Напряжения при цементации

При поверхностной закалке (обработка ТВЧ, газопламенная закалка) и химико-термической обработке (цементация, нитроцементация, азотирование) упрочнение обуслов.чено главным образом возникновением в поверхностном слое остаточных сжимающих напряжений вследствие образования структур большего удельного объема (мартенсит при цементации и закалке ТВЧ, нитриды и карбонитриды при нитроцементации и азотировании), чем структуры основного металла. Расширение поверхностного слоя тормозит сердцевина, сохраняющая исходную перлитную структуру, вследствие чего в поверхностном слое возникают двуосные (а в цилиндрических деталях — трехосные) напряжения сжатия. В нижележащих слоях развиваются реактивные растягивающие напряжения, имеющие небольшую величину вследствие незначительности сечения термически обработанного слоя сравнительно с сечением сердцевины. [c.316]

Рис. 7-8. Влияние содержания углерода при цементации на показания резонансных приборов, работающих при различных частотах питающего напряжения.

Для определения оптимальных параметров технологии упрочнения и соответствующих характеристик выносливости следует производить специальные эксперименты, так как известны случаи, когда неправильная технология вызывает не повышение, а понижение прочности. Например, выход незакаленной сердцевины на поверхность детали в зону повышенных напряжений при поверхностной закалке или цементации, наличие остаточного аустенита или цементитной сетки в поверхностном слое после цементации (ожоги, шлифовальные трещины и т. п.) могут вызвать понижение предела выносливости до 50% (т. е. Р = = 0,5). [c.513]

При цементации в твердом карбюризаторе и при закалке после повторного нагрева остаточные напряжения меньше, чем при такой же закалке в случае газовой цементации. [c.409]

Главными источниками погрешностей таких зубчатых колес при цементации и закалке являются 1) неодинаковое абсолютное изменение размеров разных частей детали при термических операциях 2) недостаточная жесткость детали 3) фазовые превращения в металле 4) напряженное состояние материала детали перед термообработкой. [c.113]

Технические характеристики. Стали после цементации обладают повышенной износостойкостью при высокой вязкости сердцевины, высокой прочностью при статических и динамических нагрузках. При цементации на поверхности возникают напряжения сжатия, способствующие повышению усталостной прочности (при знакопеременном изгибе, кручении или растяжении). После контрольной ( слепой ) закалки образцов, не подвергавшихся цементации, в зависимости от марки стали, выбранной закалочной среды и диаметра образца поставщик гарантирует следующие минимальные значения механических свойств сердцевины [c.227]

Вследствие указанного выше характера диаграмм предельных напряжений при асимметричном цикле в области средних растягивающих напряжений цикла эффект упрочнения снижается с ростом асимметрии цикла, особенно при химико-термических обработках. Коэффициенты влияния асимметрии цикла для образцов, подвергнутых цементации, достигают значений = 0,5 4-0,6 [52]. В случае поверхностного наклепа влияние асимметрии цикла сказывается в меньшей степени. [c.132]

Механизм формирования остаточных напряжений после цементации и последующей закалки отличается от механизма их формирования при поверхностной закалке тем, что состав стали после цементации меняется по сечению, а температура детали одинакова по сечению (рис. 8.12). [c.287]

Сжимающие остаточные напряжения в поверхностных слоях деталей образуются при цементации, азотировании и цианировании. Если при шлифовании поверхностей после химико-термической обработки не возникают остаточные напряжения (обычно растягивающие), то усталостная прочность деталей возрастает. [c.651]

Цементация с последующей термической обработкой повышает предел выносливости стальных изделий вследствие образования в поверхностном слое значительных остаточных напряжений сжатия (до 40—50 кгс/мм ) и резко понижает чувствительность к концентраторам напряжений при условии непрерывной протяженности упрочненного слоя по всей поверхности детали. Например, после цементации на глубину 1,0 мм и закалки хромоникелевой стали (0,12% С 1,3% Сг 3,5% Ni) предел усталости образцов без концентраторов напряжений увеличился от 56 до 75 кгс/мм , а при наличии надреза — от 22 до 56 кгс/мм2. Дополнительно предел выносливости цементованных изделий может быть повышен дробеструйным наклепом. [c.266]

Одним из распространенных видов износа при наличии смазки является образование питтинга на поверхности зубьев напряженных шестерен. Для повышения износостойкости такие шестерни часто подвергаются химико-термической обработке. При цементации на глубину 0,8—1,2 мм с последующим шевингованием, закалкой в масле и низким отпуском значительно повышается стой- [c.79]

