32. Назовите способы поверхностного упрочнения стали.

Для повышения твердости поверхностных слоев, предела выносливости и сопротивляемости истиранию многие детали машин подвергают поверхностному упрочнению. Существует три основных метода поверхностного упрочнения: поверхностная закалка, химико-термическая обработка и упрочнение пластическим деформированием.

Основное назначение поверхностной закалки: повышение твердости, износостойкости и предела выносливости деталей (зубьев шестерен, шеек валов, направляющих станин металлорежущих станков и др.).

Химико-термической обработкой называют процесс, заключающийся в сочетании термического и химического воздействия для изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя стали. Химико-термическая обработка основана на диффузии (проникновении) в атомно-кристаллическую решетку железа атомов различных химических элементов при нагреве стальных деталей в среде, богатой этими элементами.

33. Какие методы поверхностной закалки вы знаете? Как осуществляется закалка токами высокой частоты?

Основное назначение поверхностной закалки: повышение твердости, износостойкости и предела выносливости деталей (зубьев шестерен, шеек валов, направляющих станин металлорежущих станков и др.). Сердцевина детали остается вязкой и хорошо воспринимает ударные и другие нагрузки. В промышленности применяют следующие способы поверхностной закалки: закалку с индукционным нагревом токами высокой частоты (т. в. ч.); с электроконтактным нагревом; газо-поверхностной закалке стали.

Ток высокой частоты - В течение нескольких секунд поверхность детали нагревается на необходимую глубину; затем ток выключают, деталь быстро охлаждают. Индуктор в процессе работы не нагревается благодаря интенсивному охлаждению циркулирующей внутри него водой.

34. Для какой цели применяется цементация. Какие стали ей подвергаются. Приведите примерные марки цементуемых сталей и деталей, для которых необходима технология цементации.

Цементация стали — насыщение поверхности стальных изделий углеродом при высокой температуре. Подвергаемые цементации стали (цементуемые) обычно содержат не более 0,25% углерода. Способы цементации: в твёрдом карбюризатор (Загрузка деталей в стальной ящик с герметичным песчаным затвором. Укладка деталей производится таким образом, чтобы они были покрыты карбюризатором со всех сторон, не соприкасались друг с другом и стенками ящика. Далее ящик герметично закрывается песчаным затвором или замазывается огнеупорной глиной и загружается в печь.

), в газовом карбюризаторе(Этот процесс осуществляют в среде газов, содержащих углерод. Газовая цементация имеет ряд преимуществ по сравнению с цементацией в твёрдом карбюризаторе, поэтому её широко применяют на заводах, изготовляющих детали массовыми партиями.), в кипящем слое(Цементация в слое мелких частиц (0,05-0,20 мм) корунда, через который проходит восходящий поток эндогаза с добавкой метана. При прохождении газа частицы становятся подвижными и слой приобретает некоторые свойства жидкости (псевдоожиженный слой).), в растворах электролитов (Использование анодного эффекта для диффузионного насыщения обрабатываемой поверхности углеродом в многокомпонентных растворах электролитов, один из видов скоростной электрохимико-термической обработки (анодный электролитный нагрев) малогабаритных изделий. Анод-деталь при наложении постоянного напряжения в диапазоне от 150 до 300 В разогревается до температур 450–1050°С. Достижение таких температур обеспечивает сплошная и устойчивая парогазовая оболочка, отделяющая анод от электролита. Для обеспечения цементации в электролит кроме электропроводящего компонента вводят углеродсодержащие вещества-доноры (глицерин, ацетон, этиленгликоль, сахароза и др.)), в пастах.

Цементации подвергают низкоуглеродистые (обычно до 0.2 % C) и легированные стали, процесс в случае использования твёрдого карбюризатора проводится при температурах 900—950 °С, при газовой цементации (газообразный карбюризатор) — при 850—900 °С.

Марки сталей - 15Х, 20Х, 15ХН, 15ХГ (обычного качества), 12Х2Н4, 18ХНВА и 18ХМА (высокого качества).

35. Назовите виды химико – термической обработки.

Виды химико-термической обработки - цементация, азотирование и цианирование.

Азотирование стали — насыщение поверхности стальных деталей азотом для повышения твердости, износоустойчивости и коррозионной стойкости. Для азотирования нагревают детали при 480—650°С в атмосфере диссоциированого аммиака, при этом образуется атомарный азот, который поглощается поверхностью стальных деталей с образованием твердого раствора азота в матрице металла , нитридов железа и нитридов легирующих элементов.

36. Что такое цементация?

Цементация стали — насыщение поверхности стальных изделий углеродом при высокой температуре. Подвергаемые цементации стали (цементуемые) обычно содержат не более 0,25% углерода. См. вопр 34.

37. Назовите процессы диффузионной металлизации. В чем их суть?

Диффузионная металлизация — процесс поверхностного упрочнения стальных деталей путем диффузионного насыщения поверхностного слоя металлами — хромом (хромирование), алюминием (алитирование), кремнием (силицирование). Процессы диффузионной металлизации производятся аналогично цементации в твердом карбюризаторе. Диффузионной металлизации подвергают стальные детали и детали из цветных сплавов и из чугуна (алюминиевые цилиндры мотоциклетных двигателей, верхние поршневые кольца из чугуна) для повышения износостойкости, жаропрочности и повышения сопротивления коррозии.

38. В чем заключается упрочнение поверхностным пластическим деформированием?

Поверхностное пластическое деформирование — вид упрочняющей обработки, при котором не образуется стружка, а происходит пластическое деформирование тонкого поверхностного слоя заготовки.

После поверхностного пластического деформирования (ППД) в результате наклёпа упрочняется поверхностный слой, повышается износостойкость, стойкость к коррозионным воздействиям и т. д. Во многих случаях применением ППД удается повысить запасы прочности деталей, работающих при знакопеременных нагрузках (оси, валы, зубчатые колёса, подшипники, поршни, цилиндры, сварные конструкции, инструменты и т. п.), в 1,5-3 раза и увеличить срок службы деталей в десятки раз.