Химико-термическая обработка и поверхностное упрочнение стали

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ СТАЛИ [c.86]

Алюминиевые сплавы благодаря более высоким технологическим и потребительским свойствам, шире применяются в промышленности, чем чистый или технический алюминий. Преимуществами алюминиевых сплавов являются высокие значения прочности (а — до 600 МПа), удельной прочности (ад/р = 21), коррозионной стойкости, тепло- и электропроводности. Алюминиевые сплавы входят в группу легких сплавов (при одинаковой прочности изделия из алюминиевых сплавов в 3 раза легче стальных). Однако они уступают сплавам на железной основе по величине модуля упругости почти в 3 раза, малопригодны для упрочнения поверхностного слоя способами химико-термической обработки, и их твердость и износостойкость ниже, чем стали. Некоторые из них не обладают хорошей свариваемостью. [c.213]

Основные преимущества алюминиевых сплавов, определяющие область их применения — малая плотность (2,7—3,0 г/см ) при достаточно высоких механических свойствах. Однако они уступают сплавам на железной основе в величине модуля упругости 7 х X 10 кгс/мм у алюминия и 20 10 кгс/мм у сталей и чугунов. Кроме того, алюминиевые сплавы мало пригодны для упрочнения поверхностного слоя способами химико-термической обработки и их твердость и износостойкость ниже, чем стали. Некоторые из них, [c.430]

Химико-термическая обработка - это процесс химического и термического воздействия на поверхностный слой стали с целью изменения состава, структуры и свойств. Химико-термическая обработка повышает твердость поверхности стали, ее износостойкость, коррозионную стойкость, кислотоустойчивость и другие свойства. Химико-термическая обработка нашла широкое применение в машиностроении, так как является одним из наиболее эффективных методов упрочнения стальных деталей для повышения их долговечности. [c.86]

Начальные, исчезающие и остаточные напряжения обычно приводят к уменьшению прочности деталей. Однако умелое их использование, наоборот, дает возможность повысить прочность деталей следующими путями 1) предварительным напряжением в системе соединения тел (предварительно напряженный железобетон) 2) поверхностным наклепом (дробеструйной обработкой), при котором на поверхности детали создаются значительные напряжения сжатия, что приводит к повышению выносливости деталей 3) химико-термической обработкой (цементация, азотирование и др.), которая изменяет в верхних слоях поверхности химический состав и свойства материала 4) закалкой, при нагреве токами высокой частоты, с помощью которой в верхних слоях деталей создаются большие напряжения сжатия (для стали 700—900 Н/мм ). Все эти виды термического упрочнения дают возможность не только повысить усталостную прочность деталей, но и их износостойкость в два-три раза. [c.245]

Вместо объемно-упрочненных высокопрочных сталей применяют средне- и низкоуглеродистые стали, подвергнутые поверхностному упрочнению. Его проводят следующими технологическими методами 1) закалкой с индукционным нагревом 2) химико-термической обработкой [c.278]

Химико-термической обработкой стали называют термическую обработку, связанную с изменением химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя стальных изделий. Цель ее—упрочнение поверхностных слоев стали (повышение твердости, усталостной [c.132]

Химико-термическая обработка деталей штампов, в результате которой происходит поверхностное упрочнение стали (повышается поверхностная твердость, износостойкость, усталостная прочность и т. д.), является одним из эффективных способов увеличения стойкости штампов. Эта обработка может заключаться либо в насыщении поверхности детали соответствующими химическими элементами, к процессам которых относятся цементация, азотирование, цианирование, сульфидирование, сульфоцианирование, либо в нанесении на поверхность детали слоя из более твердого металла, которое обычно достигается путем хромирования. [c.70]

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-термической обработкой называется процесс поверхностного насыщения стали различными элементами путем их диффузии из внешней среды при высокой температуре. Цель химико-термической обработки — поверхностное упрочнение металлов и сплавов и повышение их стойкости против воздействия внешних агрессивных сред при нормальной и повышенных температурах. [c.95]

