Адрес этой страницы' ?>

<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

§ 3. ТЕРМИЧЕСКАЯ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ.

Термической обработкой называют процесс нагрева металла или сплава до определенной температуры, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения, в результате которых изменяется внутреннее строение (структура) и физические, механические и технологические свойства металла или сплава.

Основными операциями термической обработки являются отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

Отжигом называется операция термической обработки, при которой сталь нагревают до определенной температуры в термических печах, выдерживают в течение определенного времени, а затем медленно охлаждают вместе с печью. Сталь с содержанием углерода более 0,8% нагревают до температуры 750-760° С, для стали с меньшим содержанием углерода температуру повышают до 930-950° С.

Цель отжига-устранить неоднородность структуры стали, снять внутренние напряжения, оставшиеся после кузнечной обработки или отливки, чтобы избежать при дальнейшей обработке на станках трещин или короблений; уменьшить твердость и повысить пластичность, чтобы сделать последующую обработку более легкой и производительной.

Нормализация - это термическая операция, при которой сталь нагревают до температуры отжига, выдерживают при этой температуре и охлаждают на воздухе. Нормализацию используют для получения мелкозернистой структуры и улучшения обрабатываемости стали. Механические свойства нормализованной стали получаются более высокими, чем у отожженной.

Закалкой называется операция термической обработки, при которой сталь нагревают до определенной температуры, выдерживают при данной температуре и затем быстро охлаждают в воде, масле, водных растворах солей и т. п. Закалку применяют для придания стали высокой твердости. В зависимости от содержания углерода и назначения стали при закалке ее нагревают равномерно до температуры 750-1300° С. Температуру нагрева стали определяют специальными приборами - пирометрами.

Для обычной углеродистой стали температура нагрева 750- 880° С, для легированной стали 820-970° С, а для специальной и быстрорежущей стали температура нагрева достигает 1300° С. Различают следующие основные способы закалки:

1. Закалка в одном охладителе (способ наиболее простой и наиболее распространенный). Детали нагревают и охлаждают в жидкости (вода - для углеродистых сталей, масло - для легированных).

2. Закалка в двух охладителях (основной способ закалки высокоуглеродистых сталей). Нагретые детали сначала быстро охлаждают в воде до температуры 200-300° С, а затем быстро переносят в масло.

3. Поверхностная закалка токами высокой частоты (для уменьшения интенсивности охлаждения к воде добавляют эмульсию).

Как правило, все закаленные изделия подвергают отпуску для снятия внутренних напряжений, возникающих после закалки.

Отпуском называется операция термической обработки, которая заключается в нагреве закаленной стали до определенной температуры (от 150° до 650°С в зависимости от назначения изделия), выдержке при этой температуре и последующем охлаждении.

Химико-термической обработкой называется процесс изменения химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя металла или сплава. Различают следующие виды химико-термической обработки: цементация, азотирование, цианирование, алитирование.

Цементацией называется процесс насыщения поверхностного слоя стальной детали углеродом.

Цементацию применяют для тех деталей, которые должны иметь твердую поверхность (только для сталей, в которых содержится не более 0,25% углерода).

Глубину цементированного слоя выбирают в зависимости от, условий работы детали (обычно от 0,5 до 2 мм).

Цементацию производят при помощи карбюризаторов - веществ, легко отдающих содержащийся в них углерод. Карбюризаторы бывают твердые, жидкие и газообразные.

Цементацию в твердом карбюризаторе выполняют при нагреве стальных изделий в науглероживающей среде, состоящей из древесного угля с добавкой углекислого калия, натрия или бария. Длительность выдержки и температура зависят от требуемой глубины науглероживаемого слоя. Например, при температуре 850-930° С и выдержке в течение 5 часов науглероженный слой равен 1 мм.

Цементация в жидкой среде (расплавленных науглероживающих цианистых солях) производится при температуре 840- 860° С в течение 0,5-2 часов. Газовая цементация производится в саратовском, генераторном, светильном и других газах, содержащих углерод. Температура нагрева 900-1000° С, продолжительность процесса в 2-2,5 раза меньше по сравнению с цементацией в твердом карбюризаторе.

Азотированием называется процесс насыщения поверхностного слоя стальных деталей азотом путем нагревания их до 520-600° С в аммиаке.

Цель азотирования - повысить твердость, износостойкость, выносливость и сопротивление коррозии. Азотированию могут подвергаться детали из углеродистых, низколегированных и легированных сталей, а также детали из чугуна. Твердость после азотирования углеродистой и низколегированной стали не превышает HV 250-300. Легированные стали, содержащие хром, никель, алюминий и молибден, после азотирования имеют поверхностную твердость HV 850-1100.

Цианированием называется процесс одновременного насыщения поверхностного слоя стали углеродом и азотом. Цианирование бывает жидкое и газовое.

Алитированием называется процесс насыщения поверхности стальных и чугунных деталей алюминием при погружении их в расплавленный алюминий или выдержке в смеси алюминия и нашатыря при температуре 900-1000° С в течение 5-15 часов.

Азотирование, цианирование и алитирование выполняют в специально оборудованных печах или ваннах.