Тема 6. Химико-термическая обработка стали.

Цель лекции:иметь представление о химико-термической обработке стали, ее

видах и областях применения.

      Химико-термической обработкой называют процесс, при котором происходит изменение химического состава, структуры и свойств поверхностных слоев металла. Химико-термическая обработка повышает поверхностную твердость, износостойкость, коррозионную стойкость и другие полезные свойства сплавов.

    Цементация — это один из видов химико-термической обработки, при котором происходит поверхностное насыщение углеродом стальных деталей с последующей термической обработкой, обеспечившей повышение твердости и прочности детали. Толщина цементованного слоя составляет 0,5—2,5 мм. Для цементации используют низкоуглеродистые стали (0,10—0,25% С), т. е. стали марок 10, 15, 20, А12, А20, СтЗ, 15Х, 25ХГТ и др.

      При цементации деталь нагревают без доступа воздуха до 900— 950°С в науглероживающей среде (твердой, жидкой или газообраз­ной), выдерживают при этой температуре в течение нескольких ча­сов, а затем медленно охлаждают. После этого ее подвергают нормализации, закалке и отпуску. Науглероживающей средой являют­ся: твердые карбюризаторы (мелкий древесный уголь в смеси углекислыми слоями бария), жидкие соляные ванны (смесь пова­ренной соли, углекислого натрия, цианистого натрия и хлористого бария) и газы, содержащие углерод (природный, светильный и др.). При цементации содержание углерода в поверхностном слое дово­дят до 1%. Цементируют детали, работающие в условиях изнашивания при больших давлениях и циклических нагрузках,— шестерни, поршневые пальцы, распределительные валы и др. ^-

     Азотирование — это процесс насыщения поверхностного слоя де­тали азотом при температуре 500—600°С. Азотируют в основном ле­гированные стали (например, 35ХЮА, 40ХФА), помещая их в среду аммиака NH₃. Азот внедряется в поверхностные слои стали и всту­пает во взаимодействие с железом и легирующими элементами, об­разуя нитриды железа Fe₂N, хрома Cr₂N, вольфрама W₂N, алюми­ния A1N и др. Нитриды легирующих элементов повышают твердость поверхности стали до HRC 70. Азотированию подвергают валы, гильзы, зубчатые колеса, детали турбин и др. В результате азотиро­вания повышается коррозионная стойкость деталей.

   Цианирование (или нитроцементация) — это одновременное на­сыщение поверхностного слоя углеродом и азотом с последующей термообработкой изделия. В результате нитроцементации повыша­ются твердость и износостойкость детали.

Применяют жидкостную и газовую нитроцементацию. Наиболь­ший эффект дает жидкостная с применением триэтаноламина. При температуре 850—870'°С триэтаноламин разлагается с выделением углерода и азота. Выделившиеся углерод и азот насыщают поверхпостный слой стали. После этого изделия охлаждают до температу­ры 750—800°С, затем закаливают и отпускают. Твердость поверх­ностного слоя достигает HRC 62.

    Диффузионная металлизация заключается в насыщении поверхпостного слоя детали алюминием, хромом, бором и другими элемен­тами для повышения износостойкости, коррозионной стойкости и других свойств.

   Алитирование заключается в насыщении поверхностного слоя алюминием, который на поверхности изделия создает плотную плен­ку А1₂0₃, температура плавления которой 2000^СС. Окисление основ­ного металла не происходит при температуре среды до 900°С. Али­тирование повышает жаростойкость стали.

  Хромирование — это насыщение поверхности мягких и высоко-углеродистых сталей хромом, который на поверхности изделия об­разует твердые растворы карбидов хрома. После хромирования у сталей повышается коррозионная стойкость, жаростойкость и изно­состойкость (только у высокоуглеродистых) с повышенной поверх­ностной твердостью.

  Борирование увеличивает твердость поверхностного слоя стали в 1,5—2 раза по сравнению с закалкой стали на мартенсит. Диффу­зия бора происходит в расплаве буры при температуре 930—960 С в результате пропускания через расплав тока.

Контрольные вопросы:

1. Что называют химико-термической обработкой? Цель ХТО.

2. Цель, виды и область применения цементации.

3. Что называют карбюризаторами? Виды и применение.

4. Что называют азотированием? Цель и область применения азотирования.

5. В чем заключается процесс азотирования в газовой среде? Достоинства и недостатки.

6. В чем заключается процесс азотирования в жидкой среде? Достоинства и недостатки.

7. Что называют цианированием? Цель, виды и область применения цианирования.

8. Что называют нитроцементацией? Цель, виды и область применения нитроцементацией.

9. Что называют диффузионной мателлизацией?

Тема 7. Стали с особыми свойствами.

Цель лекции:

Контрольные вопросы по теме 7.

1. В чем существенное отличие жаростойких сталей от жаропрочных сталей?

2. Что называют коррозионностойкими сталями? Область применения.

3. Какие методы определения механических свойств, при высоких температурах Вы знаете? Область применения.

Тема 8. Цветные металлы и сплавы.

Цель лекции:

Контрольные вопросы по теме 8.

1. Что называют алюминием, его свойства и механические характеристики?

2. Виды и разновидности алюминиевых сплавов. Маркировка и область применения.

3. Защита алюминиевых сплавов от коррозии.

4. Что называют магнием, его свойства и механические характеристики?

5. Виды и разновидности магниевых сплавов. Маркировка и область применения.

6. Защита алюминиевых сплавов от коррозии.

7. Что называют медью, его свойства и механические характеристики?

8. Виды и разновидности медных сплавов. Маркировка и область применения.

9. Медные припои.

10. Что называют бронзами, их свойства и механические характеристики?

11. Виды и разновидности бронз. Маркировка и область применения.

12. Что называют титаном, его свойства и механические характеристики?

13. Виды и разновидности титановых сплавов. Маркировка и область применения.

 Тема 9. Неметаллические материалы.

Цель лекции:

Контрольные вопросы по теме 9.

1.Назовите признаки, по которым классифицируют полимеры. Приведите примеры классификации полимеров.

2. В чем состоит принципиальное отличие термопластических и термореактивных полимеров?

3. Что такое пластмассы? Их состав и свойства.

4. Что такое резина? Ее состав и назначение отдельных ингредиентов.

5. Сущность процесса вулканизации и его влияние на свойства резины.

6. Назовите основные виды каучуков, их состав и свойства.

7. Назовите основные методы повышения качества древесины и область применения.

8. Назовите способы получения древеснослоистых материалов (шпона, фанеры) и древесностружечных плит и др. и область применения.