Химико-термическая и термическая предел выносливости

Химико-термическими и термическими способами общего поверхностного упрочнения являются азотирование и поверхностная закалка с помощью ТВЧ. При азотировании, как и при поверхностном наклепе, на поверхности создаются остаточные напряженпя сжатия. Вследствие этого значительно повышается сопротивление статическому разрушению при сжатии. Азотирование валов, изготовленных из легированных сталей, сопровождается повышением предела выносливости при изгибе на 60% и при кручении на 35%. [c.482]

Химико-термическая обработка стальных деталей основана на поверхностном насыщении стальных деталей углеродом, азотом, алюминием, бором (цементирование, азотирование, алитирование, борирование). Она значительно повышает долговечность деталей, их контактную и усталостную прочность. Напряжения изгиба при хрупком разрушении и предел прочности получаются максимальными при поверхностном содержании углерода 0,8—1,0%. Наиболее высокий предел выносливости имеют детали, диффузионный слой которых состоит из мелкоигольчатого мартенсита и мелких карбидов 9—66 129 [c.129]

В табл. 4.9 и 4.10, составленных по данным работы [2], приведены корреляционные уравнения, с помощью которых - можно определить пределы выносливости зубьев для технологических процессов химико-термической и механической обработки и упрочнения шестерен. Приведенные в табл. 4.9 зависимости для предела изгиб-ной выносливости определены для вероятности неразрушения 90 %. Среднее значение предела выносливости можно найти по формуле [c.143]

Химико-термическую обработку применяют с целью изменения химического состава и свойств поверхностных слоев стали за счет диффузии того или иного элемента из внешней среды в сталь. Наиболее часто ее производят для достижения высокой твердости и сопротивления износу поверхностных слоев при одновременном повышении общей прочности детали за счет увеличения предела выносливости. [c.550]

Химико-термическая обработка металлов. Широкое практическое использование металлов и некоторых их сплавов, в частности сталей, было бы немыслимо без разнообразных методов упрочнения их поверхностного слоя. Все эти методы в своей совокупности называют химико-термической обработкой металлов. Цели этой обработки различны. В одних случаях ее производят для повышения твердости, износоустойчивости, предела выносливости, в других — для повышения химической и коррозионной устойчивости, в третьих — для улучшения внешнего вида или подготовки поверхности к последующим операциям, например к покраске. [c.96]

Химико-термическая обработка применяется с целью повышения предела выносливости конструкционной стали при циклических нагрузках повышения износоустойчивости трущихся поверхностей деталей и с целью противодействия влиянию внешних сред при нормальной и высокой температуре (устойчивость против коррозии и жаростойкость). [c.139]

Уменьшить влияние состояния поверхности на усталость можно соответствующими технологическими методами обработки, приводящими к Упрочнению поверхностных слоев. К числу таких методов относятся наклеп поверхностного слоя путем накатки роликом, обдувки дробью и т. п. химико-термические методы — азотирование, цементация, цианирование термические — поверхностная закалка токами высокой частоты или газовым пламенем. Указанные методы обработки приводят к увеличению прочности поверхностного слоя и созданию в нем значительных сжимающих остаточных напряжений, затрудняющих образование усталостной трещины, а потому влияющих на повышение предела выносливости. [c.608]

Для повышения сопротивления усталости широко применяются различные способы упрочнения поверхностей деталей, например, поверхностная закалка, химико-термическая обработка, обкатка роликами, дробеструйная обработка и др. Отношение предела выносливости упрочненных образцов к пределу выносливости неупрочненных образцов называется коэффициентом влияния поверхностного упрочнения и обозначается К . Обычно = 1,1... 2,8. [c.283]

На основании проведенных исследований и практического опыта можно заключить, что в результате химико-термической обработки (цементации или цианирования) предел выносливости деталей значительно повышается. Это особенно характерно для деталей с концентраторами напряжений. Наибольшее практическое применение поверхностный наклеп нашел для цементованных зубчатых колес, где в результате этой операции несущая способность повышалась в 2 раза, а долговечность в несколько раз. [c.309]