При наличии смазки одним из распространенных видов износа является образование питтинга на поверхности зубьев напряженных зубчатых колес. Для улучшения износостойкости такие зубчатые колеса часто подвергаются химико-термической обработке. При цементации на глубину 0,8—1,2 мм с последующим шевингованием, закалкой в масле и низким отпуском значительно повышается стойкость зубчатых колес к образованию питтинга. Такие зубчатые колеса при эксплуатации их в автомобилях позволяют увеличить пробег автомобиля до 240 ООО км [27]. [c.66]

Приведенные результаты испытаний указывают на то, что при цементации увеличивается предел выносливости образцов с концентрацией напряжений более чем на 100%. При отсутствии концентрации напряжений цементация позволяет повысить предел выносливости при переменно.м изгибе высоколегированных сталей (гладких образцов диаметром 400 мм) только на 10—15%. [c.32]

При цементации происходит поверхностное насыщение стали углеродом. Внедрение атомов углерода в междоузлия искажает кристаллическую решетку основного металла, в ней создается упругое напряженное состояние, вызванное стремлением атомов занять свое равновесное положение в решетке. [c.53]

Т-образные пазы рекомендуется обрабатывать в определенной последовательности. Шпоночные пазы фрезеруют набором фрез на горизонтально-фрезерном станке с оставлением припуска под шлифование. Поле цементации на вертикально-фрезерном станке фрезеруют Т-образные пазы. Обработка лазов в указанной последовательности уменьшает внутреннее напряжение. При серийном изготовлении деталей крепежные отверстия рекомендуется сверлить на станках с ЧПУ. При крупносерийном производстве деталей возможно применение агрегатных станков с групповой наладкой. Резьбы нарезают метчиками, с направлением с использованием специальных накладных кондукторов. [c.104]

Цементации (науглероживанию) подвергают конструкционные углеродистые и легированные стали с низким содержанием углерода (0,1—0,2% С, в последнее время до 0,3% С), что необходимо для получения в изделии вязкой сердцевины. При цементации содержание углерода в поверхностном слое увеличивается и может достигнуть максимальной растворимости углерода в Fe , соответствующей температуре цементации. В связи с этим твердость и износостойкость поверхностного слоя стали повышаются. После цементации и последующей термической обработки на поверхности изделия образуются напряжения сжатия, в результате чего их выносливость возрастает. [c.147]

Цементация повышает предел выносливости стали. Объясняется это возникновением в слое остаточных сжимающих напряжений Б связи с неодинаковым изменением объема и сердцевины стали в процессе цементации и закалки (рис. 16). Наибольшее повышение предела выносливости достигается при цементации на небольшую глубину, когда цементованный слой приобретает после закалки мартенситную структуру с минимальным количеством остаточного аустенита, в результате чего в слое возникают максимальные сжимающие напряжения (рис. 17). [c.1012]

НС поиышение, а понижение прочности. Например, выход незакаленной сердцевины на поверхность детали в зоне повышенных напряжений при поверхностной закалке или цементации, наличие остаточного аустенита или цемен-тптной сетки в поверхностном слое после цементации, дефекты шлифования после цементации (ожогн, шлифовальные трещины и т. п.) могут вызвать понижение предела выносливости до 500/о (т. е. = 0,5) [c.465]

Поверхностной закалке подвергаются зубчатые колеса из сталей с содержанием С = 0.4- -0,5% (например, марок 40 45 50Г 40Х 40ХН и др.) твердость рабочих поверхностей 45—56. При закалке только боковых сторон зубьев, вследствие возникновения остаточных растягивающих напряжений в конечных участках закаленного слоя, падает изломная прочность, и наблюдается большой разброс величин нагрузок, лимитируемых изгибной прочностью зубьев. Поэтому такой вид термообработки приемлем в тех случаях, когда запас прочности по изгибным напряжениям весьма значителен (например, не меньше 3). При закалке отдельно каждой впадины по всему контуру удается значительно повысить изломную прочность зубьев против получающейся при объемной закалке. Величины допускаемых контактных напряжений (значения [С ]) при поверхностной закалке назначаются несколько меньшими, чем при цементации (см. табл. 21). По мере совершенствования этого вида термообработки, наблюдается повышение [Ок1 и приближение его к значению, допускаемому для цементованных зубьев. При поверхностной закалке искажения профиля малы, и необходимость шлифования зубьев может возникнуть только при требовании очень высокой точности. [c.828]

