ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение .......................................................................................... 3.

Глава 1. Физико-химические основы процессов химико-термической

обработки .............. ........................................................................ 5

Глава 2. Цементация стали ........................................................... 28

§ 1. Карбюризаторы для цементации .......................................... 29

§ 2. Стали для цементации ............................................................. 32

§ 3. Влияние времени, температуры и легирующих элементов

в стали на результаты цементации .............................................. 33

§ 4. Режимы термической обработки стали после цементации

и структура цементованного слоя ............................................... 37

§ 5. Свойства цементованной стали ............................................. 41

Глава 3. Азотирование стали ....................................................... 43

§ 6. Технология азотирования ...................................................... 44

§ 7. Стали, подвергаемые азотированию .................................... 48

§ 8. Влияние параметров азотирования и легирования стали на скорость процесса газового азотирования. Структура

азотированного слоя ..................................................................... 50

§ 9. Свойства азотированной стали ............................................. 54

Глава 4. Нитроцементация и цианирование стали ................... 56

§ 10. Высокотемпературная Нитроцементация .......................... 56

§ 11. Низкотемпературная Нитроцементация ............................ 60

§ 12. Цианирование стали ............................................................. 61

Глава 5. Хромирование стали ...................................................... 66

§ 13. Технология процесса хромирования .................................. 66

§ 14. Структура хромированного слоя. Влияние различных

факторов на результаты хромирования ...................................... 69

§ 15. Свойства хромированной стали .......................................... 72

Глава 6. Алитирование стали ....................................................... 73

§ 16. Технология процесса алитирования ................................... 73

§ 17. Структура алитированного слоя и влияние различных

факторов на результаты процесса ............................................... 75

§ 18. Свойства алитированной стали .......................................... 77

Список литературы ....................................................................... 78

Введение

Термическая обработка сталей и сплавов предусматривает изменение физико-химических и механических свойств металла без изменения их химического состава, исключая по возможности такие нежелательные процессы, протекающие в поверхностных слоях при нагреве, как окисление и обезуглероживание (специальный обезуглероживающий отжиг трансформаторных сталей является исключением).

Химико-термическая обработка имеет своей целью изменение химического состава металла в его поверхностных слоях и предусматривает диффузионное насыщение практически всеми элементами таблицы Менделеева. Применительно к сталям наибольшее распространение получило поверхностное насыщение углеродом, азотом, бором, хромом, алюминием, кремнием, титаном, молибденом, ванадием, а также комплексное насыщение несколькими элементами. При этом происходят существенные изменения физико-химических и механических свойств поверхности — повышается твердость, износоустойчивость, усталостная выносливость, красностойкость, коррозионная стойкость, жаростойкость и т. д. Эти изменения происходят вследствие образования в поверхности за счет диффузионного роста новых фаз (с отличными от сердцевины свойствами) —твердых растворов, промежуточных фаз внедрения, интерметаллидов.

Скорость роста диффузионного слоя в основном контролируется диффузией легирующего элемента в матрице, поэтому, в частности, элементы, образующие твердые растворы внедрения (углерод, азот, кислород), приводят к достаточно большой скорости роста новой фазы; элементы же, образующие твердые растворы замещения — к чрезвычайно малой.

Существенное значение имеет среда, в которой протекает процесс насыщения. В качестве сред обычно используются твердые смеси, жидкие смеси солей и металлов, газовые смеси.

Процессы химико-термической обработки стали могут быть как окончательным видом обработки (азотирование, борирование, хромирование и т. д.), так и предварительными (цементация, нитроцементация), требующими после их завершения дополнительных операций термической обработки— закалки и отпуска или диффузионного отжига.

Особенно широко распространена химико-термическая обработка стали в машиностроительной, автотракторной и авиационной промышленности. В настоящем пособии рассмотрены только основные, наиболее широко распространенные виды поверхностного диффузионного насыщения: цементация— насыщение стали углеродом, азотирование — насыщение азотом, совместное насыщение углеродом и азотом — нитроцементация и планирование, а также процессы хромирования, алитирования и сульфоцианирования.

Для целей химико-термической обработки применяются самые различные, ,в основном легированные стали—мало- и среднеуглеродистые, высокоуглеродистые, высоколегированные и т. д. Обработке подвергаются детали чрезвычайно большой номенклатуры: шестерни, валы, клапаны, втулки, штамповый и режущий инструмент и т. д.

В настоящее время можно с уверенностью сказать, что нет ни одного завода машиностроительных отраслей, который не применял бы процессов химико-термической обработки. Применение этих процессов позволяет снизить металлоемкость продукции, экономить дефицитные и дорогостоящие легированные стали, значительно повысить срок службы изделий, их надежность и долговечность, а зачастую получить такие весьма важные свойства поверхности деталей, которые невозможно получить другими технологическими методами.