Цементация нержавеющей стали: Цементация металла – виды цементации стали и нюансы процесса

alexxlab | 16.05.1984 | 0 | Разное

Содержание

Цементация металла – виды цементации стали и нюансы процесса

Цементация, осуществляемая в различных средах и исключительно под воздействием высоких температур, является очень распространенным методом химико-термической обработки металла, успешно применяемым уже не один десяток лет.

Подготовка деталей для цементации

Сущность процесса цементации

Смысл любых методов химико-термической обработки металлов, к числу которых относится и цементация стали, заключается в том, что изделие нагревают до высокой температуры в специальной среде (жидкой, твердой или газообразной). Такое воздействие приводит к тому, что меняется химический состав металла – поверхность обрабатываемого изделия насыщается углеродом, в итоге становится более твердой и износостойкой. Что важно, сердцевина обработанных деталей остается вязкой.

Добиться желаемого эффекта после такого воздействия на металл можно лишь в том случае, если обработке подвергают низкоуглеродистые стали, в составе которых углерода содержится не более 0,2%. Для того чтобы выполнить цементацию, изделие нагревают до температуры 850–950 градусов Цельсия, а состав среды подбирают таким образом, чтобы она при нагреве выделяла активный углерод.

Если цементацию стали проводить квалифицированно, можно не только изменить химический состав металлического изделия, но также преобразовать его микроструктуру и даже фазовый состав. В результате удается значительно упрочнить поверхностный слой детали, придать ему характеристики, сходные со свойствами закаленной стали. Для того чтобы добиться таких результатов, необходимо правильно подобрать параметры химико-термической обработки металла – температуру нагрева и время выдержки обрабатываемого изделия в специальной среде.

Оборудование для вакуумной цементации стали

Данная технологическая операция является достаточно продолжительной по времени, так как процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом проходит очень медленно (0,1 мм за 60 минут). Учитывая тот факт, что упрочненный поверхностный слой для большинства изделий должен составлять не менее 0,8 мм, можно рассчитать, что на выполнение цементации металла необходимо будет затратить не менее 8 часов. Основными типами сред для выполнения цементации металла (или, как их правильно называют, карбюризаторами) являются:

  • газообразные среды;
  • растворы электролитов;
  • пастообразные среды;
  • кипящий слой;
  • твердые среды.

Наиболее распространенными являются газообразные и твердые карбюризаторы.

Зависимость толщины цементованного слоя от времени и температуры обработки

Проведение цементации стали в твердой среде

Чаще всего для выполнения цементации металла в твердой среде используется смесь, состоящая из углекислого натрия, бария или кальция и березового или дубового древесного угля (70–90%). Перед этим все компоненты такой смеси измельчаются до фракции 3–10 мм и просеиваются, что необходимо для удаления слишком мелких частиц и пыли.

После того, как компоненты смеси для химико-термической обработки металла подготовлены, их можно смешать несколькими способами.

  • Компоненты смеси (соль и уголь) тщательно перемешиваются в сухом состоянии. Если пренебречь этим требованием, то после окончания процесса цементации на поверхности изделия могут образоваться пятна.
  • Соль растворяют в воде и полученным раствором поливают древесный уголь, после чего его просушивают до достижения влажности не более 7%.

Следует отметить, что второй способ предпочтительнее, так как позволяет получить смесь с более равномерным составом.

Древесноугольный карбюризатор

Как в производственных, так и в домашних условиях цементация изделий из стали выполняется в ящиках, в которые засыпан карбюризатор. Чтобы улучшить качество поверхностного слоя обрабатываемого металла, а также сократить время, идущее на прогрев ящиков, лучше всего изготавливать их максимально приближенными к размерам и формам деталей.

Оптимальные условия для протекания цементации стали можно создать, исключив утечку газов, образующихся в карбюризаторе в процессе нагрева. Для этого ящики, у которых должны быть плотно закрывающиеся крышки, тщательно обмазывают огнеупорной глиной перед помещением в печь.

Естественно, использовать специально изготовленные ящики целесообразно лишь в промышленных условиях. Для цементации металла в домашних условиях применяют ящики стандартных размеров и формы (квадратные, прямоугольные, круглые), подбирая их в зависимости от количества обрабатываемых деталей и внутренних размеров печи.

Оптимальным материалом для таких ящиков является жаростойкая сталь, но может быть использована и тара из малоуглеродистых сплавов. Технологический процесс цементации изделий из металла выглядит следующим образом.

Наглядное изображение изменения структуры после цементации

  • Подготовленные для обработки детали укладывают в ящики, пересыпая слоями карбюризатора.
  • Наполненные ящики, обмазанные огнеупорной глиной, помещают в предварительно прогретую печь.
  • Выполняют так называемый сквозной прогрев ящиков с деталями, при котором они нагреваются до температуры 700–800 градусов Цельсия. О том, что ящики хорошо прогрелись, судят по цвету подовой плиты: на ней не должно быть темных пятен в местах соприкосновения с тарой.
  • Температуру в печи поднимают до 900–950 градусов Цельсия. Именно при таких значениях проводят цементацию стали.

Высокая температура и специальная среда, в которой находится металл, способствуют тому, что происходит диффузия атомов активного углерода в кристаллическую решетку стали. Следует отметить, что выполнение цементации стали возможно в домашних условиях, но часто не позволяет добиться желаемого эффекта. Объясняется это тем, что для процесса цементации необходима длительная выдержка детали при высокой температуре. Как правило, это трудно обеспечить в домашних условиях.

Цементация деталей в газовой среде

Авторами данной технологии являются С. Ильинский, Н. Минкевич и В. Просвирин, которые под руководством П. Аносова впервые использовали ее на комбинате в г. Златоусте. Суть данной технологии заключается в том, что обрабатываемые детали из металла нагреваются в среде углеродосодержащих газов, которые могут быть искусственного или природного происхождения. Чаще всего используется газ, который образуется при разложении продуктов нефтепереработки. Такой газ получают следующим способом:

  • нагревают стальную емкость и подают в нее керосин, который при испарении разлагается на смесь газов;
  • состав некоторой части (60%) полученного газа модифицируют (крекирование).

Полученная смесь и используется для выполнения химико-термической обработки стали.

Процесс цементации стали

Если цементацию стали провести с применением только пиролизного газа, без добавления крекированного, то глубина науглероженного слоя будет недостаточной. Кроме того, в таком случае на поверхности обрабатываемой детали осядет большой слой сажи, на удаление которого может уйти много времени и сил.

Печи, которые используются для выполнения газовой цементации металла, должны герметично закрываться. На современных производственных предприятиях применяют два основных типа таких печей: методические и стационарные. Сам процесс цементации в газовой среде выглядит следующим образом. Обрабатываемые детали помещают в печь, температуру в которой доводят до 950 градусов Цельсия. В нагретую печь подают газ и выдерживают в нем детали определенное время.

По сравнению с цементацией стали с использованием твердого карбюризатора, данная технология имеет ряд весомых преимуществ:

  • обеспечение лучших условий для обслуживающего персонала;
  • высокая скорость достижения требуемого эффекта за счет того, что детали в газовой среде могут выдерживаться меньшее количество времени (к тому же не требуется время для приготовления твердого карбюризатора).

Цементация стали в домашних условиях

В каких еще средах может проводиться цементация стали

Отдельные сорта углеродистых, низкоуглеродистых и легированных сталей, в частности 15, 20, 20ХГНР, 20Х, 20Х2Н4А, 18Х2Н4ВА, 20Г, 12ХН3А и др., могут проходить цементацию в других средах.

Электролитический раствор

В такой среде можно науглероживать только детали, отличающиеся небольшими размерами. Основывается данный метод на анодном эффекте, благодаря которому и происходит насыщение поверхности металла углеродом, содержащимся в растворе электролита. Для того чтобы раствор содержал достаточное количество активного углерода, в него добавляют глицерин, ацетон, сахарозу и другие вещества. Перед тем, как поместить деталь из стали в раствор, его нагревают до температуры 450–1050 градусов Цельсия (в зависимости от обрабатываемого металла и размеров детали). Для разогрева раствора используют электрический ток с напряжением 150–300 В.

Кипящий слой

Цементацию стали по данной технологии проводят в среде раскаленного газового потока, формируемого при прохождении метана и эндогаза через слой нагретого мелкоизмельченного (0,05–0,2 мм) корунда.

Пастообразные составы

Для науглероживания поверхности металла по данной технологии используются специальные пасты, состоящие из желтой соли, древесной пыли и сажи. Перед обработкой деталь обмазывают такой пастой и просушивают, а только затем нагревают до температуры 910–1050 градусов Цельсия при помощи токов высокой частоты.

По какой бы технологии ни была выполнена цементация стали, после ее окончания рекомендуется провести отпуск металла.

Способ цементации деталей из нержавеющей стали

 

1. СПОСОБ ЦЕМЕНТАЦИИ ДЕТАЛВЙ ИЗ НЕРЖАВЕКЩЕЙ , включающий насЕДцение при 950 и охлгивдение отличающийся тем. it.O Pcrecmoi Httt от /гобгржности, что, с целью повышения качества, цементованного слоя путем повышения .концентрации углерода при сохранении мелкозернистой структуры/ охлаждение производят до 4О0-600 с, затем осуществляют нагрев и дополнительное насыщение при 1100 . 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю« и и с я тем, что длительность насыщения при 1100 составляет 1/3 – 1/6 от длительности насыщенияпри 950 . О 05) м to эо 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) .(И) 3(59 С 23 С 11 12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЗ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф

Ъ

1 ьу

Ъ

Ъ

Ь (21 ) 34 214 09/22-02 (22) 09.04.82 (46) 15.01.84. Бюл. В 2 (72) З.Я.Иостиславский (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения

“ЦНИИ1 ИИИ” (53 ) 621. 785. 5 (088. 8 )

{54) (57) 1. СПОСОБ ЦЕМЕНТАЦИИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕИ САЛЛИ, включающий насыщение при 950 + 10 С и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементованного слоя путем повышения .концентрации углерода при сохранении мелкозернистой структуры, охлаждение производят до 400-600 С, затем осу« ществляют нагрев и дополнительное насыщение- при 1100 + 50 С.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что длительность насыщения при 1100 50 С составляет

1/3 – 1/6 от длительности насыщения. при 950 10 С.

1067083

Время выдержки деталей в продуктах диссоциации природного газа, подаваемого со скоростью 50 л/ч

35 при> 950 С составляет 8 ч. После этого контейнер с деталями вынимают из печи и охлаждают на воздухе до

400-600 С, а затем снова загружают в печь и нагревают до 1100 С и проА0 водят цементацию с выдержкой 2 ч.

Далее контейнер с деталями выгружают иэ печи и охлаждают на воздухе. В результате цементации деталей предлагаемым способом концентрация углерода в поверхностном слое деталей составляет 3,5Ъ, а толщина эффективного слся — 0,45 мм. Величина зерна не превышает б баллов, поверхностная твердость 57-58 HRC (без закалки).

50 На чертеже показано распределение углерода в поверхностном слое стали 25Х17Н2 после газовой цементации предлагаемым (чертеж, кривая 2) и известным (чертеж, кри55 вая 1) способом.

Срок службы приводов атомной энергетической установки с деталями из нержавеющей стали, обработанной

60 по известному способу составляет

2 года, а после обработки по предлагаемому – 4 года.

Тираж 903 Подписное

Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к металлургии,. в частности к химико-термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано-при газовой цементации деталей из нержавеющих сталей.

Известен способ цементации среднелегированных сталей, включающий выдержку сначала при 920-940 С, затем — при 980-1000 С. После цементации следует подстуживание до 600 4

10 С и повторный нагрев под закалку.

Данный способ неприемлем для нержавеющих сталей, так как не обеспечивает необходимой концентрации углерода в слое и вызывает необходимость дополнительного высокотемпературного нагрева под закалку для измельчения зерна в слое, что создает проблему защиты поверхности деталей от внутреннего оКисления.

Известен способ газовой цементации деталей иэ нержавеющей стали, например Х17Н2, путем нагрс-.ва и выдержки при 1050 С или при 950 С.

Выдержка при 1 )50 С приводит к значительному росту зерна в слое и снижению механических свойств последнего. Для исправления отмеченного дефекта слоя требуется специальная термическая обработка, которая сопровождается заметным обезуглероживанием поверхности деталей и их деформацией.

Наиболее близким к изобретению по технической сути и достигаемому результату является способ газовой цементации деталей иэ нержавеющих сталей, включающий нагрев и выдерж-ку при 950 + 10 С.

Известный способ не обеспечивает удовлетворительного качества .цементованного .слоя из-за недостаточной концентрации в нем углерода.

Цель изобретения – повышение качества цементованного слоя путем повышения концентрации углерода при сохранении мелкозернистой структуры.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу цементации деталей иэ нержавеющих сталей, включающему насыщение при 950 + 10 С и охлаждение, производят до

400-600 С, затем осуществляют нагрев и дополнительное насыщение при 1100 – 50 С.

При этом длительность насыщения при 1100 + 50 С составляет 1/3-1/6 от длительности насыщения при 950+10 С.

Выдержку при 950 10 С проводят для получения в слое мелкод ис персных карбидов. Промежуточное охлаж дение до 400-600 С производится для

ВНИИПИ Заказ 11159/31

Филиал ППП “Патент”, r. измельчения зерна, образовавшегося во время выдержки при 950 С и выделения карбидной фазы по границам зерен. Первый иэ укаэанных процессов наиболее интенсивно протекает при 600 С„ а второй — при 400 С.

Интервал температур 1050-1150 С обусловлен положением критических точек для конкретных марок нержавеющих сталей. Выдержка при 1100-50 С выбирается иэ условия получения в слое более высокой концентрации углерода и необходимой толщины, она не проводит к росту зерна из-за тормозящего влияния ранее выделившихся карбидов. Минимальное значение выдержки при 1100 С обусловлено необходимостью получения нужной концентрации углерода в слое и требуемой его толщины, а максималь 0 ная выдержка является предельной c точки зрения роста зерна.

Способ реализовали следующим образом.

Детали из стали 25Х17Н2 загружают в холодную реторту (V =0,.1 м ) продувают смесью природного газа и аммиака, а затем реторту помещают в печь прогретую до 950 С.

После нагрева деталей до указанной температуры подачу аммиака прекращают.

  

Цементация стали в домашних условиях графитом и другими методами

Определенное влияние на сталь позволяет скорректировать ее главные свойства эксплуатации. Очень часто проходит химико-термическое влияние, которое называют цементацией стали. Она учитывает как нагрев детали для перестроения его атомной решётки, так и внесение требуемых элементов химии. Цементация стали дома графитом или остальной средой еще недавно почти что не проводилась, однако в данное время это реально. Рассмотрим характерности этого процесса детальнее.

Общие сведения о процессе цементации стали

Для того чтобы проводить аналогичную обработку металла дома необходимо рассмотреть характерности термического влияния на сталь детальнее.

Среди свойств цементации отметим такие моменты:

  1. Цементирование учитывает нагрев изделий в жидкой, твёрдой или газовой обстановке, благодаря чему меняют свойства эксплуатации слоя поверхности.
  2. За счёт проведения этой процедуры концентрация углерода увеличивается, что обеспечивает увеличение прочности и стойкости к износу стали.
  3. Эксперты советуют цементировать низкоуглеродистые стали, содержащие критерий концентрации углерода приблизительно 0,2%. Примером можно назвать лезвие ножа, которое делают из стали низкой цене.
  4. Нагрев детали может проходит до довольно различных температур. Цементация металла дома проходить при температуре примерно 500 градусов по Цельсию, в цехах, оснащенные специализированным оборудованием, данный показатель достигает значения 1200 градусов по Цельсию и выше. Напомним, что температура нагрева подбирается в согласии с критерием концентрации углерода и прочих примесей.
  5. Рассматриваемый термический процесс меняется не только состав стали, но и его атомную решётку и фазовый состав. По существу, поверхность получает те же характеристики, что и при закалке, зато можно их контролировать в узком диапазоне и избежать возникновения самых разных недостатков.
  6. Углерод проникает в структуру стали гораздо медленнее. По этому, например, цементация ножа дома проходить со скоростью 0,1 миллиметра за 60 минут. Для того чтобы лезвие ножа выдерживало влияние механики понадобится провести упрочнение слоя толщиной примерно 0,8 миллиметра. Данный момент определяет, что термическая обработка ножа или цементация вала дома занимает не менее 8 часов, в течении которых необходимо держать требуемую температуру.

Цементация нержавеющей или остальной стали более непростой процесс, если сравнивать с закалкой, но дает возможность достичь более высоких рабочих качеств.

Классификация среды, в которой проходит цементация стали

Науглероживание ножа или иного изделия как правило проходит в следующих средах:

  1. Твёрдой.
  2. Газовой.
  3. В виде пасты.
  4. Растворе электролита.
  5. Кипящем слое.

Цементация металла дома графитом проходит очень часто. Самое большое распространение обрела жесткая среда из-за причины того, что не надо гарантировать высокую герметичность печи.

Газ применяется преимущественно в товарном производстве, так как дает возможность достичь требуемых результатов за самый маленький период.

Процесс цементации стали собственными руками

При наладке процесса химико-термической обработки дома подбирают метод цементации в твёрдой обстановке. Это связано с значительным упрощение задачи по оборудованию помещения. В основном, твёрдый карбюризатор выполняется во время использования смеси бария или кальция с древесным углем, а еще углекислого натрия. Соль измельчается до порошкового состояния, после этого пропускается через сито.

Цементация стали в твёрдом карбюризаторе

Советы по созданию твёрдой смеси такие:

  1. Первый метод состоит в применении соли и угля, которые тщательно мешаются между собой. Если применять не гомогенную смесь, другими словами вероятность образования пятен с невысокой концентрацией углерода.
  2. Второй метод учитывает использование кокса, которые поливается сверху солью, растворенной в водной массе. После чего уголь сушится до получения смеси с критерием влаги около 7%.

Для ножа и прочих изделий лучше всего подойдет второй метод получения карбюризатора, так как он дает возможность получить одинаковую смесь. Цементация стали дома графитом также учитывает создание смеси при использовании нескольких технологий.

Цементация проходит в специализированных ящиках, которые наполнены подготовленным карбюризаторов. Конструкция должна быть герметичной, для чего проходит заделывание щелей глиной. Достигать высокой герметичности рекомендуется из-за причины того, что при нагреве карбюризатора выделяются газы, которые не должны попасть в среду которая нас окружает. Сам ящик следует делать из стали выдерживающей жару, которая удержит влияние большой температуры.

Процесс по проведению цементации стали в ящике дома имеет следующие характерности:

  1. Деталь ложится в ящик со смесью. Толщина слоя твёрдого карбюризатора подбирается в зависимости от размеров заготовки.
  2. Ставится печь.
  3. Начальный прогрев печи проходит до температуры 700 градусов по Цельсию. Данный нагрев называют сквозным. Однородность цвета стали, из которого делается ящик, говорит о возможности перехода ко второму этапу.
  4. Второй шаг состоит в нагреве среды до необходимой температуры. Важно обеспечить одинаковый нагрев поверхности деталей замысловатой формы, так как могут появиться большие проблемы при неравномерном перестроении атомной структуры.

Цементация стали в ящике дома

Сегодня имеется возможность провести аналогичную операцию и дома, но появляются проблемы с достижением необходимой температуры.

Отсутствие нужного оборудования приводит к большому снижению качества приобретаемых изделий, а еще увеличения времени выдержки.

Использование газа

В массовом производстве применяется газовая среда. Проводить изобилие поверхности углеродом можно только во время использования герметичной печи. Самым популярным составом газовой среды можно назвать вещества, получаемые при разложении нефтепродуктов.

Газовая цементация стали

Процедура имеет следующие характерности:

  1. Необходимо применять печи с движущимся подом непрерывного действия с очень высокой изоляция среды работы. Они чрезвычайно редко ставятся дома из-за причины большой цены.
  2. В печь помещают заготовки, после этого проходит нагрев среды до необходимой температуры.
  3. После нагрева печи до необходимой температуры подается газ.

Положительных качеств у аналогичной технологии очень много:

  1. Нет надобности в долгой подготовке газовой среды.
  2. Процесс учитывает малую выдержку, что уменьшает расходы на поддержание температуры.
  3. Оборудование компактное, много места не займет.

Но имеются серьёзный недостаток, который состоит в отсутствии возможности установки оборудования и налаживания процесса дома. Рентабельность цементации дома во время установки аналогичного оборудования обеспечивается исключительно при существенном увеличении обрабатываемых партий.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Цементация стали, металла 40х, 45х, 20х, 18хгт (нержавеющей стали) в расплаве солей цена в Украине (Киев, Харьков, Днепр, Суммы)

Твердость поверхности и сердцевины детали из стали 18ХГТ после цементации, закалки и низкого отпуска

Распределение микротвердости в цементированном слое детали из стали 18ХГТ, после цементации 10 час, закалки и низкого отпуска

Процесс цементации металла способен значительно увеличить твердость и прочность, повысить качества износостойкости и устойчивости к коррозии.

Цементация стали является сложной химико-термической обработкой при температуре 900-950 градусов по Цельсию в результате которой происходит насыщение стали атомами углерода. Возможна цементация стали 40Х, цементация стали 45, цементация стали 20Х, цементация стали 18ХГТ в газообразных и твердых углеродосодержащих средах. Данной процедуре подвергаются те детали механизмов, которые должны обладать вязкой сердцевиной и износостойкой поверхностью, к примеру, отвалы плугов, коленчатые валы, поршневые пальцы, зубчатые колеса.

Виды цементации

Газовая цементация нержавеющей стали происходит в специально оборудованных печах, куда поступают цементирующие газы. Процесс газовой цементации очень экономичен и более быстр чем цементация в твердой среде.

Цементация стали при помощи карбюризатора (угля) называется цементацией в твердой среде. При данном процессе после нагрева образуется окись углерода из которой атомарный углерод проникает в металл. Для получения цементированного слоя в 1 мм необходимо 10 часов выдержки при температуре более девятисот градусов.

Наша компания «Karbaz» осуществляет цементацию стали в солях, газах и твердой среде используя самое современное оборудование. Цементация в карбюризаторе предполагает загрузку 200 кг деталей имеющих диаметр до 600 мм и длину до 1000 мм. Цементация в газовой среде возможна для 150 кг стальных изделий с диаметром 550 мм и длиной до 800 мм. После цементации производится закалка в воде или масле.

Услуга цементации популярна в Украине, наши цены на нее очень приемлемы и демократичны. Для заказа цементации звоните менеджеру или оставляйте заявку на сайте.

Цементация – барабана, шестерни, шкива и много другого.

Сталь цементация – Справочник химика 21

    Другой метод обработки поверхности стали—цементация— основан на внедрении атомов углерода в поверхностный слой металла. Цементацию обычно проводят, нагревая сталь до 900—950°С в атмосфере окиси углерода и углеводородов (например, метана), которые при этом частично распадаются с образованием свобод)юго углерода  [c.64]

    В гальваностегии медные покрытия применяются для защиты стальных изделий от цементации, для повышения электропроводности стали (биметаллические проводники), а также в качестве промежуточного слоя на изделиях из стали, цинка и цинковых и алюминиевых сплавов перед нанесением никелевого, хромового, серебряного и других видов покрытий для лучшего сцепления или повышения защитной способности этих покрытий. Для защиты от коррозии стали и цинковых сплавов в атмосферных условиях медные покрытия небольшой толщины (10—20 мкм) непригодны, так как в порах покрытия разрушение основного металла будет ускоряться за счет образования и действия гальванических элементов. Кроме того, медь легко окисляется на воздухе, особенно при нагревании. [c.396]


    Палец изготовляют из сталей 45 и 40Х с последующей обработкой токами высокой частоты для получения поверхностной твердости НR 50— 58 или из сталей 20, 15Х и 15ХМА с двухсторонней цементацией на глубину слоя в пределах 0,5—1,5 мм (для готового изделия) и закалкой на твердость HR 56—62. С целью повышения износостойкости класс чистоты внешней поверхности пальца — не ниже V9. Полировка поверхности отверстия пальца для удаления рисок от шлифования увеличивает его усталостную прочность в два раза. Посадка пальца в поршне — скользящая по 2-му классу. Самые лучшие результаты дает селективная сборка с соблюдением зазора в пределах 3—10 мкм, что потребовало бы при обычной сборке обработки по 1-му классу точности. [c.395]

    Цементация является одним нз наиболее ранних процессов обработки металлов. Ещё в древние времена была известна способность углерода проникать вовнутрь мягкого железа. В то время цементация углеродом применялась главным образом в металлургических целях. Этим способом пользовались для превращения железа в сталь путём томления при тигельном процессе. В более позднее время в связи с появлением совершенных и более дешёвых способов получения стали цементация как металлургический процесс потеряла своё значение. [c.23]

    Упрочнения поверхности стали можно добиться специальными методами ее термической обработкой — поверхностной закалкой с нагревом токами высокой частоты и химико-термической обработкой цементацией и азотированием. Цементация и азотирование — процессы диффузионного насыщения поверхностного слоя детали углеродом и азотом, соответственно. Данной обработке подвергают такие детали машин и аппаратов, которые должны иметь износостойкую рабочую поверхность и вязкую сердцевину зубчатые колеса, коленвалы, кулачки,червяки и др. [c.631]

    Для повышения поверхностной твердости и, следовательно, увеличения стойкости против износа детали, изготовленные из стали марок 10, 15, 20 и 25, иногда подвергаются цементации или цианированию. Вместо стали марок 15, 20 и 25 для изготовления ответственных деталей нефтегазопромыслового и заводского оборудования может быть рекомендована сталь с повышенным содержанием марганца марок 15Г и 20Г, Эта сталь по сравнению со сталями с нормальным содержанием марганца обладает большей прочностью при сохранении высоких пластических свойств. При цементации деталей из стали с повышенным содержанием марганца образуется более однородный цементованный слой, и после закалки такие детали имеют высокую и равномерную поверхностную твердость. Сталь с повышенным содержанием марганца марок 40Г и 45Г обладает после закалки и высокого отпуска повышенной прочностью, хорошей вязкостью и сопротивляемостью износу. Для изготовления пружин, пружинных шайб и колец целесообразно применять стали с повышенным содержанием марганца, например, сталь марки 65Г. [c.26]

    Отжиг нержавеющей стали, трансформаторного железа, малоуглеродистой стали Цементация………….. [c.85]

    Механическая точение, фрезерование, сверление, растачивание для качественных сталей — цементация, закалка до твердости ННС 34—38 [c.162]

    Лестерни шестеренных насосов изготавливаются из легированной стали, зубья шестерен подвергаются цементации на глубину 0,9—1,5 мм и закалке до твердости HR 58—62. При работе шестерни изнашиваются по наружному диаметру зубьев и линии зацепления зубьев, по торцовым поверхностям, по цапфам. Ведущая шестерня испытывает большие нагрузки, чем ведомая, поэтому и износ ее больше, чем ведомой шестерни. [c.245]

    Поршневые пальцы изготовляют из сталей 45 и 40Х с последующей закалкой током высокой частоты или из сталей 20, 15Х и 15ХМА с цементацией и закалкой. Класс чистоты внешней поверхности пальца не ниже девятого. Пальцы закрепляются в бабышках установочными винтами. Широко распространены также плавающие пальцы, не закрепленные в бобышках поршня н проворачивающиеся в них. Плавающий палец фиксируется пружинящими кольцами, устанавливаемыми по его концам в проточках внутри бобышек. [c.200]


    Природный газ применяется и в металлургии. Здесь он используется не только как топливо, но и в процессе термической обработки металла — так называемой цементации стали. Цементацией стали называется процесс науглероживания поверхности стальных изделий при высокой температуре в печах особого устройства. При этих условиях метан разлагается на простые вещества  [c.266]

    Твердость азотированной стали выше 1000 по Бринелю, тогда как твердость цементированной (науглероженной) стали не выше 800. Антикоррозийные свойства азотированной стали также значительно выше. Так как процесс азотирования протекает при более низкой температуре, чем цементация, то деформация тонких предметов почти исключается. Глубину проникновения нитрида железа легко варьировать, изменяя температуру и время процесса. Кроме того, в процессе азотирования происходит заметное увеличение объема стали и поэтому стертые калибры, лекала и др. инструменты можно довести до прежнего размера. Известен нитрид железа состава Ре4Ы, устойчивый до 680° С. [c.361]

    Изменением состава легирующих элементов легко можно получить стали с требуемыми прочностными или пластическими свойствами, химической стойкостью, жаростойкостью и т. д. Сталь легко подвергается обработке любым технологическим способом отливкой, ковкой, штамповкой, прокаткой, резанием, давлением и др. Термическая обработка позволяет изменять свойства стали в широком диапазоне как по поверхности стали, так и по всему сечению химико-термическая обработка стали — цементация, азотирование, металлизация и другие — позволяет еще больше расширить эти возможности. Малоуглеродистые стали хорошо свариваются. Применением соответствующих легирующих добавок, специальных электродов и последующей термической обработкой можно создавать прочные сварные соединения также из легированных сталей. [c.110]

    Цианистый натрий применяется главным образом в горной промышленности, в гальваностегии, для цементации сталей, для окуривания и для производства красок и других химикалий. Его значение в горной промышленности упало по сравнению с прошлыми годами, ибо он заменяется в этой области более дешевым цианистым кальцием. В этом отношении повторилась старая история цианистый калий, который сначала исключительно применялся в металлургической промышленности, уступил место более дешевому цианистому натрию, а этот последний, “в свою очередь, был заменен еще более дешевым цианистым кальцием. [c.35]

    Цементация этой стали проводится при температуре 930—960° С. После цементации рекомендуется проводить двойную закалку с низким отпуском. Первая закалка обычно производится с цементационного нагрева в масле, вторая закалка с температуры 750—790° С, отпуск — при температуре 180—200° С.. [c.56]

    Следовательно, метан является поставщиком СО, и его обычно добавляют при газовой цементации металла для предотвращения обезуглероживания. Ряд работ свидетельствует о том, что науглероживание и последующее окисление сталей наблюдается также в среде чистого СО [39—41]. [c.165]

    Крейцкопф выполнен как одно целое с башмаками из чугуна, модифицированного ферробором. Поверхность башмаков закаливают токами высокой частоты для получения нужной твердости. Крейцкопф соединен со штоком двумя закладными гайками, что позволяет регулировать зазор между торцами поршня и цилиндра в верхней и нижней мертвых точках. Палец крейцкопфа из хромоникелевой стали подвергают цементации и закалке. При сборке палец запрессовывают в тело крейцкопфа и стопорят пружинным кольцом. [c.368]

    При цементации деталей из стали с повышенным содержанием марганца образуется более однородный цементованный слой, а после закалки такие детали имеют высокую и равномерную поверхностную твердость. Сталь с повышенным содержанием марганца цементуют при температуре 900—920° С. После цементации детали следует подвергнуть промежуточной термической обработке— закалке в масле или нормализации с температуры 820—840° С — для улучшения цементованной сердцевины. Окончательная закалка производится с температуры 780—800° С. Крупные изделия при закалке охлаждаются в воде или через воду и масло, а мелкие — в масле. Отпуск производится при температуре 180—200° С. [c.36]