Цементация с последующей термической обработкой повышает предел выносливости (oj стальных изделий вследствие обра.зо-вания в поверхностном слое значительных остаточных напряжений сжатия (до 400—500 МПа) и резко понижает чувствительность к концентраторам напряжений при условия непрерывной протяженности упрочненного слоя по всей упрочняемой поверхности детали (см. с. 339), [c.238]

В литературе отмечен ряд аномальных явлений при цементации. Заключаются они в отклонениях от закономерностей, обусловленных расположением металлов в ряду напряжений. Псевдооблагораживание металлов под действием окисных пленок на их поверхности было отмечено выше. Здесь речь пойдет о случаях разблагораживания металлов и сдвиге их в ряду напряжений в электроотрицательную сторону. Одной из причин такого поведения металлов может явиться изменение структуры двойного слоя путем перехода от энергетической дегидратации к координационной в растворах сильных электролитов. При этом происходит изменение физико-химических свойств воды и различное изменение потенциалов металлов [ 84]. Так, в растворах хлорида никеля, содержащих 0,9 - 1,35 моль/кг a lj, в интервале температур 130 -145 С потенциал никеля становится положительнее потенциала меди, в результате чего становится возможной реакция цементации никеля медью [c.39]

Максимальные допускаемые контактные напряжения (при однократной нагрузке) назначают для исключения остаточных (пластических) деформаций или хрупкого разрушения упрочненного поверхностного слоя. Допускаемые напряжения для зубьев из улучшенных сталей [ ] д,ax =2,8(5 ., где — предел текучести, МПа, для зубьев, подвергнутых цементации или закалке ТВЧ, [(т]яшах=44НаСэ. [c.273]

При всех методах поверхностного упрочнения (при цементации, азотировании, поверхностной закалке, поверхностном пластическом деформировании) в упрочненном слое создается благоприятная эпюра остаточных напряжений I рода (сжатие в поверкностных слоях до 30—60 кгс/мм ), в то время как при сквозном упрочнении эпюра остаточных напряжений является неблагоприятной (отсутствие напряжений сжатия в лучшем случае и растягивающие напряжения на поверхность деталей — в худшем). [c.243]

Максимально повышается пр ел выносливости при цементации на сравнительно небольшую глубину (рис. 44), когда цементованный слой имеет после закалки мартенситную структуру и в нем возникают высокие остаточнЕйе напряжения сжатия. В этом случае очаг усталостного разрушения, как правило, лежит под упрочненным слоем в районе перехода сжимающих напряжений в растягивающие. [c.336]

С ростом асимметрии цикла эффект упрочнения снижается. Так, при переходе от симметричного цикла рабочих напряжений к отнулевому циклу коэффициента упрочнения /<о при цементации енйжается на 26 %. Коэффициент влияния асимметрии цикла (jJo для упрочненных образцов выше, чем для неупрочненных. Так, для не-упрочненных образцов из легированной стали 12Х2Н4А ifo = 0,1-5-0,14, а для цементованных образпог< ijv = = 0,5-fe0,6 (данные Д. С. Бленов-ского). [c.152]

Данные рис. 8.16 показывают, что при трении качения на поверхности цементованной стали растягивающие остаточные напряжения, полученные в результате шлифования после цементации, переходят в сжимающие при максимальных контактных напряжениях 0к = 140 кгс/мм (это составляет 70—75% предела контактной выносливости для этой стали). Переход растягивающих остаточных напряжений в сжимающие ускоряется при по-выщении контактных напряжений, и при Он = 450 кгс/мм сжимающие остаточные напряжения на поверхности после 100 циклов имеют почти такое же значение, как при Ок = 140 кгс/мм после 2,6- 10 циклов. Для достижения такой же величины остаточных напряжений при о == 700 кгс/мм достаточно 10 циклов. [c.292]

МПа дл 1 валиков с по- Ю серхностным упрочнением закалкой с нагревом ТВЧ, цементацией, нн- троцементацией р= 1,1. .. 1,3) значения /Ср, н и определяются аналогично указанному для пластин Ка — эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе (для валиков с радиальными отверстиями, оси которых расположены вдоль цепи, /(а =2 [c.35]

