Разновидности ТО их сущность, назначение ,применение на практике.




Практическая работа

Термическая и химико-термическая обработка в процессах восстановления деталей

Цель работы-рассмотреть ТО и ХТО

ХОД РАБОТЫ

Общие сведения о ТО

Разновидности ТО их сущность, назначение,применение на практике.

3. Общие сведения о ХТО.

4. Разновидности ХТО

5. Диффузионная металлизация

Термическая и химико-термическая обработка в процессах восстановления деталей представляет собой совокупность операций нагрева с заданной

скоростью, требуемой выдержки и последующего охлаждения с регламентированной скоростью для достижения заданных структуры и свойств материала ремонтной заготовки.

Для получения при восстановлении высококачественных деталей ремонтные предприятия должны располагать возможностью проведения всех видов термической обработки.

Термическая обработка занимает достаточно большое место в технологических процессах восстановления деталей Она применяется перед механической обработкой, перед и в процессе сварки, перед и после нанесения покрытий наплавкой или напылением, перед окончательной механической обработкой и др.

Термическая обработка во многих случаях используется для снятия в деталях остаточных напряжений, которые приводят к возникновению трещин, снижению прочности сцепления покрытия с основным материалом, деформационному изнашиванию (короблению) изделий. Кроме освобождения изделия от остаточных напряжений термическая обработка преследует и другие цели, связанные с повышением прочностных свойств металла, улучшением обрабатываемости материала резанием и др.:

При восстановлении деталей машин наплавкой и напылением на различных этапах технологических процессов требуется обеспечение нужной структуры и свойств нанесенного и основного металла. Делается это с помощью основных видов термической обработки: отжиг, отпуск, закалка, нормализация и обработка холодом.

Отжиг – вид термической обработки, который включает нагрев стальной детали и выдержку при определенной температуре ниже точки протекания структурных превращений, а также последующее медленное охлаждение (обычно вместе с печью).

Отжиг проводят для устранения образующихся при наплавке закалочных структур и получения более равновесных (устойчивых) структур, снижения твердости, увеличения пластичности и вязкости, снятия остаточных напряжений, улучшения обрабатываемости материала резанием или давлением. На практике применяют следующие

Виды отжига: полный, неполный, диффузионный, рекристаллизационный и отжиг для снятия остаточных напряжений.

Отпуск – вид термической обработки, который включает нагрев стальной детали до температуры превращения неравновесных структур в более равновесные, выдержку и последующее медленное охлаждение.

Отпуск в основном применяют в сочетании с нормализацией или закалкой для получения требуемых механических свойств путем равномерного снижения твердости и хрупкости, освобождения изделия от остаточных напряжений, повышения обрабатываемости наплавленного металла резанием, а также для повышения вязкости закаленной стали.

При отпуске закаленных сталей в результате нагрева происходит переход от более твердых, но менее устойчивых структур к менее твердым, но более устойчивым структурам. В зависимости от температуры нагрева различают следующие виды отпуска: низкий, средний и высокий.

Низкий отпуск заключается в нагреве закаленных стальных деталей до температуры 150…250°С, непродолжительной выдержке (30…90 мин) при этой температуре и последующем охлаждении деталей в машинном масле или на воздухе.. После низкого отпуска твердость поверхности практически не изменяется, но зато уменьшаются остаточные закалочные напряжения и несколько повышается вязкость. Этот вид отпуска применяется для снятия остаточных напряжений у деталей, подвергнутых цементации и поверхностной закалке.

Средний отпуск состоит в нагреве закаленных стальных деталей до температуры 300…500°С, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении.. Детали приобретают упругие свойства при сохранении высокой прочности. Такому виду отпуска подвергают пружины, рессоры, мембраны и др.

Высокий отпуск включает нагрев закаленных стальных деталей до температуры 500…650°С, выдержку при этой температуре и охлаждение с любой скоростью. После этого отпуска детали приобретают повышенную ударную вязкость, пластичность, но несколько пониженную твердость поверхности. Высокому отпуску подвергают в основном все ответственные детали машин и механизмов (например, валы, оси, зубчатые колеса и др.).

Закалка – самый распространенный вид упрочнения термической обработкой, который включает нагрев стальных деталей до определенной температуры, выдержку при этой температуре и последующее быстрое охлаждение с целью получения высокой твердостью и пониженной вязкостью.

