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:

▪ Нервные болезни. Конспект лекций

▪ Общие основы педагогики. Конспект лекций

▪ Зоопсихология. Конспект лекций

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Мизофония может иметь выраженную генетическую основу 15.10.2026

Для большинства людей звук жевания, дыхания или сопения остается практически незаметной частью повседневной жизни. Однако у людей с мизофонией такие совершенно обычные звуки способны вызывать мгновенную и крайне сильную негативную реакцию. Причины этого состояния до сих пор изучены недостаточно, однако новое исследование указывает на важную роль наследственности. Полученные данные свидетельствуют о том, что предрасположенность к мизофонии может иметь глубокую генетическую основу. Исследованием занималась команда Медицинской школы Йельского университета, сосредоточившая внимание на семейной истории людей с этим расстройством. В отличие от ряда предыдущих работ, проводившихся преимущественно с помощью дистанционных опросов, на этот раз специалисты непосредственно обследовали 101 человека с мизофонией и членов их семей. Такой подход позволил исследователям оценить не только распространенность состояния среди родственников, но и возможные связи с другими особенностями психического здоро ...>>

Запись магнитных данных с помощью сверхбыстрых лазерных импульсов 15.10.2026

Системы хранения данных постоянно сталкиваются с необходимостью одновременно увеличивать скорость записи, плотность информации и энергоэффективность. Один из возможных путей решения этой задачи связан с использованием света для управления магнитными состояниями материала. Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали метод, в котором специально сформированные лазерные импульсы позволяют изменять направление намагниченности, открывая перспективу создания более быстрых и компактных магнитных устройств памяти. Главное отличие нового подхода заключается в том, что исследователи управляют не составом магнитного материала, а характеристиками самого лазерного излучения. Ультрабыстрый лазер концентрирует энергию на микроскопическом участке поверхности. Когда диаметр светового пятна становится меньше 1,36 мкм, специалистам удается переключать направление намагниченности независимо от спиральности света, то есть направления вращения его поляризации. Это позволяет отказаться от ...>>

Биокаталитический способ получения хиральных оксазолидинонов 14.10.2026

Химия все чаще обращается к биологическим молекулам, чтобы сделать синтез сложных веществ более точным и эффективным. Особенно важны такие технологии при создании соединений, у которых одинаковый химический состав может сопровождаться разным пространственным расположением атомов и, следовательно, различными свойствами. Исследователи из Калифорнийского технологического института и Университета Питтсбурга предложили новый биокаталитический подход, позволяющий получать хиральные оксазолидиноны непосредственно из простых неактивированных алкенов. В основе предложенного метода лежит последовательность из двух реакций - азиридинирования и последующего расширения цикла. Этот каскад запускается с помощью гемопротеина, который выполняет функцию катализатора и позволяет направлять химическое превращение в нужную сторону. В результате из относительно простого исходного соединения формируется более сложная циклическая структура с заданной пространственной конфигурацией. Особенно существенным ...>>

Случайная новость из Архива Обезвоженные москиты кусают чаще 28.05.2019 Москиты - это самые беспощадные создания, переносчики болезней, убивающих сотни тысяч людей ежегодно. Кусаются только самки, которым необходимо получить протеин для созревания яиц. Но и кровь может также служить "освежающим" напитком в жаркий и сухой день. Новые исследования показали, что обезвоженные москиты более агрессивны; набрасываются на тело хозяина чаще и питаются более интенсивно, чем те, у которых есть готовый доступ к воде. Стремясь утолить жажду, москиты, при этом, увеличивают риск распространения болезней,- говорит Джошуа Беноит, биолог Университете Цинциннати. Поскольку некоторые виды москитов откладывают яйца на воде, исследователи долгое время предполагали, что более влажные условия способствуют переносу москитами тяжелых заболеваний. Однако, недавно проведенные исследовательские работы позволили предположить обратное, установив связь увеличившего переноса заболеваний, такой как Западной Нильской лихорадки с засухой. Открытие команды Др. Беннойт помогает объяснить эти парадоксальные находки. Ученые заинтересовались воздействием обезвоживания на поведение москита питающегося от случая к случаю: рабочий бросил контейнер с обезвоженными москитами и увидел, что они атакуют его с намного большей энергией, чем обычно. Исследователи изучили три разновидности москита, которые переносят желтую лихорадку, вирус Zika или Западную Нильскую лихорадку. Они подвергали сотни насекомых воздействию различных температур и уровней влажности в клетках с или без доступа к воде и нектару (предпочитаемый москитами источник сахаров). Затем они вели наблюдение за поведением москитов и фиксировали частоту их нападения на "хозяина": в роли "хозяина" выступала теплая, восковая пластмассовая мембрана, покрытая искусственным потом и заполненная кровью цыпленка. В ходе наблюдения было отмечено, что в течение нескольких часов до 30 процентов обезвоженных москитов питались кровью их хозяина - по сравнению с 5 - 10 процентами из тех, которые могли пить воду. "Даже короткие периоды обезвоживания могут иметь значительный последствия" - говорит Беноит. Эти "очень интересные" находки имеют реальное применение в прогнозировании процента переноса заболеваний", - говорит Хлоя Лахондере, энтомолог института Технологии, Вирджиния, которая не принимала участия в исследовании, - "Чтобы создать новые подходы в борьбе этими насекомыми, очень важно иметь лучшее представление о их биологии."

Другие интересные новости:

▪ Северный полюс движется в Россию

▪ Наушники Bose QuietComfort 45

▪ Программа самостоятельного ремонта Samsung Self-Repair для смартфонов и ноутбуков

▪ NASA и General Motors создадут робоперчатку

▪ VHS продолжает терять позиции

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы. Подборка статей

▪ статья Виктор Консидеран. Знаменитые афоризмы

▪ статья Почему болельщики венского Рапида последние 15 минут каждого матча непрерывно аплодируют? Подробный ответ

▪ статья Главный научный сотрудник. Должностная инструкция

▪ статья Телевизор в качестве осциллографа. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья УКВ приемник Скат. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026