Химико-термическая обработка стали. Назначение, виды и общие закономерности. Диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами

Химико-термической обработка (ХТО) - обработка с сочетанием термического и химического воздействия для изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя детали в необходимом направлении, при котором происходит поверхностное насыщение металлического материала соответствующим элементом (С, Т, В, Аl, Сг, Si, Т и др.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды при высокой температуре.

ХТО металлов и сплавов как с целью их поверхностного упрочнения, так и для зашиты от коррозии повышает надежность и долговечность деталей машин.

ХТО включает основные взаимосвязанные стадии:

1) образование активных атомов в насыщающей среде и диффузию их к поверхности обрабатываемого металла;

2) адсорбционно-образовавшихся активных атомов поверхностью насыщения;

3) диффузионно-перемещение адсорбированных атомов внутри металла. Развитие процесса диффузии приводит к образованию диффузионного слоя - материала детали у поверхности насыщения, отличающегося от исходного по химическому составу, структуре и свойствам.

Материал детали под диффузионным слоем, не затронутый воздействием насыщающей активной среды, называется сердцевиной. Общая толщина диффузионного слоя - кратчайшее расстояние от поверхности насыщения до сердцевины. Эффективная толщина диффузионного слоя - кратчайшее расстояние от поверхности насыщения до мерного участка, которое отличается установленным предельным номинальным значением базового параметра.

Базовый параметр диффузионного слоя - параметр материала, служащий критерием изменения качества в зависимости от расстояния от поверхности насыщения. Переходная зона диффузионного слоя - прилегающая к сердцевине внутренняя часть диффузионного слоя, протяженность которой определяется разностью общей и эффективной толщин.

Этап ХТО - диффузия. В металлах при образовании твердых растворов замещения диффузия в основном происходит по вакансионному механизму. При образовании твердых растворов внедрения реализуется механизм диффузии по междоузлиям.

Цементация стали - ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагревании в карбюризаторе, проводят при 930-950 °C, когда устойчив аустенит, растворяющий углерод в больших количествах.

Для цементации используют низкоуглеродистые, легированные стали. Детали поступают на цементацию после механической обработки с припуском на шлифование.

Основные виды цементации - твердая и газовая. Газовая цементация является более совершенным технологическим процессом, чем твердая. В случае газовой цементации можно получить заданную концентрацию углерода в слое; сокращается длительность процесса; обеспечивается возможность полной механизации и автоматизации процесса; упрощается термическая обработка деталей.

Термическая обработка необходима чтобы: исправить структуру и измельчить зерно сердцевины и цементованного слоя; получить высокую твердость в цементованном слое и хорошие механические свойства сердцевины. После цементации термическая обработка состоит из двойной закалки и отпуска. Недостаток такой термообработки - сложность технологического процесса, возможность окисления и обезуглероживания.

Заключительная операция - низкий отпуск при 160-180 °C, переводящий мартенсит закалки в поверхностном слое в отпущенный мартенсит, снимающий напряжения и улучшающий механические свойства.

Азотирование стали - ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали азотом при нагревании в соответствующей среде. Твердость азотированного слоя стали выше, чем цементованного, и сохраняется при нагреве до высоких температур (450-500 °C), тогда как твердость цементованного слоя, имеющего мартенситную структуру, сохраняется до 200-225 °C. Азотирование чаще проводят при 500-600 °C.

Диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами

Борирование - насыщение поверхности металлов и сплавов бором с целью повышения твердости, износостойкости, коррозионной стойкости. Борированию подвергают стали перлитного, ферритного и аустенитного классов, тугоплавкие металлы и никелевые сплавы.

Силицирование. В результате диффузионного насыщения поверхности кремнием повышаются коррозионная стойкость, жаростойкость, твердость и износостойкость металлов и сплавов.

Хромирование - насыщение поверхности изделий хромом. Диффузионному хромированию подвергают чугуны, стали различных классов, сплавы на основе никеля, молибдена, вольфрама, ниобия, кобальта и металлокерамические материалы. Хромирование производят в вакуумных камерах при 1420 °C.

Алитирование - процесс диффузионного насыщения поверхности изделий алюминием с целью повышения жаростойкости, коррозионной и эрозионной стойкости. При алитировании железа и сталей наблюдается плавное падение концентрации алюминия по толщине слоя.

Назначение поверхностной закалки - повышение твердости, износостойкости и предела выносливости поверхности обрабатываемых изделий. При этом сердцевина остается вязкой и изделие воспринимает ударные нагрузки.