    Цементация этой стали производится прн температуре 920—950° С с последующей закалкой с температуры 800—820° С в масле и отпуском прп 180— 200° С. Время выдержки при температуре цементацип ориентировочно может быть определено из расчета 1 ч на 0,1 мм толщины цементованного слоя. [c.49]

    При всех различиях, существующих в составе и структуре закаленной, облагороженной и высокопрочной стали, ее поведение при электролитическом покрытии одинаково, например в отношении водородной хрупкости (см. стр. 160). В этой работе не говорится о процессах, возникающих при закалке (обычная закалка, по верхностная закалка сильно углеродистых сталей, цементация или азотирование слабоуглеродистых сталей) и при-улучшении стали термообработкой, а также о возникающих нри этом структурных изменениях. Однако в рамках гальванотехники имеют значения те изменения механических свойств, которые эти стали получают в процессе покрытия или при сопутствующих предварительной или последующей обработках. Почти всегда при этом ухудшаются показатели прочности (предел прочности на растяжение, прочность на знакопеременный изгиб и т. д.) эти ухудшения следует отнести главным образом за счет водорода, проникшего в металл в результате диффузии. Естественно, что такое поглощение водорода (рис. 137) имеет место-не только у названных выше сталей, но и у всех сталей вообще. У закаленных, облагороженных и сталей высокой прочности поглощение водорода оказывается особенно неприятным, так как эти стали подвергаются действию повышенных механических напряжений. [c.340]

    Червячные колеса выполняют из бронзы и ковкого чугуна, звездочки приводных роликовых и втулочных цепей из сталей 40,45,40Х с закалкой ТВЧ зубчатого венца до твердости 40 – 50 НКС, а также из стали 15 и 20 с цементацией и закалкой до твердости ИКС 52 60 или серого чугуна СЧ18-36 с последующей термообработкой цоНВ 363 – 429. [c.318]

    Для подтверждения этой гипотезы были получены образцы из углеродистых качественных сталей марок 10, 15, 20 с размерами 120х50х50мм, предназначенные для проведения газовой цементации. Процесс цементации осуществлялся в карбюризаторе, представляющем собой многокомпонентную систему, состоящую из К -СОз-СО-Нг-НгО-СНд. Образцы выдерживались разное время для получения цементованного слоя толщиной 1, 1,5, 2 мм при температуре 950 С и медаенно охлаждались. Микрострук-турный анализ показал наличие трех зон в структуре цементованного слоя  [c.25]

    ТОПОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ (греч. topos — место) — реакции, происходящие в твердой фазе, например, дегидратация кристаллогидратов, окисление металлов и др. К наиболее важным Т. р. относятся процессы обжига, восстановления, хлорирования руд тяжелых и цветных металлов, изготовление катализаторов, получение ферритов, цементация стали, производство керамики, фарфора, огнеупоров, разложение взрывчатых веществ и многие др. [c.252]

    ЦЕМЕНТАЦИЯ СТАЛИ – насыщение поЕерхности стальных изделий угле- [c.282]

    Сталь 20ХНЗА применяется после цементации для изготовления высоконагруженных деталей, работающих при больших скоростях и ударных нагрузках шестерен, кулачковых муфт, силовых иишлек, валиков, втулок, зубчатых колес тяжелонагружеиных и быстроходных зубчатых передач буровых установок, собачек роторных клиньев, сухарей трубных ключей и т. д. [c.56]


    Химические покрытия. Поверхность защищаемого металла подвергают химической обработке с целью получения на нем пленки его химического соединения, стойкой против коррозии. Сюда относятся оксидирование — получение тонких прочных пленок оксидов (алюминия АЬОз, цинка 2пО и др.) фосфатирова-ние — образование на поверхности металла защитной пленки фосфатов, например Рез(Р04)г, Мпз(Р04) азотирование — насыщение поверхности металла (стали) азотом (путем длительного нагревания в атмосфере аммиака при 500—600° С) термическое (воронение стали) — поверхностное взаимодействие металла с органическими веществами при высокой температуре (при этом получается слой Рез04) создание на поверхности металла его соединения с углеродом (цементация) и др. [c.195]

    Не ниже 906° С при выплавке чугуна образуется феррит, который непосредственно соединяется с углеродом, образуя карбид железа или цементит формулы РсзС. Карбид железа образуется также на поверхности стальных изделий при нагревании их до соответствующей температуры в присутствии угольного порошка, соды и других углеродсодержащих продуктов. Процесс этот называется цементацией. Цементированные изделия так же, как и азотированные, приобретают поверхностную твердость (например, оси, рельсы и др.). В последнее время цементацию стали производить, нагревая стальные изделия в присутствии светильного газа с обязательным удалением освобождающегося водорода (аналогично процессу азотирования). [c.361]

    Другим примером может служить реакция цементации с помощью метана, используемая для увеличения твердости стали путем цементации — обогащения ее поверхности углеродом СН4г=С+2Н2г. [c.37]

    Наиболее эффективное средство повышения сопротивления стали усталости и коррозионной усталости среди расмотренных способов это создание белых> слоев механоультразвуковой обработкой. Она эффективна даже без цементации — сложного и дорогостоящего технологического процесса. Положительное влияние белого слоя, образующегося на поверхности стальной детали при больших скоростях резания (80—200 м/мин) или при импульсной обработке расширяет возможность применения углеродистых сталей для изготовления газонефтепромыслового оборудования. [c.18]

    Для повышения поверхностной твердости и, следовательно, увеличения стойкости против износа детали, изготовленные из стали марок 15, 20 и 25, в ряде случаев подвергаются цементации или цианированию (например, пальцы крейцкопфов, щестерии, оси). [c.35]

    Сталь марки 12ХН2 является цементуемой. Цементация производится при 900—920° С с последующей закалкой в масле с температуры 780—800° С и отпуском при 170—1180° С. Эта сталь применяется для изготовления метчиков и колоколов для ловильных работ в бурении, илашек труболовок, поршневых [c.51]

    Цементация стали 18ХГТ производится прп 940—950° С с последующей закалкой с температуры 780—800° С в масле и отпуском при 180—200° С. [c.53]

    Цементация шарошек и лап долот производится, как правило, в древесноугольном карбюризаторе. Шарошки и лапы из стали 12ХН2 цементуют ири температуре 930—960° С. [c.94]

    Детали опытных долот, изготовленные нз стали марки ЗОХГС, подвергались цемептации по технологии, принятой для серийных долот. Закалка после цементации производилась с температуры 880° С в масле, отпуск — ири температуре 200—220° С. [c.100]

    Известно, что главной причиной разрушения цементуемых деталей являются дефекты цементации резкие колебания концентрации углерода в Еоверх-ностном слое между отдельными партиями деталей и невозможность точного регулирования содержания углерода в поверхностном слое, особенно при цементации U твердом карбюризаторе, рост зерна в процессе цементации, возможное насыщение стали при цементации кислородом и т. д. [c.102]


Науглероживание стали графитом – О металле

Цементация стали: цель, технология процесса, режимы — Токарь

В зависимости от специфики применения различных металлов и сплавов нередко производится их дополнительная обработка. Это позволяет выделить (усилить) те или иные свойства образца. Что представляет собой цементации стали, зачем она нужна, в каких случаях целесообразно ее проводить – об этом читатель в доступной форме узнает из предлагаемой статьи.

Существуют различные методики химико-термического воздействия на материалы. Одна из них – цементация. Применяется данная технология для сталей малоуглеродистых и легированных, содержание элемента «С» в которых не превышает 0,25%.

Назначение – повышение таких характеристик сплава, как износостойкость, прочность, твердость.

Для реализации чаще всего используются специальные печи, где процесс протекает при высокой температуре – порядка 945 (±15) ºС.

В зависимости от габаритов и конструкционных особенностей изделия оно выдерживается в таких условиях в течение нескольких часов. По сути, это комплексная обработка детали (химическая + термическая) с целью придания ей твердости.

Пастами

Технология самая простая, но не всегда применимая. Для деталей, имеющих сложную конфигурацию, с различными выступами, пазами и тому подобное, она явно не подходит.

 Методика  – поверхностное нанесение цементирующей пасты на образец. Ее слой выбирается большим по сравнению с расчетной глубиной проникновения углерода в сталь (примерно в 7 раз).

 Условия  – температурный режим выставляется в зависимости от вида пасты, в пределах от 900 до 1 000 ºС.

Такую цементацию стали можно провести и в домашних условиях, при наличии сушильного шкафа с требуемыми параметрами.

Газовой средой

Одна из самых эффективных методик, которая широко применяется в промышленности. Она существенно упрощает процесс цементации, сокращает время обработки стали и повышает производительность. Главное условие – правильно подобрать смесь по долевому содержанию углерода и оптимальный температурный режим.

 Методика  – продукция загружается с цементационную печь, в которую подается газ.

Кипящим слоем

Такой способ лишь отчасти напоминает предыдущий.

 Методика  – в печи, на решетке газораспределительной, помещается так называемый корунд.

Эндогаз (смесь, в которую вводится метан) подается снизу и, поднимаясь, его разжижает, вследствие чего мельчайшие фракции начинают перемещаться вместе с потоком к обрабатываемому изделию.

При высокой температуре происходит диффузия частичек корунда, и как результат, насыщение поверхностного слоя образца углеродом.

 Особенность  – степень цементации легко регулировать, изменяя подачу газа. Такая технология позволяет равномерно насыщать сталь по всей площади.

Такой способ, с учетом затрат и небольшой сложности, специалисты рекомендуют использовать при мелкосерийном производстве заготовок.

Твердым карбюризатором

В качестве насыщающей среды при такой технологии цементации используются полукоксы каменноугольный, торфяной или древесный уголь с гранулами от 3 до 10 мм при обязательном добавлении веществ, инициирующих процесс (активизаторов).

 Методика  – обрабатываемые образцы помещаются в металлическую емкость, на песчаный затвор. Они располагаются так, чтобы со всех сторон их можно было обложить слоем карбюризатора. Следовательно, соприкосновение изделий со стенками резервуара или друг с другом не допускается.

 Условия цементации  – температура 925 (±25) ºС. Время выдержки зависит от слоя насыщающей среды. Определяется из расчета: на 0,1 мм – 1 час термической обработки.

Процесс можно ускорить, доведя нагрев до 975 – 980 ºС. Это сокращает время проведения технологической операции, но повышает эн/затраты и снижает качество готового продукта.

На его поверхности образуется сетка, которую придется удалять.

В ряде случаев это довольно сложно, например, если изделие характеризуется рельефностью.

Электролитическим раствором

 Методика  – по сути, это разогрев постоянным током. Роль анода в цепи играет обрабатываемая деталь.

 Условия  – U = 150 – 300В. Это позволяет, в зависимости от силы тока, изменять температуру в пределах 500 – 1 100 ºС. Электролит готовится из нескольких компонентов, а в качестве активизаторов используются вещества с высоким содержанием углерода. Например, ацетон, сахароза, глицерин.

Цементация стали

  • ID: 1131
  • Название работы: Цементация стали
  • Категория: Лабораторная работа
  • Предметная область: Производство и промышленные технологии

Описание: Сущность процесса цементации. Химико-термическая обработка, при которой поверхность стальных деталей насыщается углеродом. Термическая обработка цементованных деталей.

  1. Язык: Русский
  2. Дата добавления: 2013-01-06
  3. Размер файла: 581.5 KB
  4. Работу скачали: 342 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5.

Цементация стали

Цель работы. Ознакомиться с процессом цементации стали в твердой и газовой среде, с термической обработкой после цементации и свойствами цементованной стали.

  • Сущность процесса цементации
  • Цементация — это химико-термическая обработка, при которой поверхность стальных деталей насыщается углеродом.
  • Цель цементации — получение на поверхности детали высокой твердости и износостойкости в сочетании с вязкой сердцевиной.

Цементации подвергают стали с низким содержанием углерода 0,1 — 0,2%. Насыщение поверхностного слоя происходит при нагреве детали до определенной температуры в среде, легко выделяющей углерод в активном состоянии.

В результате изменения химического состава поверхностного слоя меняется также его фазовый состав и микроструктура. Основные параметры химико-термической обработки — температура и продолжительность выдержки. Она обеспечивает получение упрочненного слоя одинаковой толщины от поверхности.

На поверхности концентрация углерода достигает 1,1 — 1,2 %. Более высокое содержание углерода приводит к образованию значительных количеств вторичного цементита, сообщающего слою повышенную хрупкость.

Глубина цементованного слоя зависит не только от температуры, при которой осуществляется процесс, но и от времени выдержки при этой температуре (рис. I).

Обычно скорость цементации составляет примерно 0,1 мм за 1ч выдержки. Поскольку глубина цементованного слоя редко требуется более 0,5 мм, процесс осуществляют,- за 8 — 12 часов. Цементацию проводят в твердом, жидком и газообразном карбюризаторах. Среда, поставляющая углерод к поверхности детали, подвергаемой цементации, называется карбюризатором.

Твердая цементация производится в специальных ящиках, в которых детали 1 (см.рис.2) укладываются попеременно с карбюризатором 2. Ящики закрываются крышками и замазываются огнеупорной глиной для предотвращения утечки газов.

В качестве твердого карбюризатора используют дубовый или Березовый древесный уголь и активизаторы ВаСО3 или Nа2СО3 (сода). При нагреве до температуры 930 — 950°С идут диффузионные процессы при которых образующиеся активные атомы углерода диффундируют в кристаллическую решетку железа.

Процесс цементации в твердом карбюризаторе проводят выше Ас3, когда сталь находится в аустенитном состоянии, в котором растворяется до 2 % углерода. Процесс твердой цементации — продолжительная операция и занимает в зависимости от требуемой глубины цементации несколько часов.

Такая продолжительность процесса объясняется

малой скоростью прогрева ящика, наполненного нетеплопроводным карбюризатором.

Для контроля хода процесса цементации в ящик через отверстия вставляет два контрольных образца (свидетеля) 3, изготовленных из той же стали.

По излому контрольных образцов судят, достигла ли глубина цементованного слоя заданной величины. Увеличение скорости цементации достигается применением цементации в газовых средах.

При газовой цементации (впервые была осуществлена Аносовым П.Д. на Златоустовском заводе) детали нагревают в герметичных печах в атмосфере углеродосодержащих газов. Для газовой цементации используют природный газ (содержит до 92 — 96 % метана) или искусственные газы, полученные пиролизом жидких углеводородов — керосина, бензола.

При газовой цементации герметически закрытая реторта печи наполнена цементирующим газом. Чаще с определенной скоростью через нее проходит цементирующий газ (рис. 3). Газовая цементация осуществляется в стационарных или методических (непрерывно действующих) конвейерных печах. Цементирующий газ приготовляют отдельно и подают в цементационную реторту.

В настоящее время газовая цементация является основным процессом для массового производства, и только для мелкосерийного, или единичного производства экномически целесообразен более простой способ твердой цементации.

Жидкая цементация производится в расплавленных солях, обычно в солях, состоящих из карбонатов щелочных металлов. Эту смесь расплавляют в ванне и цементации проводят посредством погружения деталей в расплав.

Процесс ведут при 850°С на протяжении 0,5 — 3,0 часов, при этом глубина сдоя получается в пределах 0,2 — 0,5 мм.

Основное достоинство процесса — возможность непосредственной закалки из цементационной ванны и малые деформации обработанных изделий.

В условиях индивидуального и мелкосерийного производства некоторое применение нашла цементация из паст.