Известно большое разнообразие высокоэффективных технологических методов поверхностного упрочнения деталей машин, повышающих пределы выносливости в два-три раза и усталостную долговечность - в десятки и сотни раз. К ним относятся методы поверхностного пластического деформирования (ПГЩ), химико-термические (азотирование, цементация, цианирование), поверхностная закалка с нагрева токами высокой частоты или лучом лазера, комбинированные и др. Причинами столь высокого повышения сопротивления усталости являются остаточные сжимающие напряжения в поверхностном слое и повышение механических свойств слоя в результате обработки. Суммарный эффект упрочнения зависит от взаимного расположения эпюр остаточных и рабочих напряжений и сопротивления усталости материала по сечению детали [4, 12]. [c.140]

Зависимость предела выносливости <гнитЬ от твердости стали и способа термической и химико-термической обработки зубьев [c.391]

Присадки, повышающие обрабатываемость (5, Са, РЬ, 5е), понижают конструктивную прочность стали. Свинец снижает предел выносливости после цементации (нитроцементации) на 40 % и после улучшения на Ш %. Сера и кальций снижают при химико-термической обработке предел выносливости на 20 %, предел контактной выносливости сталей, содержащих РЬ, Са и 5, более чем в 2 раза. Глобулярная форма дисперсных включений при однородно дифференцированной ферритно-перлитной структуре менее резко снижает механические свойства и улучшает обрабатываемость резанием. Значительная анизотропия ударной вязкости в сталях повышенной обрабатываемости не позволяет рекомендовать их для деталей, работающих в сложнонапряженном состоянии, а также со значительными концентрациями напряжений. [c.283]

Некоторые из этих процессов могут повлечь за собой понижение предела выносливости вместе с тем существуют и такие способы обработки поверхностного слоя детали, применение которых увеличивает выносливость материала. К этим способам относятся а) наклёп поверхностного слоя готовой детали путем обкатки роликами или обдувки дробью б) химико-термическая обработка поверхности азотирование, цементирование или цианирование в) закалка поверхностного слоя токами высокой частоты или газовым пламенем. Упрочняющее действие этих видов обработки объясняется появлением в поверхностном слое детали остаточных напряжений сжатия при суммировании последних с напряжениями симметричного цикла от внешней нагрузки получаются асимметричными циклы напряжений с сжимающим средним напряжением р , менее опасные для детали. [c.556]

Цементация стали — химико-термическая обработка поверхностным насыщением малоуглеродистой (С < 0,2%) или легированных сталей при температурах 900...950°С — твердым (цементация твердым карбюризатором), а при 870...900°С — газообразным (газовая цементация) углеродом с последующими закалкой и отпуском. Цель цементации и последующей термической обработки — повышение твердости, износостойкости и пределов контактной выносливости поверхности изделия при вязкой сердцевине, что обеспечивает выносливость изделия в целом при изгибе и кручении. [c.159]

Для повышения твердости поверхностных слоев, предела выносливости и сопротивляемости износу детали машин подвергают поверхностному упрочнению. Существуют следующие методы поверхностного упрочнения поверхностная закалка, химико-термическая обработка и упрочнение пластической деформацией. [c.138]

Обладая высокой производительностью, метод поверхностной закалки в то же время мало эффективен для деталей сложной формы, для которых возможно только местное упрочнение. В местах обрыва закаленного слоя, не охватывающего галтели, выточки и другие концентраторы, возникают высокие остаточные напряжения растяжения, снижающие выносливость. Этого недостатка не наблюдается при химико-термической обработке, обеспечивающей равномерное упрочнение, более высокую выносливость и одновременно износостойкость поверхности. Поверхностные слои приобретают высокую твердость 700 - 900 HV (59 - 63 HR ) после цементации (нитроцементации) и 800 - 1000 HV после азотирования, а также высокие остаточные напряжения сжатия, смещающие очаг усталостного разрушения под поверхность. Предел выносливости гладких валов увеличивается в 1,1-2 раза, а при наличии концентраторов напряжений в 3 раза и более (см. табл. 9.11). [c.280]

Стали для цементации. Цементуемые стали должны обладать высокой прокаливаемостью и закаливаемостью поверхностного слоя для обеспечения требуемой прочности и твердости, а прокаливаемость сердцевины должна регулироваться в достаточно узких пределах HR 30—43). Вместе с этим, при высоких значениях предела прочности, предела выносливости при изгибе, предела контактной выносливости после химико-термической обработки в стали необходим о обеспечить и удовлетворительную вязкость. Поэтому цементуемые стали должны быть наследственно мелкозернистыми (балл 6—8). Кроме того, применение мелкозернистых сталей позволяет использовать наиболее рациональный режим непосредственной закалки или закалки с подстуживанием после цементации, вследствие чего уменьшается деформация деталей и снижаются затраты на их обработку. [c.300]