С HR 58—63), но если деталь не имеет вязкой сердцевины, то она не выдерживает динамических нагрузок. Поэтому низкому отпуску подвергают детали после термической обработки, приводящей к поверхностному упрочнению, для повышения твердости и износостойкости при сохранении высокого сопротивления динамическим нагрузкам из-за высокой пластичности сердцевины (т. е. после поверхностной закалки и процессов химико-термической обработки — цементации, цианирования или нитроцементации). Низкому отпуску подвергают также режущий и измерительный инструмент из углеродистых и низколегированных сталей, детали подшипников качения, основными требованиями к которым являются высокая твердость и износостойкость. [c.72]

Эти стали подразделяются на обыкновенные углеродистые — для широкого употребления и повышенного качества — для специализированного назначения (для железнодорожного транспорта, судостроения, сельскохозяйственного машиностроения и т. д.). В ряде случаев стали повышенного качества пригодны для деталей, подвергаемых поверхностной термической обработке и химико-термическому упрочнению, [c.157]

Поверхностное упрочнение стали. Для повышения твердости поверхностных слоев, предела выносливости и сопротивляемости истиранию многие детали машин подвергают поверхностному упрочнению. Существует три основных метода поверхностного упрочнения поверхностная закалка, упрочнение пластическим деформированием и рассмотренная выше химико-термическая обработка. [c.91]

Наиболее эффективные методы повыше-ии я прочности стали при знакопеременных нагрузках — поверхностное упрочнение металла путем химико-термической — цементация, цианирование, азотирование — или механической обработки поверхности — поверхностный наклеп металлической дробью [52, 53]. [c.1136]

Хотя углеродистая сталь обыкновенного качества по механическим свойствам и чистоте структуры уступает качественной и высококачественной сталям, все же она находит весьма широкое применение и в ряде случаев используется в качестве заменителя качественных сталей. Последними работами показано, что стали обыкновенного качества и в особенности повышенного качества вполне пригодны для изготовления деталей, подвергаемых поверхностной термической обработке, химико-термическому упрочнению и поверхностному наклепу, что значительно расширяет области применения этих сталей. [c.158]

Основными процессами поверхностного упрочнения деталей машин на машиностроительных заводах являются процессы химико-термической обработки, основой которых является изменение химического состава в поверхностных слоях путем диффузионного насыщения различными элементами при высоких температурах. В довоенный период на машиностроительных заводах превалирующими процессами химико-термической обработки были цементация твердым карбюризатором, жидкостное цианирование и азотирование. Цементации твердым карбюризатором подвергались детали машин и инструменты в печах периодического действия (камерных) и в печах непрерывного действия (толкательных с мазутным обогревом) на автомобильных, тракторных и самолетостроительных заводах применялся преимущественно древесноугольный твердый карбюризатор (ГОСТ 2407-51). Жидкое цианирование было наиболее распространено на Горьковском автозаводе, где в качестве цианизатора использовались соли с цианидом натрия или калия [81] на других заводах применялись соли с цианидом кальция. Азотированию подвергались преимущественно детали авиационных двигателей коленчатые валы из стали 18ХНВА, гильзы цилиндров из стали 38ХМЮА и др. [c.149]

Выбор способа химико-термической обработки обусловлен не только требованиями, предъявляемыми к поверхностному слою, но и температурой, прн которой выполняется эта обработка, и теплостойкостью стали. Наиболее универсальными и эффективными методами упрочнения поверхностного слоя инструментов из быстрорежущих сталей является жидкое цианирование, карбонитрация, ионное азотирование и вакуумно-плазменное нанесение износостойких покрытий. Основные способы химико-термической обработки, применяемые в качестве заключительной операции для повышения стойкости инструментов из быстрорежущих сталей, приведены в табл. 18. [c.613]

Одним из простейших и эффективных мероприятий по повышению надежности является уменьшение напряженности деталей (повышение запасов прочности). Однако это требование надежности вступает в противоречие с требованиями уменьшения габаритов, массы и стоимости изделий. Для примирения этих противоречивых требований рационально использовать высокопрочные материалы и упрочняющую технологию легированные стали, термическую и химико-термическую обработку, наплавку твердых и антифрикционных сплавов на поверхность деталей, поверхностное упрочнение путем дробеструйной обработки или обработки роликами и т. п. Так, например, путем термической обработки можно увеличить нагрузочную способность зубчатых передач в 2...4 раза. Хромирование шеек коленчатого вала автомобильных двигателей увеличивает срок службы по износу в 3...5 раз и более. Дробеструйный наклеп зубчатых колес, рессор, пружин и т. д. повышает срюк службы по усталости материала в 2...3 раза. [c.16]

