Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 [ 61 ] 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

тием или без перекрытия предварительно упрочненных зон. Лазеры непрерывного излучения обеспечивают высокую производительность, равномерность упрочнения и позволяют обрабатывать любой профиль псверх-йости со скоростью 100-10 ООО мм/мин. Толщина упрочненного слоя составляет 0,3-1,0 мм. Закалка нагретых участков осуществляется путем интенсивного отвода тепла в глубь обрабатываемого изделия (самозакалка). Скорость охлаждения при нагреве без оплавления (5-10)-10°С/с, а в зоне расплавления до 10* °С/с, что значительно больше скорости охлаждения при обычной закалке.

После закалки структура упрочненного слоя на стали с 0,35-0,45 % С состоит из з о н ы п л а в л е-н и я, представляющей собой дендритные кристаллы мартенсита (НУ 800-850); зоны термического влияния (нагрев выше As), состоящий из мартенсита с твердостью НУ 800.

При нагреве без расплавления эта зона отсутствует. Нижняя граница слоя определяется зоной неполной закалки (нагрев в интервале температур А-Лд со структурой мартенсита и феррита); зоны отпуска с пониженной твердостью НУ 500-650 и далее следует сердцевина с исходной структурой.

Лазерная обработка успешно применяется для поверхностного упрочнения чугунов. Благодаря оплавлению поверхности и образованию ледебуритной эвтектики (отбел чугуна) и мартенситного подслоя твердость на поверхности достигает НУ 750-900.

Закалка при нагреве лазером - перспективный метод поверхностного упрочнения сложных изделий, долговечность которых лимитируется износостойкостью и усталостной прочностью, когда закалка их другими методами затруднена.

Глава ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ XII ОБРАБОТКА СТАЛИ

1. Общая характеристика процессов химико-термической обработки стали

Химико-термической обработкой называют поверхностное насыщение стали соответствующими элементами

(например, углеродом, азотом, алюминием, хромом и др.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды при высокой температуре. Химико-термическая обработка заключается в нагреве изделия до заданной температуры в твердой, газовой или жидкой среде, легко выделяющей диффундирующий элемент в атомарном

Рис. 97. Схема зависимости толщины диффузионного слоя X от продолжительности насыщения (я) и температуры (б): / - диффузия элементов, образующих твердый раствор замещения (Сг, А1, Si и др.); 2 - диффузия элементов, образующих твердый раствор внедрения (С, N и др.)

состоянии, вьщержке при этой температуре и последующем охлаждении. В отличие от термической обработки химико-термическая обработка изменяет не только структуру, но и химический состав поверхностных слоев, что позволяет в более широких пределах менять свойства стали.

Процесс химико-термической обработки состоит из трех элементарных стадий: 1) выделения диффундирующего элемента в атомарном состоянии в результате реакций, протекающих в насыщающей среде; 2) контактирования атомов диффундирующего элемента с поверхностью стального изделия и проникновения (растворения) в решетку железа (адсорбция); 3) диффузии атомов насыщающего элемента в глубь металла.

Скорость диффузии атомов насыщающего элемента в решетку железа неодинакова и зависит от состава и строения образующих фаз. При насыщении углеродом или азотом, составляющим с железом твердые растворы внедрения, диффузия протекает быстрее, чем при насыщении металлами, образующими твердые растворы замещения.

Поэтому при диффузионном насыщении металлами процесс ведут при более высоких температурах и длительно, несмотря на это, получают меньшую толщину слоя, чем при насыщении азотом и особенно углеродом (рис. 97).

Толщина диффузионного слоя х в зависимости от продолжительности процесса т при данной температуре

обычно выражается параболической зависимостью (рис. 97, а). Следовательно, с течением времени скорость увеличения толщины слоя непрерывно уменьшается. Чем выше температура, тем больше толщина слоя за данный отрезок времени (рис. 97, б). Толщина диффузионного слоя при прочих равных условиях тем больше, чем выше концентрация дифс15ундирующего элемента на поверхности металла.

При определении толщины диффузионного слоя, полученного при насыщении железа (стали) тем или другим элементом, обычно указывается пе полная толщина слоя с измененным составом, а только глубина до определенной твердости или структуры (эффективная толщина).

2. Цементация стали

Цементацией называется процесс озсыщения поверхностного слоя стали углеродом. Различают два основных вида цементации: твердыми углеродсодержащими смесями (карбюризаторами) и газовую.

Цементацию с последующей закалкой и отпуском применяют для повышения работоспособности деталей металлургических машин (всевозможные шестерни, зубчатые муфты и втулки, пальцы,втулки и ролики шлеп-перов и т. д.), испытывающих в процессе эксплуатации статические, динамические и переменные нагрузки и подверженных изнашиванию.

Для цеме:чтации обычно используют низкоуглеродистые стали (0,1-0,18 % С). Для крупногабаритных деталей применяют стали с более высоким содержанием углерода (0,2-0,3 %). Выбор таких сталей необходим для того, чтобы сердцевина изделия, не насыщающаяся углеродом при цементации, сохраняла высокую вязкость после закалки.

Для цементации детали поступают после механической обработки нередко с припуском на шлифование 0,05-0,10 мм. Во многих случаях цементации подвергается только часть детали, тогда участки, не подлежащие упрочнению, защищают тонким слоем меди (0,02- 0,04 мм), которую наносят электролитическим способом или изолируют специальными обмазками, состоящими из смеси огнеупорной глины, песка н асбеста, замешанных на жидком стекле, и др.