В этом случае на обрабатывавшуюся поверхность наносится обмазка, содержащая сажу (33 — 70 %), древесную пыль (20 — 60 % ), желтую кровяную соль (5 — 20 %) и другие компоненты.

В качестве связующих материалов используют органические, органоминеральные и неорганические клеи. Толщина обмазки должна быть в 6 — 8 раз больше требуемой толщины цементованного слоя.

В качестве карбюризатора используют также керосин, бензол и некоторые масла. Интенсивность подачи определяют по

  1. количеству капель жидкости в I мин   и составляет от 120 — 180 капель.
  2. Кроме перечисленных видов цементации в последние годы появились: цементация из паст, вакуумная цементация, цементация в псевдосжиженном слое, ионная цементация, которые предназначены для цементации деталей сложного профиля, ответственного назначения для сокращения длительности процесса.
  3. Термическая обработка цементованных деталей

Полученный в результате цементации и последующего медленного охлаждения наружный слой содержит более 0,8 % углерода и имеет структуру заэвтектоидных сталей — перлит и вторичный цементит.

Глубже лежит слой эвтектоидного состава с перлитной структурой, а далее — слой с феррито — перлитной структурой.

Кроме того, после цементации из-за длительной выдержки при высоких температурах стали приобретают крупнозернистость.

Эти обстоятельства необходимо учитывать при назначении обязательной после цементации термической обработки, Целью термообработки цементованной стали является упрочнение поверхности с одновременным измельчением зерна и получением вязкой сердцевины. В зависимости от назначения детали применяет различные варианты термической обработки. Менее ответственные детали подвергают закалке непосредственно с цементационного нагрева с последующим низким отпуском (рис. 4,а).

Крупное зерно аустенита, выросшее в результате длительной цементации, дает .грубокристаллический мартенсит отпуска в поверхностном слое и крупнозернистую феррито -перлитную структуру в сердцевине детали.

Эти недостатки в определенной мере устраняются при использовании наследственно мелкозернистых сталей, применении газовой цементации, сокращающей время пребывания стали при высокой температуре.

Использование подстуживания при закалке до 750 — 800°С снижает внутренние напряжения, а обработка холодом уменьшает количество остаточного аустенита в цементованном слое.

При более высоких требованиях к структуре детали после цементации: ее подвергают охлаждению на воздухе, однократной закалке с нагревом выше Ас3 и низкому отпуску (ряс. 4,6).

При этом в сердцевине и на поверхности детали происходит перекристаллизация и измельчение зерна.

Однако в поверхностном высокоуглеродистом слое происходит некоторый перегрев, так как оптимальный закалочный нагрев заэвтектоидных сталей — это нагрев выше Ac1, но ниже Асm.

Особо ответственные детали после цементации подвергают двойной закалке с низким отпуском (рис. 4,в). При первой закалке с температуры на 30 — 50°С выше Асз происходит перекристаллизация сердцевины детали с образованием мелкого аустенитного зерна, обеспечивающего мелкозернистость продуктов распада. Одновременно при этом цементитная сетка в цементованном слое растворяется.

При нагреве под вторую закалку мартенсит, полученный после первой закалки, претерпевает отпуск и при этом образуются глобулярные карбиды, увеличивающие твердость поверхностного заэвтектоидного слоя. Кроме того при второй закалке с температуры выше Ac1 на 30 — 50°С обеспечивается мелкое зерно в поверхностном слое.

После такой термообработки поверхностный зазвтектоидный слой будет иметь структуру отпущенного мартенсита с включениями глобулярных карбидов. Структура сердцевины определяется химическим составом стали.

Закалка ножа — описание технологического процесса и последовательность действий

О незаменимости ножа говорить не приходится. Он есть в каждом доме, и пользуемся мы этим предметом каждый день. Интересно еще и то, что это приспособление является неотъемлемой частью человеческого быта уже тысячи лет, несмотря на это, потребность в нем не уменьшается.

И тогда, и сейчас, человека беспокоил один и тот же вопрос – обработка металла. Сейчас этим больше занимаются при создании лезвий, но закалка ножа интересует и владельцев тоже, хоть и не многих.

Особенности

Классический процесс закалки стали всегда сопровождался высокими температурами, в которых происходило полиморфное преобразование стали. При этом, нагрев всегда сопровождался резкими скачками температур, ведь на определенном этапе, сталь всегда охлаждали в воде.

Температуры воздействовали на структуру металла, поскольку при ее сильном повышении менялась структура кристаллической решетки на его поверхности, а резкий перепад температуры, который производился за счет воды, укреплял ее. В этом плане технология закалки ножей сегодня не сильно стала отличатся от той, которая применялась к мечам и клинкам тысячу лет назад.

У такой технологии всегда был один серьезный минус. При резкой смене температуры металл становился намного тверже, но в то же время, сильно страдал в плане прочности.

Если это является проблемой, нужно все так же нагревать металл, но после этого постепенно снижать его температуру. В таком случае сталь не будет становиться достаточно хрупкой.

Тонкости

Если вы занялись закалкой ножей в домашних условиях, то стоит знать, что далеко не каждый нож, который попадает вам в руки, подходит для испытания температурой.

Оптимально этот способ подходит для изделий, во время производства которых использовалась нержавеющая сталь. Это может быть высокое ее содержание, а может быть сплав, в составе которой будет нержавеющая сталь или никель, например. Такие ножи являются намного прочнее, чем их собратья из высокоуглеродистой стали.

Кроме того, закалка может проводиться по всей площади клинка, а может быть задействована на отдельной области, которая нуждается в увеличении прочности. Первый вид называется глобальным, второй был назван локальным.

Материал ножа

Все виды стали состоят из простого железа, в который добавляют углерод. Это обычный сплав для кухонных ножей. Если к нему добавить другие металлы, такие как ванадий, хром или молибден, свойства ножа будут меняться. Фото закалки ножей из самых разных материалов, без проблем можно найти в интернете. Некоторые люди применяли этот процесс даже на дамасской стали.

Проблема тут заключается в том, что закалка хороша для видов стали, в которой содержится достаточное количество углерода. Если его в сплаве мало, нож после закалки будет становиться прочнее и тверже, при этом он начнет подвергаться коррозии, защитой от которой, дамасская сталь так славиться.

Закалка графитом

Цементация графитом является весьма простым, но действенным способом поверхностной закалки ножа своими руками, который лучше всего подходит для укрепления какой-то части лезвия.

Для этого вам понадобится графит, который можно получить из простых пальчиковых батареек. Нужна металлическая платформа, на которой будет проходить процесс закалки. Хорошо для этого подойдет простой профиль, который используется при работе с гипсокартоном и другими отделочными работами.

Еще нам будет нужен источник постоянного питания. Отличным вариантом может стать сварочный аппарат, мощность которого стоит выставить на минимальный уровень. Если такого нет, можно попробовать похожий вариант, который будет способен выдать вам порядка 50-ти вольт постоянного напряжения. Пользоваться сетью на 220 вольт настоятельно не рекомендую.

Любая инструкция, в том числе и для правильной закалки ножей, должна начинаться с подготовки. Когда у вас есть все необходимые составляющие, нужно подготовить рабочее пространство.

Берем профиль, высыпаем на него наш графит, его должна получиться небольшая горка. К профилю нужно подключить плюсовой кабель источника питания, а вот минус нужно соединить с ножом.

Прежде чем задать вопрос, как можно закалить нож самостоятельно при помощи графита, стоит знать, что после включения источника питания, нельзя давать соприкасаться ножу и профилю. Образуется дуга, и в общем ничего хорошего не будет.

Такой способ хорошо применять для закалки именно кромки, которая постепенно соприкасается с графитом. Для этого, после всего выше сделанного, нужно включить источник питания и дать напряжение на наши детали. Нож нужно постепенно кромкой лезвия проводить по графиту.

Когда это произойдет, будьте уверенны – вы увидите лично процесс закалки. Делать это нужно постепенно и аккуратно. Если вы коснетесь профиля – процесс испорчен. Если будете долго держать кромку в графите – он загорится и снова закалка будет испорчена. В обеих ситуациях лезвие будет повреждено и не будет подлежать восстановлению.

Правильным будет вести закалку медленными, постепенными и короткими движениями. Визуально, весьма отчетливо заметно, когда графит начинает сильно разогреваться и искрить. Увидев это нужно поднимать нож. Лезвие не стоит окунать очень глубоко в графит, лучше всего это делать только с режущей кромкой.

На небольшой нож вам понадобится около пяти минут, чтоб закалить его кромку. Затягивается этот процесс, как раз за счет горения графита, которое постоянно нужно избегать. Как вы видите, ничего сложного в этом процессе нету, просто нужно следовать инструкциям и аккуратно работать.

Фото процесса закалки ножа

Цементация стали в домашних условиях графитом и другими методами

Общие сведения о процессе цементации стали

Для того чтобы проводить подобную обработку металла в домашних условиях следует рассмотреть особенности термического воздействия на сталь подробнее.

Среди особенностей цементации выделим следующие моменты:

  1. Цементирование предусматривает нагрев изделий в жидкой, твердой или газовой среде, за счет чего изменяют эксплуатационные свойства поверхностного слоя.
  2. За счет проведения данной процедуры концентрация углерода повышается, что обеспечивает увеличение прочности и износостойкости стали.
  3. Специалисты рекомендуют цементировать низкоуглеродистые стали, которые имеют показатель концентрации углерода примерно 0,2%. Примером можно назвать лезвие ножа, которое изготавливают из стали невысокой стоимости.
  4. Нагрев детали может проводится до самых различных температур. Цементация металла в домашних условиях проходить при температуре около 500 градусов Цельсия, в цехах, оборудованных специальным оборудованием, этот показатель может достигать значения 1200 градусов Цельсия и выше. Отметим, что температура нагрева выбирается в соответствии с показателем концентрации углерода и других примесей.
  5. Рассматриваемый термический процесс изменяется не только химический состав стали, но и его атомную решетку и фазовый состав. По сути, поверхность получает те же характеристики, что и при закалке, но есть возможность их контролировать в узком диапазоне и избежать появления различных дефектов.
  6. Углерод проникает в структуру стали очень медленно. Поэтому, к примеру, цементация ножа в домашних условиях проходить со скоростью 0,1 миллиметра за 60 минут. Для того чтобы лезвие ножа выдерживало механическое воздействие придется провести упрочнение слоя толщиной около 0,8 миллиметра. Этот момент определяет, что термообработка ножа или цементация вала в домашних условиях займет не менее 8 часов, на протяжении которых нужно выдерживать требуемую температуру.

Цементация нержавеющей или другой стали более сложный процесс, в сравнении с закалкой, но позволяет достигнуть более высоких эксплуатационных качеств.

Классификация среды, в которой проходит цементация стали

Науглероживание ножа или другого изделия может проходить в следующих средах:

  1. Твердой.
  2. Газовой.
  3. В виде пасты.
  4. Растворе электролита.
  5. Кипящем слое.

Цементация металла в домашних условиях графитом проводится чаще всего. Наибольшее распространение получила твердая среда по причине того, что не нужно обеспечивать высокую герметичность печи.

Газ применяется преимущественно в промышленном производстве, так как позволяет достигнуть требуемых результатов за минимальный период.

Процесс цементации стали своими руками

При наладке процесса химико-термической обработки в домашних условиях выбирают метод цементации в твердой среде. Это связано с существенным упрощение задачи по оборудованию помещения.

Как правило, твердый карбюризатор делается при использовании смеси бария или кальция с древесным углем, а также углекислого натрия.

Соль измельчается до состояния порошка, после чего пропускается через сито.

Цементация стали в твердом карбюризаторе

Рекомендации по созданию твердой смеси следующие:

  1. Первый метод заключается в использовании соли и угля, которые тщательно перемешиваются. Если использовать не однородную смесь, то есть вероятность образования пятен с низкой концентрацией углерода.
  2. Второй метод предусматривает применение древесного угля, которые поливается сверху солью, растворенной в воде. После этого уголь сушится до получения смеси с показателем влажности около 7%.

Для ножа и других изделий больше всего подходит второй метод получения карбюризатора, так как он позволяет получить равномерную смесь. Цементация стали в домашних условиях графитом также предусматривает создание смеси при применении нескольких технологий.

Цементация проводится в специальных ящиках, которые наполнены подготовленным карбюризаторов. Конструкция должна быть герметичной, для чего проводится заделывание щелей глиной.

Достигать высокой герметичности рекомендуется по причине того, что при нагревании карбюризатора выделяются газы, которые не должны попасть в окружающую среду.

Сам ящик следует изготавливать из жаропрочной стали, которая выдержит воздействие высокой температуры.

Процесс по проведению цементации стали в ящике в домашних условиях имеет следующие особенности:

  1. Деталь укладывается в ящик со смесью. Толщина слоя твердого карбюризатора выбирается в зависимости от размеров заготовки.
  2. Устанавливается печь.
  3. Начальный прогрев печи проводится до температуры 700 градусов Цельсия. Данный нагрев называют сквозным. Однородность цвета стали, из которого изготавливается ящик, говорит о возможности перехода к следующему этапу.
  4. Следующий шаг заключается в нагреве среды до требуемой температуры. Важно обеспечить равномерный нагрев поверхности деталей сложной формы, так как могут возникнуть существенные проблемы при неравномерном перестроении атомной структуры.

Цементация стали в ящике в домашних условиях

Сегодня есть возможность провести подобную процедуру и в домашних условиях, но возникают трудности с достижением требуемой температуры.

Отсутствие необходимого оборудования приводит к существенному снижению качества получаемых изделий, а также увеличения времени выдержки.

Применение газа

В массовом производстве используется газовая среда. Проводить насыщение поверхности углеродом можно только при использовании герметичной печи. Наиболее распространенным составом газовой среды можно назвать вещества, получаемые при разложении нефтепродуктов.

Газовая цементация стали

Процедура имеет следующие особенности:

  1. Следует использовать конвейерные печи непрерывного действия с повышенной изоляция рабочей среды. Они очень редко устанавливаются в домашних условиях по причине высокой стоимости.
  2. В печь помещают заготовки, после чего проводится нагрев среды до требуемой температуры.
  3. После нагрева печи до требуемой температуры подается газ.

Преимуществ у подобной технологии довольно много:

  1. Нет необходимости в длительной подготовке газовой среды.
  2. Процесс предусматривает малую выдержку, что снижает затраты на поддержание температуры.
  3. Оборудование компактное, не занимает много места.

Однако есть существенный недостаток, который заключается в отсутствии возможности установки оборудования и налаживания процесса в домашних условиях. Рентабельность цементации в домашних условиях при установке подобного оборудования обеспечивается только при существенном увеличении обрабатываемых партий.

14.12.2019

Способы получения нержавеющей стали, их особенности

Рекомендации по уходу за пищевой нержавеющей сталью, какими средствами следует мыть и обрабатывать поверхность нержавеющей стали. Правила ухода за нейтральной мебелью и оборудованием для пищеблока из нержавейки, уход за посудой нерж.

Для чего нужна закалка стали?

Виды закалки

Технологию закаливания человечество применяет на протяжении многих веков. Орудия сельского хозяйства и холодное оружие закаляли уже в Средние века. О закалке нержавеющей стали задумались в эпоху промышленного прорыва, когда понадобились сплавы стали с антикоррозионными качествами. Именно тогда была разработана новая методика закаливания стали, позволившая придать материалам уникальные химико-физические особенности.

Нержавеющая сталь имеет игольчатую внутреннюю структуру, именуемую мартенситом, благодаря чему данные сплавы отличаются повышенной прочностью и высоким охрупчиванием. При термической обработке такой стали происходит повышение коэффициента вязкости, что раздвигает рамки их применения.

Зачем это нужно?