Для разложения остаточного аустенита после цементации чаще применяют высокий отпуск при температуре 630—640° С, после чего следует закалка с пониженной температуры и низкий отпуск. Такая обработка также обеспечивает высокую твердость цементованного слоя. Цементация с последующей термической обработкой повышает предел выносливости вследствие образования в поверхностном слое значительных остаточных напряжений сжатия (до 40—50 кПмм ) и резко понижает чувствительность к концентраторам напряжений при условии непрерывного размещения упрочненного слоя по всей поверхности детали. Например, после цементации на глубину 1,0 мм и закалки хромоникелевой стали (0,12% С, 1,3% Сг, 3,5% Ni) предел усталости образцов без концентраторов напряжений увеличился от 56 кПмм до 75 кГ мм , а при наличии надреза — от 22 кГ/мм до 56 кГ/мм . Дополнительно предел выносливости цементированных изделий может быть повышен дробеструйным- наклепом. Цементованная сталь обладает высокой износостойкостью и контактной прочностью. [c.253]

Получены положительные результаты при цементации стали 20Х2Н4А в тлеющем разряде, в установке, подобная схема которой показана на рис. 77. Цементацию вели в парах бензола СвНд при давлении 15 мм рт. ст. и различном расходе этой науглероживающей среды. Температура на насыщаемой поверхности была 1213 и 1273 К при электрических параметрах напряжении 500— 600 В и плотности тока 0,2—0,3 мА/см . До указанной температуры изотермической выдержки образцы нагревались в среде аргона, а затем производилась цементация в потоке паров бензола, которые, естественно, превращались в другие соединения и элементы при температуре цементации. [c.151]

Особенно велико влияние цементации на выносливость стали в присутствии концентраторов напряжений. При наличии, например, поперечных отверстий, цементированных по поверхности, коэффициент концентрации напряжений , по данным Виганда и Шейноста [73], снижается с 2 до 1,1—1,4. [c.193]

Учитывая большую неоднородность металла в состоянии поставки, неравномерное охлаждение заготовки после ковки и другие факторы необходимая феррито-перлитовая структура образуется при изотермическом отжиге. Это относится к стальны.м деталям, деформированным как в холодном, так и горячем состоянии, особенно к заготовкам из легированных сталей — хромоникелевых, хромомолибденовых и т. д. Чтобы полностью снять ковочные напряжения, температура нагрева при отжиге рекомендуется на 15—30 °С выше, чем при цементации. [c.87]

В результате первой закалки или нормализации (от температуры 850—900° С) улучшается структура низкоуглеродистой сердцевины (перекристаллизация) и устраняется цементитная сетка поверхностного слоя (если она образовалась при цементации). Но для науглероженного поверхностного слоя температура 850— 900° С является слишком высокой и поэтому не устраняет перегрева. Вторая закалка от 780—800° С является нормальной закалкой для науглероженного слоя — устраняется перегрев и достигается высокая твердость слоя. Отпуск при 150—200° С проводится для снятия части внутренних напряжений. [c.123]

Цементованный слой достигает большой твердости, доходящей примерно до = 59 ч- 65. При цементации нужно следить, чтобы диффузионный слой не был перенасыщен углеродом. Вследствие большой твердости цементованного слоя необходимо, чтобы детали, шлифуемые после закалки, подверглись отпуску для снятия напряжений, а шлифование производилось осторожно во избежание появления трещин. [c.291]

Наиболее распространенный маршрут обработки зубчатых венцов цилиндрических колес в станкостроении, автомобилестроении и в общем машиностроении при производстве быстроходных колес 7-й степени точности включает предварительную и чистовую обработку (обычно зубофрезерованне), шевингование, термическую обработку и притирку (или хонингование). Зубчатые венцы сильнонагружен-ных, быстроходных и точных передач (6—7-й степени точности) обрабатывают по маршруту предварнтельное и чистовое зубофре-зерование, термическая обработка и зубошлифование, дополняемое иногда притиркой. У менее ответственных передач 7—8-й степеней точности зубчатые венцы обрабатывают по маршруту предварительное и чистовое фрезерование, шевингование и термическая обработка. Этот маршрут иногда изменяют, выполняя после чистового фрезерования цементацию (науглероживание), а затем до закалки шевингуют зубья. Этот вариант выгоден тем, что шевингованием устраняют большую часть деформации зубьев, происходящую при цементации. Для уменьшения деформации при термической обработке рекомендуется уменьшать глубину резания на предшествующих операциях обработки резанием. При изготовлении высокоточных колес следует чередовать обработку резанием с термическими операциями снятия остаточных напряжений. При производстве менее точных зубчатых колес ограничиваются предварительным и чистовым зубофрезерованием с последующей термической обработкой (или без нее). [c.365]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...