. Там происходят реакции:

2-я реакция – вспомогательная, она повышает интенсивность процесса. Также для цементации можно использовать природный газ CH₄:

Контролируемая реакция горения:

Азотирование стали - это технологический процесс диффузионного насыщения азотом. Применяют для повышения износостойкости и предела выносливости деталей машин. А-е снижает вязкость в стали, повышает прочность, сопротивление к задираемости и налипанию металла. А-нная сталь обладает высокой теплостойкостью, но при длительной эксплуатации в высоких температурах постепенно теплостойкость исчезает. А-ие производят при 600º.

Ионное азотирование и цементация. Ионное а-е – азотирование, происходящее в плазме тлеющего разряда. Ионное а-е проводят в металлическом контейнере. Сам контейнер – анод, деталь – катод. Через контейнер прокачивается газосодержащий азот при низком давлении. Процесс происходит в несколько стадий: 1) очищение обрабатываемой поверхности за счет катодного распыления (1000 В), деталь нагревается до 200º, 2) рабочая стадия, напряжение между анодом и катодом 300-800 В, бомбардировка ионами азота. Преимущество метода: применим для сплавов, которые сильно покрываются оксидной пленкой.