Закалке подвергают практически все детали машин и механизмов.

Эффективность закалки во многом зависит от важного свойства металлов – закаливаемости. Под закаливаемостью понимают способность сталей к повышению твердости в результате закалки. Закаленные стали имеют повышенные значения прочности, твердости и предела упругости, но при этом пониженные значения пластичности и вязкости.

Способ закалки выбирают в зависимости от марки стали, формы и размеров изделий, а также от технических требований, предъявляемых к этим изделиям.

По способу нагрева различают объемную закалку в электропечи и способы поверхностной закалки: в электролите, контактным электронагревом, токами высокой частоты, газовым пламенем (обычно прямым нагревом детали ацетиленокислородным пламенем), а по способу охлаждения – закалку в воде, масле, солях и на воздухе.

Для предотвращения образования трещин и значительного коробления деталей при получении высокой твердости (HRC Э 46…56) применяют изотермическую закалку, которая заключается в быстром переохлаждении нагретой стальной детали путем погружения в соляную ванну, имеющую температуру 200…350ºС, выдержке при этой температуре и дальнейшем охлаждении на воздухе до температуры 18…20ºС, что позволяет снизить уровень остаточных напряжений.

Закалка ТВЧ является наиболее распространенным и высокопроизводительным способом поверхностной закалки. Она позволяет получить требуемые свойства закаленного слоя и сердцевины при благоприятном характере переходной зоны. Передача электрического тока без соприкосновения с обрабатываемой деталью позволяет получить после закалки чистую, без окалины поверхность изделия.

. После закалки детали подвергают низкому отпуску для снятия остаточных напряжений. Толщина закаленного слоя может составлять 1,0…10 мм, причем её можно регулировать путем изменения частоты тока.

Закалка ТВЧ применима как для цилиндрических, так и для плоских деталей, работающих при трении скольжения или качения, а также в условиях динамического нагружения Способ закалки ТВЧ является весьма эффективным и высокоэкономичным в условиях серийного и массового производства, т. е. когда закалочная установка загружена полностью.

Закалку вместе с последующим высоким отпуском называют улучшением стальных деталей. Улучшению подвергаются углеродистые и легированные стали, так называемые улучшаемые стали. Стали после улучшения приобретают однородную структуру, обладающую достаточной прочностью, высокой пластичностью и вязкостью.

Нормализация – вид термической обработки, заключающийся в нагреве стальных деталей до температур (примерно до 750…950°С), выдержке и последующем охлаждении на воздухе.

Нормализация проводится с целью повышения прочности, пластичности и вязкости. В результате проведения нормализации в деталях происходит снижение и выравнивание остаточных напряжений, а также улучшение структуры. Нормализованные углеродистые и низколегированные стали характеризуются высокими механическими свойствами.

Достаточно часто нормализацию используют в качестве подготовительной операции под закалку. Вместе с тем нормализация может иметь самостоятельное значение как основная и окончательная термическая операция, заменяющая требующий длительного времени отжиг.

В ремонтном производстве для нагрева мелких и средних деталей применяют камерные и шахтные печи периодического действия. Чаще всего используют электрические печи.

Химико-термическая обработка стали (ХТО) заключается в поверхностном насыщении стальных деталей различными химическими элементами (например, углеродом, азотом, алюминием, хромом), которое осуществляется при нагреве и выдержке деталей при высокой температуре в активных газовых, жидких или твердых средах. В результате этого образуется поверхностный диффузионный слой детали, отличающийся от исходного материала по химическому составу, структуре и свойствам. Этот защитный слой способствует повышению поверхностной твердости детали, её эксплуатационных свойств: износостойкости, усталостной прочности, жаростойкости, коррозионной и кавитационной стойкости.

На практике для упрочнения стали широко применяют следующие виды ХТО: цементацию, азотирование, цианирование и диффузионную металлизацию.

Цементация – процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом при нагреве без доступа воздуха до температуры 900…950°С в среде углерода.

Цементацию проводят для получения высокой твердости поверхностного слоя при условии сохранения мягкой и вязкой сердцевины, а также для повышения износостойкости и усталостной прочности стальных деталей, которые обеспечиваются проведением после цементации дополнительной термической обработки, например закалки с низким отпуском.

Азотирование – процесс насыщения поверхностного слоя азотом при нагреве деталей до температуры 500…520°С в среде аммиака (NH).