Автор: Буслаева Е.М.

<< Назад: Отпуск сталей. Превращения в стали при отпуске, изменение микроструктуры и свойств

>> Вперед: Классификация и маркировка легированных сталей. Влияние легирующих элементов на превращения, микроструктуру и свойства стали; принципы разработки легированных сталей

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Микробиология. Шпаргалка

▪ Уголовно-исполнительное право. Конспект лекций

▪ Административное право. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Консоль ROG Xbox Ally X20 12.06.2026 Портативные игровые консоли продолжают завоевывать сердца геймеров, предлагая мощь полноценных ПК в компактном корпусе, который можно взять с собой куда угодно. К 20-летию бренда Republic of Gamers компания ASUS представила обновленную версию своей популярной портативной системы - ROG Xbox Ally X20. Эта модель стала настоящим подарком для фанатов, объединив передовые технологии, улучшенную эргономику и эксклюзивный дизайн, который подчеркивает праздничный юбилей. Новинка продолжает успешное сотрудничество ASUS с подразделением Xbox от Microsoft. По сравнению с предыдущей моделью Ally X, инженеры полностью переработали материнскую плату, усовершенствовали управление и, главное, оснастили устройство принципиально новым дисплеем. Полупрозрачный корпус с золотистыми акцентами позволяет заглянуть внутрь и оценить качество сборки, а улучшенная эргономика делает длительные игровые сессии более комфортными. Самым заметным нововведением стал переход на OLED-технологию. Дисплей Nebula HDR получил диагональ 18,8 сантиметра (7,4 дюйма) - чуть больше, чем у предшественников. Панель поддерживает частоту обновления 120 герц, обладает временем отклика всего 0,2 миллисекунды и пиковой яркостью до 1400 нит. Благодаря сертификации VESA DisplayHDR 1000 и полной поддержке Dolby Vision, а также технологии FreeSync Premium Pro, изображение отличается невероятной контрастностью, насыщенностью цветов и плавностью, что особенно важно для динамичных игр. Специальное покрытие Corning Gorilla Glass с технологией DXC снижает блики от внешних источников света на 65 процентов. Это позволяет комфортно играть даже в условиях переменного освещения - на улице, в транспорте или ярко освещенной комнате. Как отметили представители ASUS, создание такого игрового дисплея потребовало нескольких лет исследований и разработок, но результат оправдал ожидания. Значительные улучшения коснулись и контроллеров. Джойстики теперь работают на основе технологии TMR (туннельное магнитосопротивление), которая практически исключает дрейф, повышает точность и снижает энергопотребление по сравнению с предыдущими магнитными датчиками Холла. Кроме того, D-Pad получил трансформируемую конструкцию: легким движением его можно переключать между классическим четырехпозиционным и восьмипозиционным режимами, что особенно удобно в файтингах и других жанрах. Внутренняя начинка сохранила высокий уровень мощности предыдущей флагманской модели. Сердцем консоли служит процессор AMD Ryzen AI Z2 Extreme в паре с 24 гигабайтами оперативной памяти LPDDR5X и накопителем PCIe 4.0 NVMe емкостью 1 терабайт. Задняя панель получила улучшенное резиновое покрытие для надежного хвата, а кнопку Xbox оформили в фирменном зеленом цвете Xbox. Особой изюминкой комплектации ROG Xbox Ally X20 стало включение в набор очков дополненной реальности ROG XREAL R1 Edition 20. Эти AR-очки способны проецировать перед глазами пользователя виртуальный экран гигантской диагональю 434,3 сантиметра (171 дюйм), существенно расширяя возможности портативной системы за пределы встроенного дисплея.

Другие интересные новости:

▪ Летучие мыши запоминают акустическую карту своего ареала

▪ Лазерный радар для космоса

▪ Геймерский смартфон Sony Xperia 1 IV

▪ Микросхемы FMS6151 для связи сотовых телефонов с большими экранами

▪ Инопланетяне загрязняют Вселенную

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Типовые инструкции по охране труда (ТОИ). Подборка статей

▪ статья Топографическая анатомия. История и суть научного открытия

▪ статья Когда в судах обвиняемыми могли стать не только люди, но и животные? Подробный ответ

▪ статья Функциональный состав телевизоров Kansai. Справочник

▪ статья Устройство для поиска места обрыва в кабеле. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Стабилизатор напряжения на микросхеме КР142ЕН19 с защитой, 27/7-25 вольт 2 ампера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026