На рис. 61 показано влияние предела прочности сердцевины на эффект упрочнения при химико-термической обработке валов диаметром 40 мм (относительная толщина упрочненного слоя MR = 0,05 0,2). Во всех случаях с ростом прочности сердцевины предел выносливости увеличивается. Известен ряд технологических приемов, снижающих остаточные растягивающие напряжения в подслойной области и вследствие этого приводящих к повышению пределов выносливости упрочненных образцов. Таки (( приемом, например, является предварительный нагрев перед закалкой т. в. ч. В опытах со сталью 45 найдено, что [c.157]

Приведенные результаты находятся в качественном соответствии с полученными ранее данными А.В.Рябченкова [20], который показал, что после азотирования при 600°С в течение 2 ч условный предел коррозионной выносливости стали 30 при /V = 10 цикл нагружения увеличивается примерно в два раза в водопроводной воде и в 0,04 %-ном растворе Na I, незначительно снижаясь с увеличением агрессивности коррозионной среды. Азотированная при 600°С в течение 0,5-5 ч сталь 45 при N = Ю цикл в растворе Na I имеет предел выносливости не намного ниже, чем в воздухе. Использование тлеющего разряда для проведения процессов химико-термической обработки, в частности азотирования, позволяет значительно сократить продолжительность насыщения и улучшить свойства получаемых диффузионных слоев [ 222]. Нами проведено исследование влияния ионного азотирования на выносливость стали в воздухе и в растворе Na I [223]. Для испытания применяли гладкие образцы диаметром 5 мм. Ионное азотирование выполняли на лабораторной установке МАДИ К-2 мощностью 1,2 кВт. [c.172]

Химико-термическая обработка является одним из наиболее эффективных методов упрочнения поверхности деталей для повышения их долговечности. Химико-термической обработкой называется процесс, при котором происходит изменение химического состава, структуры и свойств поверхностных слоев металла. Цель химико-термической обработки повышение поверхностной твердости, износостойкости, предела выносливости, коррозионной стойкости, жаростойкости (окалиностойкости), кислотоустойчи-вости и др. [c.105]

Цианирование - химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом в расплавах цианидов. Цианирование может быть высоко- (800+950 °С) и низкотемпературным (450+650 °С). После цианирования детали подвергаются закалке и отпуску. Циа-нированный слой по сравнению с цементованным обладает более высокой износостойкостью и эффективно повышает предел выносливости. Применяется для упрочнения мелких деталей из сталей, содержащих 0,3+0,4 % мае. углерода. [c.463]

В производственной практике находят широкое применение различные комбинированные способы упрочнения (что уже отмечалось ранее) ППД в сочетании с поверхностной закалкой, химико-термической или термической обработкой. Поверхностное пластическое деформирование весьма эффективно для деталей в зонах обрыва закалённого слоя. Так, обкатывание галтелей коленчатых валов из высокопрочного ферритного чугуна с поверхностно закалёнными шейками повысило предел выносливости по сравнению с поверхностно закалёнными необкатанными на 210 % и по сравнению с незакалёнными - на 190 %. Комбинированное упрочнение наиболее эффективно, однако оно и более трудоёмко, и его целесообразно использовать, где это возможно, для ответственных деталей и в случаях, когда традиционная технология не обеспечивает требуемых эк-сплутационных свойств. [c.39]

Влияние химической обработки на прочностные свойства зависит от марки стали. Так, химико-термическая обработка деталей из стали 18Х2Н4ВА (азотирование, нитродементация и цементация) существенно не изменяет предела выносливости при симметричном цикле растяжения—сжатия и пульсирующем растяжении. [c.131]

Для достижений максимальной эффективности упрочнения деталей, работающих в условиях статических и динамических нагрузок, рекомендуется содержание углерода в цементованном слое поддерживать в пределах 0,80—1,05%. В случае применения сталей с 0,27—0,34% С глубину цементованного слоя следует назначать в пределах 0,5—0,7 мм. Для цементуемых сталей, содержащих 0,17—0,24% С, глубину цементованного слоя принимают от 1,0 до 1,25 мм. При этом следует иметь в виду, что сопротивление усталости деталей машин без концентраторов напряжений при малых глубинах слоя зависит от прочности сердцевины, при больших — от прочности поверхностного слоя. В этом случае повышение глубины упрочненного слоя оказывается полезным только до 10—20%) радиуса детали. При глубине слоя меньше этих значений сопротивление усталости повышается с увеличением прочности сердцевины. При наличии на поверхности деталей концентраторов напряжений сопротивление усталости повышается с увеличением остаточных напряжений сжатия, а глубина слоя должна быть очень малой (1—2% радиуса детали). Главным фактором, вызывающим увеличение предела выносливости при химико-термических методах обработки деталей, являются остаточные напряжения, возникающие в материале детали в процессе упрочнения. При поверхностной закалке т. в. ч. главное влияние на повышение предела выносливости и долговечности оказывает изменение механических характеристик материала поверхностного слоя. В еще большей степени это относится к упрочнению наклепом. [c.302]