Перед тем как закалять нержавейку, необходимо понять, для чего необходима данная процедура. Если правильно закалить сталь, то она не будет легко сгибаться. После термической обработки изделие не будет крошиться.

Важно не переборщить с закаливанием, иначе металл станет очень хрупким. В таком случае придется проводить отпуск изделия. Многие не знают, как закалить нож, чтобы лезвие было прочным и не сгибалось при резке. Данный тип работы допустимо проводить дома, если соблюдать правила техники безопасности. Нужно помнить, что сталь нельзя перегревать. Если она станет слишком твердой, то нож будет плохо резать.

Существует два варианта: закаливают изделие целиком, либо только его часть. Первый вариант называют глобальной закалкой металла, а второй – локальной.

Методы получения легированной стали

Основным сырьем в производстве нержавейки служит чугун, а также стальной металлолом. На первом этапе из чугуна варят обычную сталь, содержащую в структуре определенное количество углерода. На следующем этапе добавляют особые (легирующие) компоненты. Это может быть хром, никель, марганец, кремний. В состав включают как один элемент, так и несколько. Но основным легирующим компонентом является хром. От его количества зависит устойчивость нержавеющей стали к коррозии. Легирующие элементы также вводятся в сталь в виде сплавов с железом.

Существует три технологии получения этого материала. Различают:

  • мартеновскую;
  • электросталеплавильную;
  • кислородно-конвертерную.

Суть мартеновского способа – плавка чугуна с использованием отражательной печи. Применяются большие температуры, получаемые от сжигания различных видов топлива. Непрерывный рабочий цикл мартеновской печи от загрузки сырья до выпуска расплавленного металла составляет от восьми до шестнадцати часов.

Второй метод предполагает получение нержавеющей стали из металлолома, который переплавляют в электродуговой печи. Затем материал обрабатывают в аргонно-кислородном конвертере, где снижается содержание углерода в нем. Завершающий этап проходит в агрегате вакуумной дегазации, в котором в материал включают легирующие добавки. Сталь, полученная при помощи такой технологии, считается наиболее качественной.

При кислородно-конвертерной технологии происходит продувка кислорода под давлением через расплавленный чугун. Конвертер – специальная емкость, похожая на грушу, выполненная из стали и выложенная внутри огнеупорным кирпичом. Этот способ наиболее универсален, позволяет получать разнообразные виды легированной стали. Время плавления занимает от 35 минут до часа. Эта технология отличается наиболее высокой производительностью.

Как выполнить пайку в домашних условиях

С такими задачами, как соединение деталей из нержавейки при помощи пайки и пайка нержавейки с медью, нередко сталкиваются и в домашних условиях. Изделия, изготовленные из нержавеющей стали, активно используются в быту уже на протяжении многих лет, поэтому, когда они по каким-либо причинам приходят в негодность, у любого домашнего мастера возникает естественное желание отремонтировать их самостоятельно. Следует сразу сказать, что спаять детали из нержавейки не так уж и сложно, главное – строго придерживаться технологии, а также запастись соответствующими инструментами и расходными материалами.

Освойте технику пайки на простых соединениях, а затем пробуйте работать с более ответственными деталями

Перед тем как приступать к пайке нержавейки, очень желательно не только изучить теоретический материал по данному вопросу, но и более подробно познакомиться с правилами его выполнения при помощи обучающих видео.

Чтобы паять изделия из нержавейки, вам потребуются следующие инструменты и расходные материалы:

  • паяльник, работающий от электричества, мощность которого составляет не менее 100 Вт;
  • специальная паяльная кислота, которая будет использована в качестве флюса;
  • напильник или наждачная бумага;
  • припой, специально предназначенный для соединения стальных деталей, основу которого составляют олово и свинец;
  • трос, изготовленный из стали;
  • металлическая трубка.

Материалы и инструменты для пайки

Подбирая паяльник для работы с нержавейкой, следует остановить свой выбор именно на инструменте с мощностью 100 Вт. Использование более мощного устройства для выполнения таких работ просто нецелесообразно.

Сам процесс пайки деталей из нержавейки выполняется по следующему алгоритму.

  1. В первую очередь необходимо тщательно зачистить место будущего соединения, для чего используется наждачная бумага или напильник.
  2. После подготовки поверхностей соединяемых деталей на них необходимо нанести флюс, в качестве которого, как уже говорилось выше, используется паяльная кислота. Основная задача флюса состоит в том, чтобы обеспечить качественное лужение соединяемых деталей.
  3. После того как поверхности соединяемых деталей обработаны флюсом, необходимо выполнить их лужение, которое заключается в нанесении на них тонкого слоя припоя, состоящего из олова и свинца. Если выполнить лужение с первого раза не удалось, то необходимо повторить такую процедуру, предварительно разогрев соединяемые детали.
  4. Даже после нагрева изделий и их повторной обработки флюсом лужение может не увенчаться успехом – припой будет просто скатываться с поверхности деталей, а не ложиться на них тонкой пленкой. В таком случае необходимо воспользоваться кисточкой с металлическими жилами, которую несложно изготовить из трубки и стального троса. Перед использованием такой щетки на поверхность деталей также необходимо нанести флюс (паяльную кислоту) и только затем, нагревая место будущего соединения паяльником, зачищать его при помощи металлической кисточки. Такая несложная методика позволяет эффективно очистить поверхность нержавейки от окисной пленки, которая, как правило, и является основным препятствием для осуществления качественного лужения.
  5. После того как на соединяемые изделия удалось нанести тонкий слой олова, можно начинать их паять. Выполняется такая процедура при помощи паяльника и припоя, которым заполняют стык между деталями.

Нержавеющая сталь: выбор маркиХромистая оксидная пленка

Известно, что высокую коррозионную стойкость нержавеющим сталям, в том числе и тем, из которых делают нержавеющие ножи, дает очень тонкая, богатая хромом оксидная пленка. Это пленка настолько тонкая – ее толщина около 2 нанометров или 0,002 мкм – что она является прозрачной. Эта оксидная пленка защищает нижележащую сталь от дальнейшего химического взаимодействия с окружающей средой.

Когда на стали образуется такая защитная пленка, говорят, что произошла пассивация стали или, что сталь находится в пассивированном состоянии. Способность сталей к пассивации возрастает с увеличением в ней содержания хрома. Для того, чтобы сталь считалась нержавеющей она должна содержать не менее 12 % хрома.

Общая последовательность работ

Чтобы правильно закаливать нож из нержавейки, нужно:

  1. Нагреть металлическую часть изделия. Рукоятку греть не нужно.
  2. Дождаться, пока нож станет алого цвета. Металл должен равномерно нагреться.
  3. Греть лезвие нужно не больше 10 минут, после этого его помещают в сургуч и сразу же вынимают.

После работы нужно убрать с лезвия остатки сургуча. Далее поверхность протереть скипидаром.

Санитарные нормы о нержавейке в пищевом производстве

Санитарные правила и нормы (СанПиН) в сфере общепита и пищевого производства по важности занимают первое место. Несоблюдение предписаний правил и норм строго караются, а распространяются они буквально на каждый шаг ресторатора или технолога: требования к помещениям, перечень и подбор оборудования, хранение пищевого сырья и сбор отходов, санитарная обработка оборудования и кухонного инвентаря, и многое другое.

В оснащении профессиональной кухни и пищевых предприятий санитарные нормы рекомендуют нейтральное оборудование, производственную мебель, кухонный инвентарь из нержавеющей стали как материала наиболее гигиеничного и экологичного.

Отдельным пунктом СанПиН регламентирует уровень рН воды и средств ухода за нержавеющей сталью, который должен находиться в пределах 7,2 – 7,6, то есть быть нейтральным. При превышении значений в сторону щелочной среды повышается риск образования налета из солей Са и других металлов. При снижении рН до 7 и ниже повышается кислотность воды или моющего средства и, как следствие, угроза разрушения хромоксидной защитной пленки на поверхности изделия.

По ежедневному уходу и санитарной обработке предусмотрена отдельная инструкция по каждой группе оборудования из нержавейки.

Нержавеющие ножи – только из мартенситных сталей

Нержавеющие стали бывают ферритные, мартенситные, аустенитные, а также нержавеющие стали переходных, промежуточных типов между ними. Из всех типов нержавеющих сталей для изготовления ножей применяют только мартенситные – только они способны обеспечить необходимый уровень твердости. Как следует из их названия, мартенситные нержавеющие стали термически обрабатывают на мартенситную структуру.

Как закалить низкоуглеродистую нержавейку с предварительной цементацией?

Марки нержавеющих сталей с низким содержанием углерода (0,1-0,3%) не пригодны для закалки. Для упрочнения проката и изделий из таких сплавов часто применяют насыщение поверхностного слоя углеродом (цементацию), после чего проводят закалку и низкий отпуск. Назначение такой обработки – получение твердой, износостойкой поверхности, что достигается обогащением верхнего слоя углеродом до концентрации 0,8-1,2% .

Результаты, которых позволяет достичь цементация в сочетании с закалкой и отпуском:

  • сердцевина изделия, не насыщенная углеродом, остается вязкой даже после закалки;
  • повышается износостойкость;
  • увеличивается предел выносливости.

Твердая цементация нержавеющих сталей осуществляется путем укладки изделия в ящики с карбюризатором, в качестве которого применяется измельченный графит или другой материал, далее следуют закалка и низкий отпуск. Твердый карбюризатор используют в домашних условиях или мелкосерийном производстве. Для массового изготовления металлопродукции востребована цементация в газовой среде. Варианты – жидкостная и вакуумная цементация.

Многие в быту используют нож из нержавейки. Если не знают, нужна ли ему термическая обработка для повышения износоустойчивости, смотрят на степень твердости металла.

Что это такое? Под твердостью металла обычно понимают его устойчивость к нагрузкам от прочных предметов. Существует специальная методика Роквелла. Она заключается во вдавливании шарика из стали. В качестве инденторов применяются прочные шарики и алмазные конусы с углом при вершине 120° со скругленным острым концом.

Из-за своей простоты этот способ является одним из наиболее распространенных методов испытания материалов.

Обработка стали AISI 304

Изготовление всех изделий из нержавеющей стали марки AISI 304 должно выполняться только предназначенными для обработки нержавеющей стали инструментами. Рабочая поверхность заготовки и применяемый в процессе обработки стали AISI 304 рабочий инструмент должен быть тщательно очищен перед использованием. Эти меры предосторожности необходимы во избежание вторичного загрязнения (контаминирования) из-за соприкосновения нержавеющей стали AISI 304 с подверженными коррозии металлами, которые могут загрязнить поверхность изготавливаемого изделия.

Холодная обработка стали AISI 304 достаточно эффективна, так как она очень быстро затвердевает. При обработке стали AISI 304 холодным способом могут потребоваться промежуточные стадии отжига, необходимые для облегчения упрочнения и предупреждения разрывов или трещин. Изделие из стали AISI 304 после завершения его изготовления должно быть подвержено процедуре полного отжига. Данная операция необходима для уменьшения внутреннего напряжения металла.

Горячая обработка стали AISI 304 такая, как и ковка должна сопровождаться равномерным нагревом до температуры 1149-1260°C. Непосредственно после обработки деталь должна быть быстро охлаждена для обеспечения максимальной защиты от коррозии.

Популярные стали для нержавеющих ножей

Для изготовления нержавеющих ножей в мире применяется большое количество сталей. Не все из них являются оптимальными с точки зрения указанных выше требований.

Среднее

содержание углерода и хрома в тринадцати популярных ножевых сталях: 1) 440А (стандарт AISI): 0,7 и 17,0 %; 2) 440В (стандарт AISI): 0,85 и 17,0 %; 3) 440С (стандарт AISI): 1,1 и 17 %;

4)12C27 (фирмаSandvik): 0,6 и 13,5 %;5) AEBL(фирмаUddeholm): 0,65 и 12,8 %;6)DD400 (фирмаMinebea): 0,61 и 12,9 %;
7) 425М (фирма Crucible): 0,54 и 14,2 %; 154СМ (фирма Crucible): 1,05 и 14,0 %; 9) ATS55 (фирма Hitachi): 1,0 и 14,0 %; 10) ATS34 (фирма Hitachi): 1,0 и 14,0 %;

11)AUS6: 0,6 и 13,8 %; 12) AUS8: 0,73 и 13,8 %; 13) AUS10: 1,0 и 13,8 %.

Почему следует обращаться к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Особенности процесса

При закалке стали требуется непрерывное наблюдение за:

  • равномерным нагревом края и середины изделия;
  • появлением синих и чёрных пятен на поверхности нержавейки, они свидетельствуют о сильном и неравномерном нагреве;
  • сохранением температурных показателей;
  • однородным охлаждением в жидкости.

В качестве такой жидкости чаще применяют обычную воду либо машинное масло. Изменение цвета при закалке металла контролируется по специальной цветовой схеме.

Разработка усовершенствованной нержавеющей стали для науглероживания и азотирования | NACE CORROSION

UNS S41429 – это мартенситная нержавеющая сталь с уникальным химическим составом сплава, подходящая для науглероживания или азотирования для создания глубокого, твердого и нержавеющего поверхностного слоя при сохранении прочного, жесткого и пластичного сердечника. UNS S41429 может достичь твердости поверхности более 60 HRC за счет науглероживания, сохраняя при этом свои нержавеющие свойства и мелкий размер зерна. Ее также можно азотировать до твердости 70 HRC с улучшенной коррозионной стойкостью по сравнению с аналогичной азотированной обычной мартенситной нержавеющей сталью (UNS S42000).Испытания в солевом тумане в соответствии с ASTM B117 были проведены для сравнения коррозионной стойкости науглероженного UNS S41429 с номинальной поверхностной твердостью 61 HRC с классами сквозного упрочнения UNS S44004 (59 HRC) и UNS S42700 (61 HRC), а также науглероживаемой нержавеющей стали UNS S42670. (63 HRC). Испытания на коррозию в соляном тумане были также выполнены на азотированных образцах UNS S41429 в соляной ванне с твердостью поверхности 70 HRC. Результаты показали, что науглероженный UNS S41429 обладает превосходной коррозионной стойкостью при испытаниях в солевом тумане с твердостью поверхности 61 HRC по сравнению со всеми другими исследованными нержавеющими сталями.

ВВЕДЕНИЕ

Нержавеющие стали с поверхностной закалкой привлекательны для применений, требующих сочетания высокой твердости поверхности, превосходной прочности сердечника и хорошей коррозионной стойкости, например подшипников и шестерен, которые подвергаются воздействию морской среды. К сожалению, процессы науглероживания и азотирования могут снизить коррозионную стойкость обычных нержавеющих сталей для науглероживания и азотирования. Точно так же коррозионная стойкость закаленных нержавеющих сталей может быть снижена после стандартной термообработки.Как науглероженные, так и закаленные нержавеющие стали образуют нежелательные карбиды с высоким содержанием хрома, такие как M 23 C 6 и M 7 C 3 в поверхностном слое с высоким содержанием углерода, тем самым снижая коррозионную стойкость закаленной поверхности. 1,2,3 Азотированные нержавеющие стали могут демонстрировать столь же низкую коррозионную стойкость из-за образования нитридов с высоким содержанием хрома, которые осаждаются в азотированном слое. Твердые поверхностные слои достигаются как в науглероженных, так и в азотированных нержавеющих сталях, но коррозионная стойкость иногда не лучше, чем у науглероженных или азотированных легированных сталей.Науглероживание или азотирование при температурах выше сольвуса для карбидов M 23 C 6 и M 7 C 3 ограничивает образование вредных фаз, богатых хромом, но обычно вызывает значительный рост зерен и приводит к плохой ударной вязкости. 4 Для аустенитных нержавеющих сталей, таких как UNS S31603, были разработаны методы низкотемпературного науглероживания, которые развивают твердость поверхности до 1200 HV с улучшенной коррозионной стойкостью, но толщина корпуса ограничена 10–40 мкм. 5

Науглероживание – Rolled Alloys, Inc.