Для целей инструментального производства поверхностной за калке подвергают стали У8 и У10, У12. Индукционную закалку на чинают использовать для упрочнения штамповых и цементованных ста лей после химико-термической обработки. Специально для целей объемно-поверхностной закалки разработаны стали пониженной про-каливаемости типа 58 (55ПП). [c.611]

Влияние температуры на получаемую глубину цианированного слоя приведено в табл. 18, Этот метод поверхностного упрочнения применяется для нагружённых шестерён (автомобильных и тракторных) коробки передач и заднего моста, причём, кроме повышения износоустойчивости и усталостной прочности шестерён, их деформации получаются минимальными, Алитирование является процессом химико-термической обработки (диффузионной металлизации), обусловливающим насыщение поверхностного слоя стали алюминием с целью повышения жароупорных свойств стальных изделий (выхлон-пые коллекторы двигателей внутреннего сгорания, топливники газогенераторных тракторов и автомобилей, трубы паровых котлов и др.). [c.977]

Существенное значенне для улучшения качеств стали имеет химико-термическая обработка стали, т. е. процесс насыщения поверхности стали различными элементами с целью упрочнения ее поверхностного слоя, повышения поверхностной твердости, усталостной прочности, увеличения жаростойкости и химической стойкости поверхностного слоя. [c.28]

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]

Химико-термическая обработка является одним из видов поверхностного упрочнения деталей машин и инструментов. В ряде случаев, проводя химико-термическую обработку, преследуют, например, цель повышения выносливости, сопротивления коррозии, жаропрочности, окалиноустойчивости и других свойств. Особенность химико-термической обработки по сравнению с поверхностной закалкой состоит в том, что при ее проведении в стали протекают не только фазовые превращения, связанные с нагревом и охлаждением, но и химические реакции, приводящие к изменению химического состава поверхностного слоя изделия. [c.198]

На железнодорожном транспорте легированные стали применяются меньше, чем углеродистые. С увеличением выпуска электровозов и тепловозов, в которых применяется значительное количество деталей, изготовленных из легированных сталей, потребность в них возрастает. Разработка. методов поверхностного упрочнения деталей, применяемых на железнодорожном транспорте, изготовляемых из легированных сталей, приобретает все большее практическое значение. Легирование хро.мом и никелем суш,ественно изменяет природу сталей, а дополнительное насыщение поверхностного слоя углеродом или одновременно углеродом и азотом приводит к образованию структуры, значительно отличающейся по своим свойствам от структуры углеродистых сталей. Химико-термическая обработка (цементация и нитроцементация) легированных -сталей изучалась в большей степени, чем углеродистых сталей обыкновенного качества. Это изучение касалось преимущественно технологии ведения процесса. Влияние процесса цементации на механические свойства стали исследовали И. С. Козловский [46], Ю. Ф. Оржеховский, Б. Г. Гуревич и С. Ф. Юрьев [31]. Они изучали влияние остаточных напряжений на повышение предела вьшосливости при химико-термической обработке. [c.168]

Морозова Е. М. и Флоренсова Ф. Р., Диффузионное хромирование в жидкой среде. Поверхностное упрочнение стали методами химико-термической обработки, Машгиз, 1949. [c.274]

Из большого числа вариантов термомеханической обработки наиболее перспективна высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО) как по технологическим возмол<ностям, так и по влиянию на комплекс прочностных характеристик. Одиако использование тер-момеханическн упрочненного проката возможно в редких случаях, когда для изготовления деталей не требуется применения значительной обработки резанием. С другой стороны, ВТМО может быть использована для повышения эксплуатационной долговечности деталей в результате улучшения прочностных свойств конструкционных сталей с одновременным решением задачи формоизменения заготовок до нужных размеров. Возможность добиться таким образом снижения расхода металла, увеличения рабочих нагрузок в машинах, а кроме того, и упрочнения деталей с переменным по сечению химическим составом (например, с покрытиями или подвергнутых химико-термической обработке поверхности) делают актуальной задачу осуществления ВТМО на заготовках или деталях машин. Однако для использования упрочняющего эффекта ВТМО с целью повышения эксплуатационных характеристик деталей машин необходимо решить комплекс технологических задач, касающихся вопросов взаимосвязи ВТМО с технологией формообразования качественных, высоконадежных деталей. К числу таких задач относится разработка вопросов направленности упрочнения при ВТМО, являющихся составной частью обшей теории высокопрочного состояния сталей. Отсутствие теоретических предпосылок образования оптимальной анизотропии свойств деталей при ВТМО не позволяет прогнозировать и получать необходимый уровень прочности в зонах наибольшей нагруженности деталей, а также формулировать принципы проектирования технологического оборудования, обеспечивающего необходимые для термомеханического объемно-поверхностного упрочнения схемы деформации. [c.4]