Влияние глубины азотированного слоя на предел выносливости азотированных деталей с концентраторами напряжений и без концентраторов напряжений подобно влиянию глубины цементованного слоя. Цементация, а особенно азотирование резко повышают предел выносливости стальных деталей с концентраторами напряжений, если упрочненный слой непрерывно проходит и по опасным зонам (галтели, отверстия, шпоночные пазы, места проходов отверстий и др.). Применение местного предохранения от азотирования или цементации или удаление упрочненного слоя в местах концентрации напряжений приведет к тому, что в результате химико-термической обработки упрочнения не будет. [c.304]

Способ термической и химико-термической обработки зубьев Твердость поверхности зубьев в среднем Сталь Формула для расчета значений предела выносливости онмтЬ. МПа [c.391]

Если в поверхностном слое детали имеется остаточное напряжение аост и возникает рабочее напряжение от внешних нагрузок, изменяющееся по симметричному циклу с амплитудой Оа, то результирующее напряжение будет изменяться по асимметричному циклу со средним напряжением и амплитудой Оа. Если напряжение аост сжимающее, то, как следует из рис. 2.7— 2.10, предельная амплитуда существенно возрастает, что и является одной из причин повышения предела выносливости детали вследствие упрочнения. Однако при наличии остаточных растягивающих напряжений в поверхностном слое (это возможно при неправильной технологии упрочнения) предельная амплитуда падает (см. рис. 2.7—2.10), так как рабочая точка на диаграмме предельных амплитуд сдвигается вправо от точки, соответствующей симметричному циклу (а = 0). Возникновение остаточных растягивающих напряжений в поверхностном слое, снижающее предел выносливости детали, получается при обрыве поверхностного закаленного слоя, при обезуглероживании поверхности при химико-термической обработке, при наличии в слое остаточного аустенита, при наличии шлифовочных прижогов и в некоторых других случа5йГ. Дробеструйная обработка, проведенная после химико-термической обработки, увеличивает сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое до 70—150 кгс/мм 135]. В этом состоит большое преимущество использования комбинированных методов упрочнения. [c.127]

Высокие пределы выносливости при изгибе (до 100 кгс/мм ), контактной выносливости (до 200 кгс/мм ) и износостойкости цементованных и нитроцемешо-ьанных деталей [1, 4, 5, 7] делают эти процессы наиболее эффективными для обработки тяжелонагружаемых деталей автомобиля. К этой группе деталей в первую очередь относятся шестерни, зубчатые колеса и валы коробок перемены передач, раздаточных коробок, редукторов ведущих мостов, а также отдельные детали рулевого управления (рейка-поршень, вал сошки руля и др.). Практика отечественных и зарубежных автозаводов показала, что удовлетворение все возрастающих требований к прочности деталей из-за резкого роста скоростей и нагрузок связано с совершенствованием технологии химико-термической обработки, а не с повышением степени легированности сталей. [c.537]

Комбинированные методы наиболее эффективны при наличии остаточных растягивающих напряжений в поверхностном слое, снижающих предел выносливости и появившихся в результате неправильной технологии выполнения пре-дьщущей термической, химико-термической или механической обработки. Остаточные растягивающие напряжения возникают, например, при обрыве поверхностного закаленного слоя в зоне концентрации напряжений, обезуглероживании поверхности при химико-термической обработке, наличии в слое остаточного аустенита, а также при наличии шлифовочных прижогов. [c.38]

В основном все виды обработки, создающие сжимающие напряжения на поверхности, такие, как пойерхностное пластическое деформирование, различные виды химико-термических обработок и т.п., повышают предел выносливости металлических материалов, препятствуя раскрытию трещин. На рис. 6.29 представлены данные по влиянию дробеструйной обработки (с различным размером дроби) на усталость мартенситностареющей стали с 18% N1 в условиях кругового изгиба. Видно, что дробеструйная обработка вне зависимости от диаметра дроби существенно повышает ограниченную долговечность и предел вьшосливости. При [c.233]