Азотирование проводят для повышения твердости поверхностного слоя, износо- и теплостойкости, а также коррозионной стойкости деталей. Оно снижает вязкость сталей и повышает их прочность, ослабляет влияние поверхностных дефектов на предел выносливости, повышает сопротивление изнашиванию схватыванием и существенно повышает усталостную прочность деталей, работающих в агрессивных средах. Азотированные детали отличаются от деталей, прошедших цементацию, более высокой твердостью при глубине упрочненного слоя 0,25…0,65 мм. Однако недостаточная толщина упрочненного слоя не позволяет эксплуатировать азотированные детали в условиях высоких удельных нагрузок.

Азотирование является эффективным, но низкопроизводительным процессом, так как цикл насыщения азотом составляет 30…90 ч, а последующее охлаждение деталей вместе с печью – 4…5 ч. Поэтому азотированию подвергают лишь ответственные изделия из легированных сталей, прошедшие термическую (закалку с высоким отпуском) и механическую обработку.

Следует отметить, что в большинстве случаев азотирование выполняют перед окончательной механической обработкой и после его проведения детали больше не подвергают термической обработке.

Цианирование (нитроцементация) – процесс одновременного насыщения поверхности стальных деталей азотом и углеродом. Главным условием качественного цианирования является применение насыщающих сред с умеренной цементирующей и азотирующей способностью. Цианирование проводят для повышения твердости и износостойкости поверхностного слоя деталей из сталей, содержащих 0,2…0,4% углерода. Высокая прочность нитроцементованных сталей позволяет применять цианирование для ответственных, тяжело нагруженных деталей, например для зубчатых колес, валов коробок передач и др.

Цианирование производится в твердых, жидких и газообразных средах.

Диффузионная металлизация – процесс насыщения поверхностей стальных деталей различными металлами. Наиболее часто применяют металлизацию алюминием (алитирование), хромом (хромирование), кремнием (силицирование), бором (борирование).

Диффузионная металлизация повышает жаростойкость (окалиностойкость) до 1100°С, микротвердость до 5000 МПа и, соответственно, износостойкость, коррозионную стойкость стальных и чугунных деталей. Насыщение проводят в твердых, жидких и газообразных средах при температуре 1000…1200°С.

Процесс диффузии при металлизации происходит значительно медленнее, чем при других видах ХТО, поэтому получение даже очень тонких слоев требует много времени.

Алитирование преимущественно малоуглеродистых стальных деталей проводят с целью повышения жаростойкости (окалиностойкости) деталей, работающих при температурах до 900°С в агрессивных газовых средах, в том числе содержащих сероводород. Поэтому алитированные изделия можно использовать вместо деталей, изготовленных из жаростойких (окалиностойких) сталей.

Алитирование деталей осуществляют в порошкообразной смеси Смесь засыпают в стальной ящик с уложенными для алитирования деталями. Далее стальные ящики помещают в печь и нагревают до температуры 950…1050°С. После выдержки в течение 4…12 ч на поверхности алитированной детали образуется тонкая тугоплавкая (температура плавления более 2000°С) пленка оксида алюминия, предохраняющая металл от окисления.

Алитированию подвергают топливники и колосники газогенераторных тракторов и автомобилей, выпускные клапаны, выпускные тракты двигателей внутреннего сгорания.

Диффузионное хромирование стальных деталей проводят с целью повышения их износостойкости, жаро и коррозионной стойкости. При хромировании на поверхности деталей из средневысокоуглеродистых сталей образуется тонкий карбидный слой высокой твердости

Наибольшее применение нашло газовое хромирование в среде газообразного хлора или смеси водорода и хлористого водорода. Хромированные изделия, например шарниры втулочно-роликовых цепей комбайнов, довольно хорошо работают в условиях абразивного изнашивания, в том числе в окислительных средах.

Огромное значение для получения необходимых эксплуатационных свойств изделий при их восстановлении имеют подготовительные операции и технологические приемы, применение которых обусловлено спецификой способов восстановления и материалом исходных заготовок. Поэтому достаточно часто термическая обработка в технологических процессах наряду с операциями термического упрочнения используется в качестве подготовительной операции (отжига или отпуска) перед нанесением покрытий и технологических приемов (предварительного, сопутствующего и последующего подогрева деталей) при восстановлении изделий наплавкой или напылением.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-05-08 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: