Металловедение и термическая обработка металлов. Сизов И.Г - 87 стр.

UptoLike

Лабораторная работа 10
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЦЕМЕНТАЦИИ
НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СТАЛИ
I. Цель работы
При выполнении настоящей работы необходимо:
а) углубить знания по основам химико-термической
обработки
б) экспериментально установить влияние температуры
и времени цементации на глубину цементованного слоя;
изучить структуру цементованного слоя; изучить изменение
твердости сердцевины и поверхностного слоя
непосредственно после цементации и цементации с
последующей закалкой.
II. Сведения из теории.
Химико-термической обработкой (ХТО) называют
процесс, сочетающий поверхностное насыщение тем или
иным элементом при высокой температуре с упрочняющей
термической обработкой, в результате которых происходит
изменение химического состава, микроструктуры и физико-
химических свойств поверхностного слоя металла или
сплава. Химико-термическая обработка осуществляется
путем диффузионного насыщения металла или сплава
неметаллами (С, N, В и др.) или металлами (Al, Cr, Zn и др.)
при определенной температуре и активной насыщающей
среде. Химико-термическая обработка повышает твердость,
износостойкость, задиростойкость, кавитационную и
коррозионную стойкость и создает на поверхности
благоприятные остаточные напряжения сжатия, повышая тем
самым усталостную прочность, надежность и долговечность
деталей машин. Наиболее широко используются процессы
цементации (науглероживания), нитроцементации и
азотирования. В меньшей степени применяется
поверхностное насыщение бором, кремнием и металлами.
Примером могут служить цементованные и азотированные
шестерни, валы, втулки автомобилей, тракторов, станков,
сельскохозяйственных и других машин. Большинство
деталей машин работает в условиях износа, циклических
нагрузок, коррозии при криогенных и высоких температурах,
при которых максимальные напряжения возникают в
поверхностных слоях металла, где сосредоточены основные
концентраторы напряжений.
В отличие от поверхностной закалки при ХТО разница
в свойствах достигается не только изменением структуры
металла, но и его химического состава. ХТО не зависит от
формы деталей. Она обеспечивает получение упрочненного
слоя одинаковой толщины по всей поверхности. ХТО дает
более существенное различие в свойствах поверхности и
сердцевины деталей.
Насыщение поверхностного слоя происходит при
нагреве детали до определенной температуры в среде, легко
выделяющей насыщающий элемент в активном состоянии, и
выдержке при этой температуре. Среды, выделяющие
насыщающий элемент, могут быть газообразными, жидкими
и твердыми.
Различают следующие основные методы насыщения,
применяемые при ХТО:
1. Насыщение из порошковых смесей (порошковый
метод). Благодаря простоте технологического процесса
нашел применение в мелкосерийном и серийном
производстве для цементации, алитирования
(алюминирования), хромирования, борирования и т.д.
2. Прямоточный и циркуляционный методы
диффузионного насыщения из газовых сред.
167 168