Наиболее эффективным является поверхностный наклеп для высокопрочных сталей. Это в первую очередь объясняется тем, что при прочих равных условиях в результате наклепа остаточные сжимающие напряжения на поверхностном слое тем выше, чем больше статическая прочность материала. Поэтому большое распространение, особенно за последние годы, получил поверхностный наклеп после химико-термической обработки (цементации и азотирования). В этом случае удается повысить твердость поверхностного слоя (цементованного) до Я У 50—100 и резко повысить сжимающие остаточные напряжения в нем. На рис. 8.19 показано изменение пределов выносливости цементованной и азотированной сталей после обкатки роликами. На основании данных измерения остаточных напряжений во впадинах зубьев шестерен из цементованной стали и данных испытаний на усталость этих же шестерен была построена зависимость усталостной прочности при изгибе зубьев он от величины сжимающих остаточных напряжений Осж (рис. 8.20). [c.297]

Повысить усталостную прочность зуба на изгиб можно, увеличивая модуль зацепления, используя усиливающее ножку зуба положительное смещение или при-15еняя более прочный материал. Для снижения динамических нагрузок повышают точность изготовления колес и вводят дюдификацию поверхности зуба. Для уменьшения концентрации нагрузки у торцов зуб делают бочкообразным. Повышение предела выносливости зубьев обеспечивается упрочнением поверхности, которое достигается химико-термической обработкой и наклепом впадин уменьшением шероховатости поверхности у основания зуба, для чего полезно, в частности, применять направленную полировку впадин (в плоскости, перпендикулярной оси колеса) в ответственных передачах применением стали электрошлакового переплава, в которой отсутствуют неметаллические включения. При нарезании зубьев не Следует допускать уменьшения радиусов переходной поверхности. Использование зубьев, не шлифуемых у основания после закалки (с поднутренной конфигурацией ножки), гарантирует отсутствие прижогов от шлифовки, которые снижают предел выносливости. [c.219]

Для получения высокото предела выносливости структура поверхностного слоя должна обладать максимально возможным сопротивлением деформации. Это достигается применением химико-термической обработки, поверхностным наклепом и т. д. Все эти обработки способствуют не только упрочнению поверхности, но и созданию там дополнительных сжимающих напряжений, которые, как отмечалось выше, тормозят развитие усталостных трещин. [c.298]

С увеличением размера образца величина предела выносливости уменьшается. Резко снижают предел выносливости концентраторы напряжений. Чем тщательнее обработана поверхность образца (детали), тем выше предел выпосл ивости. Коррозия сильно понижает предел выносливости. Для повышения предела выносливости стремятся упрочнить поверхность и создать в поверхностных слоях детали сжимающие остаточные напряжения, которые уменьшают опасность влияния рас-тя1 ивающих напряженийвозникающих при приложении внешних сил. Для стали это достигается путем механического наклепа, например упрочнением поверхности дробью, обкаткой роликами, закалкой при нагреве т.в.ч., а также химико-термической обработкой (азотирование, цианирование, цементация). [c.72]

Напряжения первого рода могут быть полезными в тех случаях, когда они повышают предел выносливости и долговечности, например напряжения сжатия, образующиеся на поверхности деталей после дробеструйного наклепа, накатки роликами или химико-термической обработки. Однако большей частью напряжения первого рода вызывают хрупкое разрушение, трещины, коробление и понижают прочность деталей. Вредное влияние внутренних напряжений первого рода может проявляться спустя некоторое врелм после их появления, так же как небольшая внешняя нагрузка, приложенная к детали, может вызвать деформацию или поломку, если эта нагрузка суммируется с уже существующими внутренними напряжениями. [c.155]

Азотированием называется особый вид химико-термической обработки, заключающийся в поверхностном насыщении стали азо-тэуг. Оно осуществляется путем длительного нагрева стали в потоке аммиака при 480—650. Азотирование применяется для создания -очень твердого износостойкого сопротивляющегося коррозии тонкого слоя при этом сердцевина сохраняется вязкой. Кроме того, азотирование создает на поверхности деталей напряжения сжатия, значительно повышающие предел выносливости и долговечность деталей. [c.266]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...