Кроме термообработки, стальные детали могут подвергаться химико-термической обработке, т. е. процессам, протекающим с диффузионным насыщением поверхностных слоев деталей различными элементами при этом изменяется химический состав поверхностного слоя (цементация, цианирование, алитирование, хромирование, силициро-вание). Цементация применяется для упрочнения зубчатых колес, кулачковых шайб, распределительных и других валов, пальцев поршней, тарелок клапанов и других деталей. При азотировании (насыщении поверхности детали азотом) резко повышается коррозионная стойкость, износостойкость и усталостная прочность стальных деталей. Твердое азотирование (для сталей, содержащих алюминий, типа 38ХМЮА) повышает износостойкость и усталостную прочность и применяется в производстве дизельной аппаратуры, измерительного инструмента, гильз цилиндров, зубчатых колес, коленчатых валов, шпинделей токарных станков. Антикоррозионное азотирование применяется для деталей, подвергающихся коррозии и воздействию переменных напряжений (например, пружины, насосные штанги и др.). [c.33]

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]

Химико-термическая обработка производится с целью поверхностного упрочнения стали (повышается поверхностная твердость, износостойкость, усталосФная прочность, красностойкость и т. д.) и с целью противодействия влиянию на поверхность стали внешних агрессивных сред при нормальных и повышенных температурах (повышается стойкость против коррозии, кислотоупорность, окалиностойкость и т. д.). [c.246]

Проведенные систематические исследования по приведенной на рис. 62 схеме показали, что сплавом, обладающим повышенной кавитационной и коррозионно-усталостной стойкостью, является бронза БрАЮ в отожженном состоянии. Стойкость алюминиевых бронз может быть еще повышена упрочнением поверхностного слоя путем химико-термической обработки. Так, на стали Х18Н10Т первые следы эрозии в 20%-ной серной кислоте, нагретой до 70°, появляются через 2 час, на бронзе БрАЮ — после 25—30 час, а на той же бронзе, прошедше алитирование, сурьмирова-ние, силицирование, — только через 60—130 час. При этом коррозионноусталостные трещины не образуются даже по истечении 500 час после начала эрозии. [c.237]

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]

Применение легированных сталей не исключает значительного износа зубьев зубчатых колес, особенно в случае попадания в зацепление окалины, пыли или грязи. Химико-термическое поверхностное упрочнение деталей, имеющих значительные габариты,, невозможно. Однако применение закалки т. в. ч. позволило в некоторых случаях заменить легированные стали на углеродистые-и при этом увеличить срок эксплуатации деталей в несколько раз. Например, перевод конической шестерни (модуль 20 мм) на высокочастотную закалку дал возможность заменить сталь 35ХНМ углеродистой сталью 50 повысить твердость рабочих поверхностей зуба шестерни с R =26 29 до / С=48 52, что привело к увеличению срока эксплуатации шестерен более чем в 2 раза получить перед закалкой для стали 50 более низкую твердость Я = 170 229 вместо //В=265Н-286 для стали 35ХНМ. Вследствие этого затраты труда и расход инструмента при механической обработке были значительно снижены. [c.185]

Основным видом термической обработки ранее являлась объемная закалка. Колеса соответственно изготовляли из сталей типа 40Х, а в более ответственных случаях из 40ХН, 40ХН2МА и др. Однако объемная закалка не сохраняет вязкую сердцевину при высокой твердости поверхности. Обычно твердость поверхности ННС 45—55. Поэтому в настоящее время объемная закалка уступает место поверхностным термическим и химико-термическим методам упрочнений. Такой обработкой можно достигнуть высокой твердости поверхностных слоев материала и создать в них напряжения обратного знака при сохранении вязкой сердцевины. [c.254]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...