Он должен быть изготовлен из лучшей стали и хорошо закален, чтобы его можно было отполировать, и он должен подходить к другому железу, как оно должно быть: возьмите бычьи копыта и положите их сушиться в духовку, чтобы они были измельчены в мелкую пудру: хорошо перемешать одну часть этого с таким же количеством обычной соли, битого стекла и дымовой сажи, и взбейте их вместе, и сложите их для вашего использования в деревянном сосуде, висящем в дыму; Ведь Соль растает при любой влажности места или Воздуха.Приготовив порошок, сделайте ваше железо похожим на напильник: затем разрежьте его поперек и поперек инструментом с острыми краями: сделав утюг нежным и мягким, как я сказал, затем сделайте железный сундук, чтобы сложить ваши напильники. и положи их в нее, разсыпая порошком, конечно, чтобы они были покрыты всем; затем надень крышку и хорошо замазав щели глиной и соломой, чтобы дым порошка не выдыхался; а затем положите на него кучу раскаленных углей, чтобы он стал раскаленным около часа: когда вы думаете, что порошок сгорел и сгорел, вытащите сундук из углей с помощью железных щипцов и погрузите напильники в него. очень холодная вода, и поэтому они станут очень твердыми.Это обычный характер файлов; потому что мы не боимся, если файлы будут вырваны холодной водой. Но я научу тебя закалять их превосходно

Г. Б. Делла Порта, 1589 г., Источники по истории науки о стали 1532–1786 гг., Под ред. Сирил Стэнли Смит

Науглероживание – одна из наиболее часто выполняемых термообработок стали. В течение примерно трех тысяч лет это осуществлялось путем упаковки деталей из кованого железа с низким содержанием углерода в древесный уголь, а затем повышения температуры упаковки до красного каления на несколько часов.Затем весь пакет, уголь и все остальное, бросили в воду, чтобы погасить. Поверхность стала очень твердой, в то время как внутренняя часть или «сердцевина» детали сохранила вязкость низкоуглеродистой стали.

Упрочнение паков сегодня – редкость, за исключением нескольких видов спортивного оружия, изготовленных по индивидуальному заказу. Теперь детали из низкоуглеродистой стали нагревают в подготовленной атмосфере печи, которая обеспечивает углерод, который диффундирует в поверхностные слои стали. Температура обычно составляет около 1750 ° F (950 ° C). Эта атмосфера традиционно была «эндотермической» с использованием катализатора для частичного сжигания природного газа.Типичный состав 1 эндотермического газа (класс 302) состоит из 39,8% азота, 20,7% оксида углерода, 38,7% водорода и 0,8% метана с точкой росы – 5 ° F (-20 ° C). Этот газ-носитель впоследствии обогащается небольшой контролируемой добавкой углеводородного газа, такого как пропан, или легко испаряющейся жидкости, которая является источником углерода. 100% -ный азот из резервуаров для больших объемов может также использоваться в качестве газа-носителя с впрыском пропилена или другого углеводорода для получения необходимого углерода.

В вакууме или при низком давлении в качестве источника углерода используется ацетилен C 2 H 2 или циклогексан C 6 H 12 .В результате детали из низкоуглеродистой стали приобретают поверхность из высокоуглеродистой стали. Когда сталь подвергается закалке, она сочетает в себе твердость и износостойкость этого «корпуса» из высокоуглеродистой стали с прочностью внутренней части (сердечника) из низкоуглеродистой стали.

Корзины каркаса из сплава 2 , радиационные трубы и другие приспособления в печи также собирают углерод во время многих, многих циклов термообработки. Эти приспособления изготовлены из сплавов, устойчивых к науглероживанию. Несмотря на то, что атмосфера восстанавливается до железа, она все еще окисляется до хрома, кремния и алюминия.Оксидная окалина, некоторая смесь Cr 2 O 3 , SiO 2 и Al 2 O 3 , образуется на поверхности или сразу под ней. Этот оксидный слой обеспечивает большую часть сопротивления сплава науглероживанию.

Науглероживание делает жаропрочные сплавы хрупкими, поэтому их нельзя ни выпрямить, ни отремонтировать сваркой. Степень охрупчивания зависит от количества абсорбированного углерода 3 и от микроструктуры. Вообще говоря, после того, как сплав поглотил около 1% углерода, он больше не будет обладать измеримой пластичностью при комнатной температуре.Однажды мы исследовали образец из 310 листов, которые содержали 4% углерода и легко ломались вручную. В случае науглероженного сплава при нагревании до красного каления может сохраняться достаточная пластичность, чтобы металл мог выполнять свою задачу. Это при условии, что он не подвергается чрезмерному растяжению при высокой температуре или ударам при комнатной температуре.

Сплав 601, используемый в муфеле для спекания порошкового железа. Рост зерна происходит от рабочей температуры. Хрупкое разрушение при комнатной температуре происходит из-за большого количества углерода, 2.34%, поглощено в процессе эксплуатации. Азотно-водородная атмосфера не предполагает науглероживания. Тем не менее, углерод попадает в атмосферу из органических соединений, используемых в качестве связующих в «зеленом» порошковом компакте.

Сопротивление науглероживанию сплава почти полностью обеспечивается защитной окалиной 4 , а также содержанием никеля. Оксидная окалина состоит в основном из окиси хрома, а кремний очень полезен. 5 . Никель снижает растворимость углерода в сплаве, так что никель с очень высоким содержанием никеля просто не науглероживается до того же уровня, что и материал с более низким содержанием никеля.

При науглероживании в вакууме присутствует слишком мало кислорода для образования оксидов хрома или кремния для защиты. Такое сопротивление науглероживанию, как у сплава, может быть в значительной степени обусловлено содержанием в нем алюминия, который в этом процессе будет образовывать оксид алюминия.

Среди сплавов RA330 обычно лучше всего работает за свои деньги. RA333, RA600, RA 353 MA, RA601 и RA 602 CA более устойчивы к науглероживанию, но и более дороги. 800H плохо переносит эффекты науглероживания, отчасти потому, что в нем отсутствует кремний, но также, что более важно, потому, что он неизменно крупнозернистый.

RA 253 MA использовался в качестве приспособления для печи, потому что он прочен, но RA 253 MA не устойчив к науглероживанию. Даже RA309 имеет несколько лучшую стойкость к науглероживанию, чем RA 253 MA. Обычные нержавеющие сплавы 304 и 316L не обладают достаточной стойкостью к науглероживанию для использования в качестве фиксатора в коммерческих печах для науглероживания и термообработки. Ферритный сорт 446 имеет довольно низкую стойкость к науглероживанию.

Когда никелевые жаропрочные сплавы науглероживаются, многие из них также становятся магнитными.Карманный магнит, таким образом, становится удобным инструментом, позволяющим судить о том, достаточно ли пластичности крепежа из сплава, чтобы его можно было отремонтировать или выпрямить сваркой.

Не из-за науглероживания, а чисто механическая проблема, которая может возникнуть в атмосфере науглероживания. Сажа может откладываться из атмосферы и «кокситься» в любых щелях, таких как трещины в сварных соединениях или дефекты поверхности отливок. Рост этого отложения сажи действует как корни деревьев, растущие в скале. Он буквально вскрывает неплавление в сварном шве или открывает небольшие отверстия в отливках в большие полости.

В случае деформируемых сплавов, не имеющих поверхностных дефектов, мы подчеркиваем необходимость иметь конструкции и сварные детали, которые не имеют щелей, в которых может происходить отложение углерода. Это одна из причин, по которой сварные швы с полным проплавлением обратного колена и прямой ветви необходимы для максимального срока службы радиационных труб. При слабом огне сажа может откладываться в корневой щели (а также в поверхностных дефектах возвратных изгибов отливки). На сильном огне эта сажа выгорает, локально перегревая и ослабляя металл.

Испытания на цементацию

Лабораторные испытания на науглероживание должны проводиться в некотором приближении к интересующей промышленной атмосфере. Температура испытания должна быть аналогична ожидаемой при эксплуатации. Кроме того, было бы неплохо включить термические циклы примерно как в ожидаемых условиях эксплуатации 6 . Наконец, важна продолжительность теста.

Стойкость к науглероживанию зависит от окалины диоксида кремния, субшкалы диоксида кремния и окалины оксида алюминия в некоторых сплавах.По этой причине испытательная атмосфера должна, по нашему мнению, содержать парциальное давление кислорода, сравнимое с ожидаемой рабочей атмосферой, чтобы образовалась аналогичная защитная шкала 7 . Можно также рассмотреть азот, поскольку азот в атмосфере вступает в реакцию с легирующими элементами, такими как хром, и может влиять на науглероживание.

Проведены лабораторные испытания на науглероживание в атмосфере водорода – 2% метана, без контроля парциального давления кислорода. В этой среде сплав не будет иметь значительной защитной окалины.Такая атмосфера является одним из способов достижения цели фактического науглероживания большинства сплавов.

Очень небольшое количество кислорода может образовывать достаточно окалины оксида алюминия или диоксида титана, например, для подавления потока пайки во многих вакуумных печах. Сплав 800H содержит достаточно титана, чтобы он стал светло-серым в некоторых вакуумных печах для термообработки.

Для пайки даже нержавеющей стали (без Al или Ti) в водороде обычно считается, что точка росы должна быть -60 ° F (-51 ° C) или ниже 8 .Это необходимо для диссоциации оксидов большинства легирующих элементов. Глинозем и диоксид титана не диссоциируют в этой атмосфере. Можно было ожидать, что такие марки, как N06601, N06025 и N0811, будут образовывать пленки оксидов алюминия и титана в номинальной водородно-метановой атмосфере. Такие пленки могут повлиять на науглероживание.

Недавняя работа Джорджа Лая в H 2 -CH 4 ранжирует несколько сплавов в том же порядке, что и опыт эксплуатации. Парциальное давление кислорода не указано.Рейтинг д-ра Лая деформируемых сплавов от лучших к худшим: Haynes ® 214, RA 602 CA ©, Incoloy ® 803, 800H и 310 нержавеющая сталь. Рейтинг одинаков как по изменению веса, так и по измеренной глубине науглероживания. Рейтинг сплавов приблизительно соответствует содержанию в них алюминия + титана. Al и Ti – это элементы, которые, скорее всего, образуют шкалу в этом тесте. Мы можем сделать вывод, что эти результаты испытаний на метан-водород могут иметь некоторое отношение к характеристикам закрепления сплава в вакуумной печи науглероживания.При вакуумной науглероживании из-за утечки в печи присутствует очень небольшое количество кислорода, если не что иное.

Содержание углерода,% по массе, до и после испытания

Сплав Исходный Окончательный Увеличение% Al
214 0,042 0,50 0,008 4,5
RA 602 CA 0,19 0,36 0.17 2,2
803 0,084 0,99 0,91 0,3
800H 0,082 1,23—0,95 0,86—1,14 а 0,4 ​​
310 0,08 2,73 2,65 0,05

a набор из пяти образцов

Когда атмосфера имитирует атмосферу, представляющую промышленный интерес, для испытаний на науглероживание может потребоваться длительная выдержка.Есть некоторый период времени, в течение которого не происходит значительного поглощения углерода. Полученный нами опыт от одной печной компании показал, что испытание необходимо было проводить в течение как минимум 1000 часов, прежде чем их результаты сопоставили бы с опытом обслуживания. Их тестовые данные, которыми мы поделились, приведены ниже.

Испытания проводились в промышленной печи науглероживания с электрическим обогревом. Результаты для более высоких температур, 1900 ° F (1038 ° C), получены от композитного электрического нагревательного элемента, сделанного из пяти показанных сплавов, а результаты 1750 ° F (954 ° C) получены для образцов пластин, подвергшихся действию рабочей температуры печи.В обоих случаях общее время воздействия было распределено следующим образом: 20% времени в эндотермическом газе, обогащенном природным газом, до потенциала углерода 1,0 – 1,2% по отношению к железу, 70% времени в азоте и 10% времени. циклы выгорания отраженного воздуха при пониженной температуре 100 ° F (56 ° C). В образцах были обработаны надрезы различной глубины и проанализировано содержание углерода. Результаты представлены при глубине 0,045 дюйма (1,14 мм) на элементе и глубине 0,20 дюйма (0,508 мм) на образце пластины.

1900 ° F (1038 ° C)
2260 часов воздействия
1750 ° F (954 ° C)
4300 часов воздействия
сплав% углерода% углерода
RA333 1.53 0,344
RA330 3,03 0,443
617 2,86 1,6
601 2,98 1.096
600 1,56 – –
310 – – 3,92

Вакуумное науглероживание

Вакуумное науглероживание представляет собой другую среду. Поведение сплавов при обычном науглероживании в атмосфере не обязательно предсказывает их поведение при науглероживании при низком давлении.Тем не менее, в вакуумной печи науглероживания всегда есть небольшое количество кислорода. Некоторые из них могут попасть в следовые количества ацетона в ацетилене, используемом в качестве науглероживающего газа. Скорость утечки в печи всегда позволяет присутствовать некоторому количеству кислорода. Хотя этого недостаточно для образования стабильной окалины оксида хрома или кремнезема, 2,2% алюминиевого сплава RA 602 CA образует пленку оксида алюминия на поверхности. Именно этот оксид отвечает за устойчивость сплава к науглероживанию в этой среде.

Корзины из сплава RA 602 CA, разработанные для науглероживания при низком давлении. В этом закрытом цехе передаточные звездочки и шестерни обрабатываются при температуре 1650 ° F (900 ° C) в печах Abar Ipsen со встроенной закалкой в ​​масле.Науглероживающий газ – ацетилен. Корзины складываются по три в высоту и в среднем проходят два цикла в день.

(PDF) Механическое поведение науглероженной аустенитной нержавеющей стали AISI 316L

Тип разрушения был в основном сколом, усталостным разрушением,

и пластичными ямками с некоторым вторичным растрескиванием из-за слияния микропустот

.

Таким образом, процесс науглероживания пачки при

650 ° C или выше оказался непригодным для повышения усталостной прочности

аустенитной нержавеющей стали AISI 316L, а науглероживание

при температуре ниже 650 ° C не дало никаких преимуществ.

! 436 – <+ 0 <) <3: 7

Авторы благодарят Департамент науки и технологий

и Национальный исследовательский фонд Южной Африки за

, предоставившие финансирование для этого исследования. Они также благодарят г-на

Ричарда Купертуэйта из отдела передовых материалов,

Mintek, за помощь в построении изображений и анализе на сканирующем электронном микроскопе.

 <2 <; <34 <7

AGARWAL, N., KAHN, H., AVISHAI, A., MICHAL, G., ERNST, F., and HEUER, A.H.

2007. Повышенное сопротивление усталости аустенитной нержавеющей стали 316L за счет низкотемпературного параравновесного науглероживания

. Acta Materialia, т. 55,

нет. 16. С. 5572–5580.

AKITA, M. и TOKAJI, K. 2006. Влияние науглероживания на усталостные характеристики надреза

в аустенитной нержавеющей стали AISI 316. Технология поверхностей и покрытий,

т. 200, нет. 20-21. С. 6073–6078.

СТАНДАРТЫ ASTM. 2000. Методы испытаний металлов и аналитические процедуры.

Металлы – Механические испытания; Повышенные и низкотемпературные испытания, т.

03.01.

