Процес ціанування сталей
Сутність та призначення процесу ціанування сталей, що протікають хімічні реакції. Структура та властивості поверхневого шару та серцевини ціанованих виробів. Вплив низькотемпературної термомеханічної обробки на механічні властивості сталей.
Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
Розміщено наhttp://www.allbest.ru/
ціанування сталь термомеханічна обробка
Описати сутність та призначення процесу ціанування сталей; вказати склади сталей, що піддаються ціануванню.
Навести хімічні реакції, що протікають у процесі низькотемпературного та високотемпературного ціанування. Перелічити відносні переваги та недоліки процесу ціанування. Описати структуру та властивості поверхневого шару та серцевини ціанованих виробів та області застосування процесу ціанування. Вказати переваги та недоліки ціанування.
Ціанування - процес зміцнення сталевих деталей шляхом дифузії в поверхневий шар вуглецю та азоту.
Залежно від використовуваного середовища розрізняють ціанування:
1) у твердих середовищах;
2) у рідких середовищах;
3) у газових середовищах.
Залежно від температури нагрівання ціанування поділяється на низькотемпературне та високотемпературне.
Ціанування в рідких середовищах виробляють у ваннах із розплавленими солями. Під час нагрівання в результаті окислення та дисоціації ціаністих солей [NaCN, KCN, Ca (CN) та ін.] утворюються активний азот та вуглець, які дифундують в оброблювану деталь.
Ціаністий натрій у розплаві солей окислюється киснем повітря зперебігом реакцій:
2NaCN + О2 2>NaCNO; (1)
2NaCNO + О2 > Na2C3 + CO + 2N; (2)
Ціанування застосовується для виробів з низьковуглецевих і низьколегованих сталей, і використовують для підвищення їхньої поверхневої твердості, зносостійкості, межі витривалості при згині та контактної витривалості.
При низькотемпературному ціануванні температура нагрівання допускається в межах 500-550 ° С. При цій температурі поверхневий шар деталі активніше дифундує азот, ніж вуглець. Такому процесу в більшості випадків піддають деталі зі швидкорізальної сталі.
Деталі, що пройшли високотемпературне ціанування, обов'язково піддають термічній обробці: загартування при температурі нагріву 760-780 ° С з охолодженням у воді або олії, промиванні та низькому відпустці при температурі 150-170 ° С.
Ціанування в газових середовищах (нітроцементація) проводиться у суміші цементуючого газу та аміаку (70% цементуючого газу та 30% аміаку).
Газове ціанування проводиться у спеціально герметично закритих печах з жароміцними муфелями та спеціальними пристроями для подачі газу та аміаку.
Низькотемпературне газове ціанування проводиться за нормальної температури 550-570° З; час витримки 1,5-3 год; глибина ціанованого шару 0,02-0,04 мм; HV 900-1200.
Ціанування в газових середовищах застосовується в основному для різальних та вимірювальних інструментів із швидкорізальної сталі. Стійкість після такої обробки збільшується в 1,5-2 рази.
Високотемпературне газове ціанування застосовують для деталей, виготовлених з вуглецевих та низьколегованих сталей. Температура при ціануванні 830-950 ° С; витримка від 0,5 до 3 год.
Деталі, що пройшли високотемпературне газове ціанування, піддають гартуванню та обробціхолодом.
Серед головних переваг ціанування - відносно невелика тривалість процесу хіміко-термічної обробки, малі деформації та короблення деталі в процесі насичення, малі втрати тепла.
Головним недоліком процесу ціанування є висока токсичність застосовуваних розплавів і, отже, існують екологічні проблеми. Звідси випливає необхідність будівництва ізольованих приміщень, встановлення в них систем вентиляції та очищення повітря.
Охарактеризувати структурні зміни, які у сталях у процесі НТМО. Пояснити механізм впливу НТМО на механічні властивості сталей. Вказати галузі застосування, переваги та недоліки НТМО сталей.
Низькотемпературної термомеханічної обробки піддаються сталі приблизно наступного складу: 0.4-0,6%; 1-1,5% Ni; 0,7-1,5% мл; 1-1,5% Si; 1-3% Сг і 0.5-1,5% Мо, що мають зазначений інтервал стійкого стану аустеніту. НТМО викликає значне збільшення міцності (межа міцності при розтягуванні 3200 – 3500 МПа, межа плинності 2800-3000 МПа при подовженні 8 – 12%). Це приблизно в 2 рази вище за показники міцності кращих сучасних легованих сталей. НТМО різко підвищує опір втоми.
Обов'язковою передумовою отримання надміцних сталей є підвищена якість вихідного матеріалу. Сталі плавлять в електропечах під вакуумом і піддають багаторазовому електрошлаковому або електронно-променевому переплаву. Розлив сталі також проводять під вакуумом.
Збільшення міцності при НТМО обумовлюється головним чином високим ступенем порушення кристалічної структури в результаті напівпластичної деформації, що супроводжується подрібненням кристалічних блоків (у 4-5 разів у порівнянні з розмірами блоків при звичайнійтермообробці). Після НТМО деталі не можна піддавати дії високих температур, оскільки при нагріванні сталь втрачає міцність. Це унеможливлює зварювання деталей, підданих НТМО.
Процес застосовується для прокату та деталей простої форми. Обробка деталей складної конфігурації не дає повноцінних результатів через неможливість забезпечити однаковий ступінь деформації та однорідні властивості металу у всій деталі. Іншим недоліком є збільшення зусиль, необхідних деформування матеріалу в напівпластичному стані.
Перевагою термомеханічної обробки є те, що при суттєвому збільшенні міцності характеристики пластичності знижуються незначно, а ударна в'язкість вища в 1,5...2 рази в порівнянні з ударною в'язкістю для тієї ж сталі після гарту з низькою відпусткою.
Низькотемпературна термомеханічна обробка, хоч і дає більш високе зміцнення, але не знижує схильності сталі до крихкості відпуску. Крім того, вона вимагає високих ступенів деформації (75…95%), тому потрібне потужне обладнання.
Механічні властивості після НТМО для машинобудівних сталей мають такі характеристики:
ув = 2400-2900 МПа
ут = 2000-2400 МПа
Використані інформаційні ресурси
1. Гуляєв А.П. Металознавство. Підручник для вишів. – Металургія, 1986.
2. І.І. Новіков Теорія термічної обробки металів. Підручник для вишів. – Металургія, 1986.