19. Методы повышения конструкционной прочности.

Методы повышения конструкционной прочности включают:

1) Легирование – добавление карбидообразующих элементов (никель, хром, молибден, ванадий), задерживают рост зерна при нагреве под закалку в аустените, влияют на мартенсит при высоком отпуске: задерживают выделение цементита, затрудняют распад мартенсита.

Некарбидообразующие элементы (кремний, марганец, алюминий, медь) замедляют диффузию.

Все легирующие элементы в феррите образуют твердорастворное упрочнение по типу замещения, атомы внедрения скапливаются на дислокациях и блокируют их.

2) Интермиталидное и карбидное упрочнение.

3) Термическая обработка. Старение - это термообработка, которая проводится после закалки без полиморфного превращения, направленная на получение в сплаве более равновесной структуры и заданного уровня свойств. Закалкой называется процесс термической обработки, заключающийся в нагреве стали до температуры выше критической и последующем достаточно быстром охлаждении для получения вместо механической смеси фаз пересыщенного твердого раствора с искаженной решеткой (мартенсита).

4) термомеханическая обработка заключается в сочетании пластичской деформации с закалкой. Формирование структуры закаленной стали при ТМО происходит в условиях повышенной плотности и оптимального распределения дислокаций, обусловленных условиями горячей (теплой) деформации. Различают два основных способа термомеханической обработки:

- высокотемпературной термомеханической обработкой (ВТМО), сталь деформируют при температуре выше точки Aс₃

- низкотемпературной термомеханической обработкой (НТМО), сталь деформируют в температурной зоне существования переолажденного аустеннта в области его относительной устойчивости (400-600⁰С).

5) химико-термическая обработка (ХТО).

20. Химико-термическая обработка

Химико-термической обработкой (ХТО) называется термическая обработка, заключающаяся в сочетании термического и химического воздействия с целью изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя стали.

Химико-термическая обработка включает три последовательные стадии:

1. Образование активных атомов в насыщающей среде вблизи поверхности или непосредственно на поверхности металла.

2. Адсорбцию образовавшихся активных атомов поверхностью насыщения.

3. Диффузию - перемещение адсорбированных атомов в решетке

обрабатываемого металла.

Выделяют следующие виды химико-термической обработки:

1) цементация заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагревании в соответствующей среде - карбюризаторе. Назначение цементации - придать поверхностному слою высокую твердость и износостойкость, повысить предел контактной выносливости и предел выносливости при изгибе и кручении. Нагрев стали осуществляют при температуре:

Т_ц = 920-950⁰С

Далее проводят закалку и высокий отпуск. Цементации подвергают низкоуглеродистые (0,1-0,18 %С) легированные стали.

2) Азотирование - процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом. Перед азотированием проводят закалку, и высокий отпуск затем выполняют азотирование при температуре

Т_а = 500-650⁰С

Средой для азотирования служит аммиак. Азотирование увеличивает коррозионную стойкость и износостойкость.

3) нитроцементация - процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом. Нитроцементация проводиться при 840-860⁰С в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака. Продолжительность процесса 4-10 ч. Основное назначение нитроцементации - повышение твердости и износостойкости стальных деталей. После нитроцементации следует закалка и низкий отпуск при 160-180⁰С.

4) Цианированием называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом в расплавленных солях, содержащих группу CN. Цианирование проводиться при температуре 820-950⁰С. Закалку выполняют непосредственно из цианистой ванны. После закалки следует низкотемпературный отпуск 180-200⁰С. Цианированный слой по сравнению с цементованным обладает более высокой износостойкостью и эффективно повышает предел выносливости.

5) Борированием называется химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали бором при нагревании в соответствующей среде. Борирование выполняют при электролизе расплавленной буры Na₂B₄О₇ при этом деталь является катодом. Температура насыщения 930-950⁰С при выдержке 2-6 ч. Борированный слой обладает высокой твердостью, износостойкостью, коррозионной стойкостью, окалиностойкостью, теплостойкостью.

6) Насыщение поверхности стали кремнием называют силицированием. Силицировяние придает стали высокую коррозионную стойкость в морской йоде, в азотной, серной и соляной кислотах и несколько увеличивает устойчивость против износа.

12