АЗАР В., ХАШЕМИ Б. и ЯЗДИ Р.М. 2010. Влияние дробеструйного упрочнения на усталостное и коррозионное поведение

нержавеющей стали 316L в растворе Рингера.

Технология поверхностей и покрытий, т. 204, нет. 21-22. С. 3546–3551.

BAIN, E.C. and GRIFFITHS, W.E. 1927. Знакомство с никелевыми сплавами железо-хром-

. Труды Американского института минералов и

Metallurgical Engineering, vol.75. С. 166–213.

BELL, T. 2002. Обработка поверхностей аустенитной нержавеющей стали. Поверхность

Инжиниринг, т. 18, нет. 6. С. 415–422.

BERRÍOS, J.A., TEER, D.G., и PUCHI-CABRERA, E.S. 2001. Усталостные свойства нержавеющей стали

316L, покрытой различными покрытиями TiNx. Поверхность и

Технология покрытий, т. 148, нет. 2-3. С. 179–190.

BERRÍOS-ORTZ, J.A., LABARBERA-SOSA, J.G., TEER, D.G., и PUCHI-CABRERA, E.S.

2004.Усталостные свойства нержавеющей стали 316L, покрытой различными покрытиями ZrN

. Технология поверхностей и покрытий. 179, нет. 2-3.

с. 145–157.

CESCHINI, L. и MINAK, G. 2008. Усталостное поведение при низких температурах

аустенитная нержавеющая сталь AISI 316L, науглероженная. Поверхность и покрытия

Технология, т. 202, нет. 9. С. 1778–1784.

КОЛЛИНС, Г.А., ХАТЧИНС, Р., ШОРТ, К.Т., ТЕНДИС, Дж., Л.И., X. и Саманди, М.

1995.Азотирование аустенитной нержавеющей стали методом плазменной иммерсионной ионной имплантации

. Технология поверхностей и покрытий. 74-75. С. 417–424.

ДЭВИС, Дж. Р. 1994. Справочник ASM: науглероживание и нитроцементация. ASM

International, Materials Park, Огайо:

DEFREITAS, M., REIS, L., DAFONTE, M., and LI, B. 2011. Влияние устойчивого кручения

на возникновение и распространение усталостной трещины при вращательном изгибе:

Многоосная усталость и смешанное растрескивание.Инженерная трещина

Механика, т. 78, нет. 5. С. 826–835.

ФЕВЕЛЛ, М.П., ​​МИТЧЕЛЛ, Д.Р.Г., ПРИСТ, Д.М., ШОРТ, К.Т., и КОЛЛИНС, Г.А.

2000. Природа вспученного аустенита. Поверхность и покрытия

Технология, т. 131, вып. 1-3. С. 300–306.

ФОНГ, К. и ТРОМАНС, Д. 1988. Этап 1 кристаллография трещин коррозионной усталости

в аустенитной нержавеющей стали (316L). Металлургические операции A, vol.

19А. С. 2765–2773.

GAO, N., BROWN, M.W., and MILLER, K.J. 1995. Морфология роста трещин и

микроструктурных изменений в нержавеющей стали 316 при циклическом ползучести-усталости.

Усталость и разрушение инженерных материалов и конструкций, т. 18, нет.

12. С. 1407–1422.

GELFI, M., LAVECCHIA, G.M., LECIS, N., and TROGLIO, S. 2005. Соотношение

между остаточным напряжением по всей толщине покрытий CrN-PVD и

очагами зарождения усталости. Технология поверхностей и покрытий.192, нет.

2–3. С. 263–268.

GROSSKREUTZ, J.C. и WALDOW, P. 1963. Каркас и усталостное разрушение алюминия

. Acta Metallurgica, т. 11, вып. 7. С. 717–724.

HULL, D. 1999. Фрактография, наблюдение, измерение и изучение трещин

Топография поверхности. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания.

ДЖЕЙМС Р. Д. 1981. Конечная деформация за счет механического двойникования. Архив для

Рациональная механика и анализ, т.77, нет. 2. С. 143–176.

ДЖЕНКИНС, C.H.M., БАКНОЛЛ, E.H., ОСТИН, C.R., и МЕЛЛОР, Г.А. 1937. Около

сплавов

для использования при высоких температурах. Часть IV: Состав сплавов

никеля, хрома и железа. Журнал Института железа и стали, вып.

136. С. 187–222.

JIN-BO, B. and CHEN, S.-Y. 1988. Вторичное растрескивание при росте поверхностной трещины

при растягивающем усталостном нагружении. Инженерная механика разрушения,

т.30, нет. 2. С. 161–167.

КИНГ, Дж. Э. и Коттерилл, П. Дж. 1990. Роль оксидов в распространении усталостных трещин.

Материаловедение и инженерия, т. 6. С. 19–31.

LAMPMAN, S. 1997. Целостность и производительность сварных швов. ASM International,

Materials Park, Огайо.

LIANG, J.H., WANG, C.S., TSAI, W.F., and AI, C.F. 2007. Параметрическое исследование

азотированной аустенитной нержавеющей стали AISI 304, полученной плазменной иммерсией

ионной имплантацией.Технология поверхностей и покрытий. 201, вып. 15.

с. 6638–6642.

LIU, C., BI, Q., LEYLAND, A., и MATTHEWS, A. 2003. Электрохимическое исследование импедансной спектроскопии

коррозионного поведения сталей

с покрытием PVD в 0,5 N водном растворе NaCl: Часть II . Наука о коррозии, т. 45,

нет. 6. С. 1257–1273.

ЛИУ, П. 2006. Количественный анализ многофазных сталей феррита и аустенита

. Кандидатская диссертация, Университет Линчёпинга.

LU, K., LU, L., и SURESH, S. 2009. Укрепление материалов путем инженерии

когерентных внутренних границ на наномасштабе. Наука, т. 324, нет. 5925.

с. 349–52.

ЛУКАШ, П. и КУНЦ, Л. 2004. Роль устойчивых полос скольжения в утомлении.

Философский журнал, т. 84, нет. 3-5. С. 317–330.

MATULA, M., HYSPECKA, L., SVOBODA, M., VODAREK, V., DAGBERT, C., GALLAND, J.,

STONAWSKA, Z, and TUMA, L. 2001. Межкристаллитная коррозия AISI 316L

Сталь

.Характеристика материалов, т. 46. ​​С. 203–210.

MINGOLO, N., TSCHIPTSCHIN, A.P., и PINEDO, C.E. 2006. Об образовании расширенного аустенита

во время плазменного азотирования аустенитной нержавеющей стали AISI 316L

. Технология поверхностей и покрытий. 201, вып. 7.

с. 4215–4218.

RENEVIER, N., COLLIGNON, P., MICHEL, H., and CZERWIEC, T. 1999. Низкотемпературное азотирование

нержавеющей стали AISI 316L и титана в дуге низкого давления

.Технология поверхностей и покрытий. 111, нет. 2-3.

с. 128–133.

РИТЧИ, Р.О. и LANKFORD, J. 1986. Малые усталостные трещины: постановка проблемы

и возможные решения. Материаловедение и инженерия, т.

84. С. 11–16.

РОЙЛАНС, Д. 2001. Введение в механику разрушения. Массачусетский институт

технологий.

SAMANDI, M., SHEDDEN, B.A., SMITH, D.I., COLLINS, G.A., HUTCHINGS, R., и

TENDYS, J.1993. Микроструктура, коррозия и трибологические свойства аустенитной нержавеющей стали

, имплантированной плазменной иммерсией. Поверхность и

Технология покрытий, т. 59, нет. 1-3. С. 261–266.

ШЕВМОН, Г.П. 1963. Диффузия в твердых телах. Макгроу Хилл, Токио.

ТВЕРГААРД, В. 2008. Влияние Т-напряжения на рост трещины при смешанном режиме I-III

нагружения. Международный журнал твердых тел и структур, вып. 45, нет. 18-19.

с. 5181–5188.

ВЭИ, С., JINHUA, Z., LIUJIE, X., и RUI. J. 2006. Влияние углерода на микроструктуры

и свойства быстрорежущей стали с высоким содержанием ванадия.

Материалы и конструкция, т. 27, нет. 1. С. 58–63.

ЯН, Ф., ИНЬ, С. М., Ли, С. X. и Чжан, З. Ф. 2008. Механизм зарождения трещин

экструдированного магниевого сплава AZ31 в режиме очень многоцикловой усталости.

Материаловедение и инженерия A, vol. 491, нет. 1-2. С. 131–136.

ЯТС, Дж. Р. и МОХАММЕД, Р.А. 1996. Определение скорости распространения усталостной трещины

при смешанном режиме (I + III) нагружения. Международный журнал

усталости, т. 18, нет. 3. С. 197–203.

ZAPFFE, C.A. 1949. Нержавеющие стали. Американское общество металлов, материалов

Парк, Огайо.

ЗАВАТТИЕРИ, П.Д. и ESPINOSA, H.D. 2001. Анализ уровня зерен начала

и распространения трещин в хрупких материалах. Acta Materialia, т. 49, нет. 20.

с. 4291–4311.

Механическое поведение науглероженной аустенитной нержавеющей стали AISI 316L

 ——–  (%. = 11 & ===== ================================== —- 1191

(PDF) Исследование влияния коррозии нержавеющей стали до и после термообработки науглероживанием

Исследование влияния коррозии нержавеющей стали

До и после термообработки науглероживанием

S.А.Сулайман

1, а *

, С.К. Псевдоним

1, b

, S.Ahmad,

1, c

, MHMohd Fauzi

2

, NNAhmad

1

1

Факультет машиностроения, UihorTM Кампус Пасир Гуданг, Jln

Пурнама, 81750, Масаи, Джохор

2

Факультет машиностроения, UiTM Shah Alam, 40450 Шах-Алам, Малайзия

Universiti Teknologi MARA, 40450 Шах-Алам

, Малайзия 9000 Электронная почта: 9000 а *

syidatul_akma7091 @ johor.uitm.edu.my,

b

[email protected],

c

[email protected]

Ключевые слова: Коррозионное поведение, науглероживание, нержавеющая сталь, твердость, плотность

Аннотация.

В этом исследовании изучается влияние коррозионного поведения нержавеющей стали до и после процесса науглероживания

. Все образцы были приготовлены в соответствии с требованиями спецификации испытаний

, а химический состав нержавеющей стали был получен с использованием спектрометрического тестера.

Образцы затем подвергались процессу науглероживания с добавлением 50 г углеродного порошка в качестве науглероживающего агента

. Затем образцы нагревали при 900 ° C и 950 ° C в течение 8 часов. Для получения скорости коррозии

было проведено испытание на потерю веса, и образцы были погружены в три различных раствора

, которые представляли собой дистиллированную воду, соляную кислоту и хлорид натрия. Испытания на твердость и плотность

были использованы для измерения физических свойств нержавеющей стали ASTM 304.

Микроструктуры всех образцов наблюдались с помощью оптического микроскопа Olympus BX41M.

Полученные фазы после каждой термообработки тестировали с помощью прибора для дифракции рентгеновских лучей (XRD). Значения процента коррозии

, определенные с помощью этого метода, показали довольно хорошее совпадение.

В процессе науглероживания был получен науглероживающий слой с улучшенными механическими свойствами и улучшенными коррозионными свойствами.

Сопротивляемость

1. Введение

Нержавеющая сталь является одним из металлов, которые в настоящее время имеют хорошую коррозионную стойкость.Этот материал

широко используется во многих отраслях промышленности из-за его прочности и устойчивости к коррозии. Однако нержавеющая сталь

все еще подвержена коррозии в некоторых средах [1]. Коррозия – это процесс разрушения или разложения металлов

. Коррозия не только вызывает износ поверхности компонентов, но также снижает ее прочность. Этот процесс происходит, когда металлы контактируют с водой или влагой, основаниями, солями, кислотами

и другими твердыми и химическими жидкостями.Воздействие газообразных материалов, таких как газообразный аммиак, пары кислоты

и серосодержащий газ, также может вызвать коррозию материала [2]. Существует много типов коррозии

, возникающих на материалах. Во-первых, это равномерная коррозия, при которой потеря металла на поверхности равномерна.

Вторая – точечная коррозия. Этот тип коррозии проявляется в том, что потеря металла в материале составляет

, случайно расположенных на поверхности. Также существует гальваническая коррозия, возникающая при соединении двух металлов с

разным электродным потенциалом в коррозионной электролитической среде [3].В крайних случаях коррозии

, ремонт и замена конструкции компонентов должны выполняться по очень высокой цене из-за задержки

стоимости и стоимости ремонта. Важно найти средство против коррозии, чтобы продлить срок службы материала

или конструкции. Науглероживание – один из методов борьбы с коррозией металла из нержавеющей стали. [4]

Науглероживание стали включает термическую обработку металлической поверхности с использованием источника углерода.

Науглероживание можно использовать для увеличения твердости поверхности низкоуглеродистой стали.[5] Поскольку металлы состоят из

атомов, прочно связанных в металлическую кристаллическую решетку, атомы углерода диффундируют в кристаллическую структуру металла

и либо остаются в растворе, либо вступают в реакцию с элементами основного металла с образованием

карбиды (обычно при более высоких температурах из-за более высокой подвижности атомов металла-хозяина). Если углерод

остается в твердом растворе, сталь подвергается термообработке для ее упрочнения. Оба этих механизма

упрочняют поверхность металла, первый за счет образования перлита или мартенсита, а второй за счет образования карбидов

.Оба эти материала твердые и устойчивы к истиранию [6]. Цель исследовательской работы

Международный симпозиум по инженерным исследованиям и инновациям (IRIS) IOP Publishing

IOP Conf. Серия: Материаловедение и инженерия 160 (2016) 012027 doi: 10.1088 / 1757-899X / 160/1/012027

Содержимое этой работы может использоваться в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution 3.0. Любое дальнейшее распространение

этой работы должно содержать указание на автора (авторов) и название работы, цитирование журнала и DOI.

Опубликовано по лицензии IOP Publishing Ltd 1

Плазменная науглероживание аустенитной нержавеющей стали AISI 316L при низкой температуре

[1] З.Л. Чжан, Т. Белл, Surf. Eng, Vol. 1-2 (1985), стр.131-136.

[2] Э. Менте, А. Булак, Я. Ольфе, А. Иммерманн, К.-Т. Ри, прибой. Пальто. Technol, Vol. 133-134 (2000) стр. 259-263.

[3] Б.Лариш, У. Бруски, Х.-Ж. Шпионы, прибой. Пальто. Technol, Vol. 116–119 (1999), с.205–211.

[4] Ф.Борджоли, А. Фоссати, Э. Гальванетто и др. Surf. Пальто. Technol, Vol. 200 (2005), стр 2474-2480.

[5] С.F.M. Борхес, С. Хеннеке, Э. Пфендер, Surf. Пальто. Technol, Vol. 123 (2000), стр.112-121.

[6] С.Чжао, C.X. Ли, Х. Донг, Т. Белл, Sur. Пальто. Technol. Vol. 191 (2005), стр 195-200.

[7] Фан-Шионг Чен, Чи-Ненг Чанг, Серфинг.Пальто. Technol, Vol. 173 (2003), с.9–18.

[8] Ю. Уэда, Н.Kanayama, K. Ichii, T. Oishi, etc. Surf. Coat. Technol, Vol. 193 (2005), pp.50-54.

[9] Y.Sun, Журнал технологий обработки материалов, Vol. 168 (2005), стр 189-194.

[10] М.Цудзикава, Д. Ёсида, Н. Ямаути, Н. Уэда, Т. Соне, С. Танака, Surf. Пальто. Technol, Vol. 200 (2005), стр 507-511.

Низкотемпературное науглероживание / азотирование аустенитных нержавеющих сталей

Каждый день нас окружают материалы, изготовленные из аустенитных нержавеющих сталей.Кухонная утварь, посуда, контейнеры для пищевых продуктов, ювелирные изделия… и это лишь некоторые из приложений, без которых мы не можем представить нашу повседневную жизнь. Аустенитные нержавеющие стали также необходимы для таких отраслей, как химическая, биомедицинская, фармацевтическая и нефтехимическая. Одной из наиболее привлекательных характеристик аустенитных нержавеющих сталей является высокая коррозионная стойкость, что особенно важно в кислой и морской среде. Присутствующий в металле хром, образующий химически и механически стабильный слой оксида хрома при воздействии кислорода, защищает материал от коррозии.Кроме того, добавлен никель, чтобы придать материалу «аустенитную» структуру, дополнительно улучшая коррозионную стойкость и улучшая формуемость. К сожалению, одним из наиболее существенных недостатков аустенитных нержавеющих сталей является изначально низкая твердость. Кроме того, аустенитные нержавеющие стали нельзя подвергать термообработке, как обычные стали, что ограничивает их применимость в областях, не несущих нагрузку, в противном случае может возникнуть сильный износ и механические поломки.

Обычные стали можно обрабатывать азотом или углеродом при высоких температурах для повышения твердости.К сожалению, этот вариант не подходит для аустенитных нержавеющих сталей. Высокотемпературное азотирование / науглероживание вызывает образование соединений хрома, что резко снижает коррозионную стойкость. Напротив, можно использовать низкотемпературные обработки, которые вводят азот или углерод в кристаллическую структуру аустенита без удаления хрома из стали. Аустенитная структура расширяется, образуя твердый, но все же устойчивый к коррозии слой.

В этой диссертации методы науглероживания / азотирования на основе как плазмы, так и газа использовались для формирования расширенных слоев аустенита на различных аустенитных нержавеющих сталях.Исследовано влияние легирующих элементов на микроструктуру и свойства структуры расширенного аустенита. Микроструктурные характеристики, такие как толщина и фазовые составляющие, а также твердость, термическая стабильность и коррозионная стойкость, были изучены с помощью различных методов микроскопического и спектроскопического анализа.

Положительное и отрицательное влияние на металлы

Из-за низкого содержания углерода низкоуглеродистые стали не являются ни слишком пластичными, ни слишком хрупкими.У них низкая прочность на разрыв и твердость. Из-за их низкой твердости повышается износ при контакте скольжения и качения с более твердыми материалами. Увеличение содержания углерода в стали увеличивает как прочность, так и твердость. Кроме того, он становится менее пластичным (немного более хрупким с низкой усталостной прочностью), страдает свариваемость и обрабатываемость. Один из способов решения этих проблем – процесс науглероживания.

Что такое науглероживание?

Науглероживание – это процесс упрочнения внешней поверхности деталей из черных металлов (составных частей) путем облегчения диффузии атомов углерода в поверхность на определенную заданную глубину.Это один из широко используемых методов упрочнения внешнего слоя металлических деталей и компонентов.

Поверхность, которую нужно обработать этим типом термообработки, перед началом обработки необходимо тщательно очистить от загрязнений. Во время науглероживания металлическая деталь, подлежащая упрочнению, нагревается в среде богатых углеродом газов, жидкостей или твердых тел. Во время нагрева источники углерода (агенты процесса науглероживания) разлагаются, высвобождая атомы углерода, которые диффундируют на поверхность черного металла.Низкоуглеродистые стали и некоторые легированные стали обычно подвергаются термической обработке в процессе науглероживания. Скорость диффузии углерода зависит от температуры и углеродного потенциала металла, подвергаемого термообработке. Глубина науглероженного корпуса зависит от температуры диффузии углерода, углеродного потенциала металлической поверхности и продолжительности науглероживания.

Металлы состоят из атомов и молекул, прочно связанных в структуру кристаллической решетки. (Узнайте больше в Кристаллической структуре металлов.) Свободные атомы углерода из углеродсодержащих материалов (твердых, жидких, плазменных или газообразных) диффундируют внутри кристаллической структуры, увеличивая таким образом содержание углерода и, следовательно, твердость поверхности детали до определенной глубины.

Цель науглероживания

Процесс науглероживания корпуса используется для улучшения следующих характеристик деталей из легированной и низкоуглеродистой стали:

Во время науглероживания температура заготовки поддерживается в пределах от 850 ° C до 950 ° C (от 1560 ° F до 1740 ° F), что выше критической температуры стального материала, в течение заданного времени, основанного на предполагаемой глубине закаленного корпуса. .После завершения процесса науглероживания заготовка закаливается, в результате чего атомы углерода остаются заблокированными внутри металлической структуры. (Закалка обсуждается в статье «Как закалка улучшает характеристики металлов».)

Благодаря этим процессам процентное содержание углерода на науглероженной поверхности может достигать 1,2%. Эта поверхность может быть дополнительно подвергнута индукционной закалке на выбранных частях заготовок, таких как зубья автомобильных и промышленных шестерен.

Поскольку науглероживание выполняется при температурах выше критической температуры металла, во время последующего быстрого охлаждения (закалки) внешняя поверхность становится заблокированной в мартенситную структуру (высокоуглеродистую), в то время как сердцевина с низким содержанием углерода сохраняет более мягкую перлитно-ферритную структуру.

Требования к обслуживанию многих компонентов, таких как поршневые пальцы, кулачки, коробки передач, роликовые подшипники и шестерни, требуют износостойкого жесткого внешнего корпуса наряду с ударопрочным и прочным внутренним сердечником. Столь сложное требование может быть выполнено с помощью цементированной низкоуглеродистой стали и некоторых легированных сталей. Науглероживание – самый популярный метод, используемый для цементации тяжелых деталей из низкоуглеродистой стали.

Классификация процессов науглероживания

Процессы науглероживания подразделяются на следующие типы, как обсуждается ниже:

  • Науглероживание жидкостью
  • Науглероживание в вакууме
  • Науглероживание плазмой
  • Науглероживание газом
  • Науглероживание (твердое)

    7 Жидкое науглероживание

    В процессе жидкого науглероживания металлические детали погружаются в жидкую ванну из карбида кремния, хлорида натрия и карбоната натрия.Температура поддерживается на уровне 900 ° C (1650 ° F). После науглероживания заготовки закаливаются. Поверхности затвердевают более равномерно, при этом предотвращается накопление сажи и образование оксидов.

    Вакуумное науглероживание

    Во время вакуумного науглероживания заготовка нагревается примерно до 1000 ° C (1830 ° F) в герметичной камере, в которой поддерживается очень низкое давление. После завершения цикла нагрева в камеру вводится богатый углеродом газ (пропан, этилен или ацетилен).Углерод, образующийся при разложении богатого углеродом газа, равномерно диффундирует в поверхность заготовки. Риск окисления поверхности детали сведен к минимуму. Время, необходимое для науглероживания, для вакуумного науглероживания меньше, чем для большинства других типов.

    Плазменная науглероживание

    В системе плазменной науглероживания заготовка обрабатывается в вакуумной печи, работающей при температуре от 900 ° C до 950 ° C (от 1650 ° F до 1740 ° F), с присоединенным к ней резервуаром для закалки в масле .На заготовку подается отрицательное напряжение от -800 до -400 вольт. Пропан или метан разбавляют аргоном, азотом и кислородом и вводят в камеру с контролируемой скоростью потока.

    Плазма окружает деталь из-за наличия отрицательного напряжения и газа. Любой углерод, присутствующий в тлеющем разряде в свободном состоянии, диффундирует в поверхность заготовки. Требуемая глубина термообработки (обычно менее 2 мм) достигается этим методом после закалки в масляной ванне.

    Поскольку эта система требует больших капиталовложений, она используется только для науглероживания критически важных дорогостоящих компонентов. Он в основном используется для улучшения параметров поверхности металла, таких как грузоподъемность, твердость корпуса и коррозионная стойкость. С помощью этой системы можно равномерно термически обрабатывать детали сложной геометрической формы.

    Науглероживание газом

    При науглероживании газа в качестве агента процесса науглероживания используется природный газ (газовая смесь пропана, этана и метана) или окись углерода.Сначала детали, подлежащие науглероживанию, нагреваются в печи до 950 ° C (1740 ° F), а затем в нее вводится газ. При использовании этого процесса науглероживание достигается примерно за 5-10 часов. В этом процессе можно термически обрабатывать детали со сложной геометрией, что позволяет добиться точной твердости поверхности.

    Твердое науглероживание

    В случае твердого науглероживания детали, подлежащие науглероживанию, связаны с твердыми частицами, такими как карбонат бария или костный уголь, которые способны выделять углерод при нагревании.Когда заготовка выдерживается при температуре около 900 ° C (1650 ° F) в герметичном контейнере с твердым науглероживающим агентом, углерод диффундирует в поверхность заготовки и завершается закалка корпуса.

    Обычно этим методом науглероживают детали из стали с низким содержанием углерода. Однако этот процесс влечет за собой чрезмерно высокие трудозатраты и время обработки, и нельзя гарантировать точный контроль параметров процесса, таких как глубина корпуса и градиент углерода по глубине.

    Преимущества науглероживания

    Науглероживание в целом обеспечивает следующие преимущества составным частям:

    • Более высокая механическая прочность
    • Сохранение ударной вязкости и усталостной прочности
    • Повышенная износостойкость и долговечность
    • Повышенная стойкость к коррозии
    • Повышенная долговечность Повышенная надежная твердость поверхности

    Процесс науглероживания в первую очередь создает твердый корпус (покрытие) поверх более мягкого пластичного внутреннего сердечника, который затем может подвергаться более сильным ударным нагрузкам без повреждений.Повышены коррозионная стойкость, износостойкость и усталостная прочность.

    Глубину закаленного корпуса можно регулировать в зависимости от прочности, необходимой для компонента. Глубина может быть небольшой для деталей, которые часто заменяются, в то время как более высокая глубина корпуса рекомендуется для деталей, которые подвергаются ударным или раздавливающим нагрузкам. К этой категории относятся высоконагруженные шестерни и подшипники мельниц.

    Превосходные механические свойства могут быть достигнуты путем поддержания высокой температуры равномерно, что обеспечивает высокую скорость диффузии углерода и, следовательно, более рентабельный процесс.

    По сравнению с нитроцементацией, науглероживание имеет более толстый упрочненный слой, что увеличивает срок службы компонентов. По сравнению с нитроцементацией, науглероживание дает непористую поверхность, которая необходима для приложений с высокими контактными напряжениями.

    Ограничения науглероживания

    Детали, имеющие большое разнообразие геометрических форм и размеров, могут быть науглерожены для различных применений. Если секции содержат неоднородный состав материала или если секции асимметричны, разница в скорости охлаждения иногда может вызвать накопление напряжения и последующее растрескивание.

    Науглероживание обязательно приводит к некоторым изменениям размеров в зависимости от температуры процесса и используемого агента диффузии углерода. Часто эти изменения размеров, форм и искажений незначительны. Однако эти отклонения и угловые точки могут привести к дорогостоящим затратам на последующую обработку. Могут произойти изменения в объеме и росте зерна, что может быть проблемой в некоторых приложениях. Скорость образования гильзы составляет от 0,02 мм до 0,035 мм в час, а отклонение размеров ожидается около +0.2%.

    Исследования показывают, что использование плазменной науглероживания низколегированной стали оказывает отрицательное влияние на долговечность в случае состояния малоцикловой усталости, в отличие от случая многоцикловой усталости, когда долговечность и усталостная долговечность значительно увеличиваются.

    Другое исследование подтвердило корреляцию между деформацией и твердостью, а также глубиной закалки. (Были изучены факторы отклонения, такие как овальность, отклонения прорезывания в поперечном и продольном направлениях, а также из-за плоскостности.)

    Сравнение науглероживания с азотированием

    Науглероживание и азотирование используются для повышения твердости внешних поверхностей (корпусов) стальных компонентов. Однако при азотировании используются более низкие докритические температуры от 450 до 570 ° C (от 840 до 1060 ° F). Поскольку из-за азотирования не ожидается деформации, полностью готовые детали можно азотировать без дополнительной корректирующей обработки. (Связанное чтение: Азотирование для сопротивления коррозии и износостойкости.)

    Микроструктура сердечника не изменится во время этой низкотемпературной обработки.В то время как науглероживание используется в основном для низкоуглеродистых сталей и низколегированных сталей, азотирование применяется для низкоуглеродистых сталей, легированных сталей, инструментальных сталей и нержавеющих сталей. Азотированные стали могут иметь превосходную износостойкость и твердость.

    Нитроцементация, которая включает диффузию азота и углерода, образует износостойкий упрочненный корпус с повышенной пористостью на поверхности, что вредно для применений, связанных с интенсивными контактными напряжениями.

    Оптимизация процесса и другие последние разработки в области науглероживания

    Для достижения высокого качества продукции с минимальным искажением регуляторы нагрева должны обеспечивать равномерную температуру в печи и равномерную диффузию углерода (посредством управления потоком газа в случае науглероживания вакуумного и газового типа) .При закалке необходимо обеспечить равномерный отвод тепла за счет оптимизации скорости закалки. Исследования показывают, что доступны современные технологические решения для высокопроизводительного управления процессами.

    В научных исследованиях рассказывается о последних разработках, в которых скорость диффузии углерода увеличена за счет повышения температуры науглероживания с предела 950 ° C до 1030 ° C (от 1740 ° F до 1890 ° F), что сокращает время цикла термообработки примерно От 25% до 40%, что также увеличивает экономическое преимущество.

    Созданы новые системы легирования стали для обеспечения средней и высокой закаливаемости для решения постоянно возрастающих проблем (таких как высокий мгновенный крутящий момент, прикладываемый двигателями внутреннего сгорания с турбонаддувом и коробками передач грузовых автомобилей, которые подвергаются длительным периодам воздействия более высоких температур и более высоких нагрузок) поставлено автомобильной промышленностью и другими. Например, для очень сильно нагруженных компонентов транспортных средств и деталей машин, требующих высокой закаливаемости путем науглероживания, в настоящее время рекомендуются стали с никелевыми, молибденовыми и хромовыми сплавами.

    Применение науглероживания

    Для обеспечения высокой усталостной прочности и долговечной износостойкости науглероживание в основном используется для:

    • Автомобильные трансмиссии, валы, промышленные зубчатые колеса, шестерни ветряных мельниц
    • Конструкции и приводные механизмы
    • Крепежные детали
    • Оси, машины детали (работающие при температуре не выше 200 ° C (392 ° F))
    • EOT крановые колеса, скобы, барабаны крановых канатов, кабельные барабаны, маховики, подшипники качения
    • Детали железнодорожного оборудования, такие как железнодорожные колеса, подшипники качения и коробки передач
    • Режущие инструменты и лезвия

    Долговечные износостойкие детали можно изготавливать из недорогих низкоуглеродистых и низколегированных сталей за счет создания внешнего кожуха с превосходной износостойкостью и необходимой твердостью.

    Заключение

    Для обеспечения качественного выхода науглероживания, контроль процесса должен быть направлен на обеспечение равномерной температуры и эффективного потока углерода к поверхности металла (поток газа в случае вакуума и науглероживания газом), а также равномерной скорости отвода тепла при закалке.

    Последние разработки в области науглероживания включают ускорение скорости диффузии углерода за счет повышения температуры науглероживания с предела 950 ° C до 1030 ° C (от 1740 ° F до 1890 ° F), что сокращает время цикла термообработки.Созданы новые системы легирования стали для обеспечения средней и высокой закаливаемости путем науглероживания для решения постоянно растущих проблем, с которыми сталкиваются различные отрасли промышленности.

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *