Стали 14х17н2 характеристики: Страница не найдена

alexxlab | 27.04.1993 | 0 | Разное

Содержание

Сталь 14Х17Н2: характеристики, ГОСТ, аналоги, применение

Сталь – смесь железа и углерода, которую активно использует как в строительстве, так и в машиностроительной отрасли. Данный материал получил популярность благодаря увеличенной износостойкости, прочности и низкой цене, но свойства каждой заготовки будут значительно отличаться друг от друга, и тут всё зависит от химического состава (по этому параметру определяют качество и назначение металлопроката). И для создания высокосортной детали или прочной конструкции нужно уделять внимание именно дополнительным компонентам.

Большинство металлических деталей используются в неблагоприятных условиях: повышенные температуры, сильное механическое действие, высокая влажность и прочее. И если большинство сплавов легко переносят первые факторы, то жидкость считается главным врагом любого железа. Однако современная металлургическая отрасль нашла выход из этой ситуации, и создала модель Ст 14Х17Н2, относящаяся к коррозионно-стойкому типу. Ещё она является жаростойкой, и её можно использовать практически при любых обстоятельствах.

Сталь 14Х17Н2 — характеристики

Характеристики материала

Применение металлопроката можно встретить в следующих случаях:

  • Создание рабочих и направляющих лопаток для турбин. На такие предметы ложится серьёзная ответственность, и от их сорта будет завесить стабильная работа всего агрегата. Лопасти подвергаются быстрым оборотам, а внешние факторы в виде газа или горячего пара создают дополнительную нагрузку. Ещё, в спокойном состоянии, на поверхности может скапливаться конденсат, который начнёт разрушать обычный металл.
  • Изготовление крепежей. Сюда входят болты, гайки, штифты, шпильки и другие. Эти компоненты также играют ключевую роль, и от их прочности будет зависеть надёжность и безопасность всей конструкций.
  • Производство втулок. Эти составляющие встречаются в подвеске автомобилей, поэтому они должны выдержать не только силовое давление, но и отлично отталкивать воду после дождя, переносить повышенную температуру в летнее время и низкую в зимнее, служить без деформации. Также втулки разрешено устанавливать и в другие механизированные приборы.
  • Выпуск валов. Подобные запчасти передают крутящий момент от одного звена механизма к другому. Тут тоже имеются негативные факторы в виде силы трения, давления, температуры и другого.

Шпилька М16 14Х17Н2

Такие предметы допускается использовать в различных сферах, и, от части, их можно отнести к универсальному типу. Даже долю медицинских приборов и инструментов делают из этого проката. Что касается свойств, то у 14Х17Н2 характеристики выглядят следующим образом:

  • нержавеющая поверхность;
  • способность работать при Т = до +400 °C;
  • устойчивость к статическим и динамическим влияниям;
  • малый уровень деформации.

Трудно найти сплав, который смог бы соответствовать аналогичным параметрам. Поэтому он и цениться на всех производственных предприятиях.

Химический состав

Сталь относится к коррозионностойкому жаропрочному веществу, и к мартенсита-ферритному классу. В соединении имеется 10 химических элементов:

  • Углерод (С) – 0,11-0,17%. Придаёт веществу плотность.
  • Кремний (Si) и марганец (Mn) – не более 0,8%. Первый необходим для закаливаемости, второй – для удаления лишнего кислорода.
  • Никель (Ni) – 1,5-2,5%. Защищает плоскость от ржавчины.
  • Фосфор (P) – 0,03%. Снижает хрупкость предмета.
  • Сера (S) – 0,025%. Необходима для будущей обработки плоскости.
  • Хром (Cr) – 16-18%. Добавляется во все нержавеющие стали, и даёт сопротивляемость коррозии.
  • Титан (Ti) – не более 0,2%. Уменьшает массу объекта и увеличивает устойчивость к повреждениям.
  • Медь (Cu) – до 0,3%. Придаёт металлу пластичность, и защищает его от надломов.
  • Железо (Fe) – 78%. Основная составляющая, являющаяся неотъемлемой частью любой стали.

Несмотря на высокие показатели, хранить сталь 14Х17Н2 можно только в удалённом от воды месте. Особенно, если период складирования будет достигать нескольких лет. В этом случае продукт сохранит свою первоначальную гладкость, и не утратит эксплуатационные опции.

Маркировка и расшифровка

Каждое изделие подобного рода должно иметь соответствующий знак, указывающий на характеристики и качество. Товар без маркировки запрещено продавать, поскольку от потребителя будет скрыта достоверная информация. Следует отметить, что сталь 14Х17Н2 относится к ГОСТ 5632 72. Этот государственный стандарт относится к нержавеющим, окалиностойким и жаропрочным металлопрокатом, которые способны работать в нагруженном состоянии и в экстремальных условиях. Также в требовании к 14Х17Н2 ГОСТ прописано точное соотношение всех элементов, входящих в структуру слитка.

Пруток 26 мм 14Х17Н2

Символы, входящие в название, носят информационный характер: начальная цифра (14) указывает на среднее соотношение (в сотых долях процента) углерода. Символ «Х» обозначает наличие хрома, а значение 17 говорит о количестве этого вещества (в целых процентах). А знак «Н» говорит о присутствии никеля и его количестве. Из названия данной марки можно сказать, что сталь содержит примерно 0,14% (С), 17% (Cr) и 2% (Ni). Идентичным образом можно расшифровать любую аббревиатуру.

Скачать ГОСТ 5632-72

Аналоги стали 14Х17Н2

В качестве альтернативного варианта рекомендуется обратить внимание на зарубежные варианты. Например, на аналог AISI 431 американского производства. Состав этого сплава отличается лишь наличием 0,8% марганца (Mn). Что касается опций, то они выглядят следующим образом: При 5-ти часовом погружении в дистиллированную жидкость с Т = 300 °С начинает образовываться коррозия размером в 0,08 мм. Такой же эффект появляется по истечении одного года хранения в ненадлежащих условиях. Если плоскость подвергнуть воздействию Т = 100 °С, то его модуль упругости будет составлять 1,97 МПа, плотность составит 7750кг/м3, а коэффициент расширения – 9,81 °С.

AISI 431

Но такой заменитель имеет ряд недостатков:

  • ограниченная свариваемость;
  • повышение хрупкости при отпуске;
  • перед сварными работами изделие важно разогреть до 300 °С;
  • после сварки объект нужно подвергнуть тепловому воздействию.

Однако эта модель полностью заслуживает интереса покупателей.

Особенности термообработки

Эта процедура необходима для улучшения пробы материала. В результате таких работ происходят процессы, которые способны изменить свойства заготовки. При этом обрабатывать можно как обычные болванки, так и готовые части. Термообработка стали 14Х17Н2 всегда проходит по одному сценарию:

  • закалка в печи 980-1020 °С;
  • отпуск в масле до 680-700 °С;
  • охлаждение на открытом воздухе.

Этот процесс придаёт сплавам твёрдость, и прибавляет коэффициент износостойкости, а это очень важный показатель, поскольку материал может быть использован для создания сложных технических устройств или массивных конструкций. Суть такого способа заключается в постепенном нагревании с дальнейшим резким охлаждением, и так делается несколько подходов.

Следует отметить, что при закаливании есть шанс возникновения дефектов: перегрев, пережог, окисление, трещины и прочее. Чтобы избежать таких неприятностей нужно строго следовать всем правилам термической обработки.

14Х17Н2 сталь — характеристики, свойства и применение нержавеющей стали

Особенности стали 14Х17Н2 и ее применение

Нержавеющая сталь 14х17н2 по праву считается одним из наиболее жестких, устойчивых к коррозии сплавов. Ее свойства обусловлены составом, в частности, высоким процентным содержанием хрома и никеля, существенно расширяющим сферу применения стальных изделий. Их используют в оборонной, химической промышленности, самолето- и машиностроении.

Характеристики 14х17н2 – гарантия качества металла

Способствуют принятию решения купить нержавеющую сталь цены на 14х17н2. Этот доступный по стоимости прокат относится к трудносвариваемым — для проведения сварки необходимо использовать  РДС, АрДС. После закалки увеличивает свою устойчивость к воздействию влаги, что и обусловливает его популярность у производителей металлоконструкций и деталей. Для закалки рекомендовано использовать температуру 4000С, ковка проводится при начальных температурных показателях 12500С и завершается под температурой 9000с. Нагрев нержавеющей стали этой марки производится в электрических дуговых печах.

Сталь  14х17н2 является:

  • склонной к отпускной хрупкости;
  • жаропрочной мартенситно-ферритного класса;
  • жаростойкой:
  • в закаленном и отпущенном состоянии при НВ330 – допускающей резание.

Высокое содержание хрома в составе сплава обусловливает его повышенную устойчивость к коррозии и долговечность. Никель повышает прочностные показатели марки.

Виды проката 14х17н2

Высококачественная нержавеющая сталь марки 14х17н2 поставляется в разнообразных вариантах проката, изготовленного по инновационным технологиям в соответствии с общепринятыми ГОСТами:

  • сортовой прокат — использован ГОСТ 5949-75;
  • лист 14х17н2 тонкий, толстый — по ГОСТам 5582-75, 7350-77;
  • поковки — по ГОСТу 25054-81;
  • прутки — ГОСТ 18907-73.

Купить данный вид металлопродукции можно и под другим названием, поскольку сегодня существует немало аналогов данной марки, обладающих схожими свойствами и характеристиками.

Аналоги марки 14х17н2

У популярной стали 14х17н2 существует несколько высококачественных заменителей, применяемых в различных странах:

  • AISI 431 – США;
  • X20CrNi72 – Германия;
  • X22CrNi17– Германия;
  • SUS431 – Япония;
  • Z15CN16-02 – Франция;
  • 431S29 –Великобритания.

Также данная хромоникелевая нержавеющая сталь может быть представлена на рынке под обозначением 14Х17Н2, 14X17h3, ЭИ268-Ш,  14Х17Н2-Ш, ЭИ268, ст.14X17Н2, 1Х17Н2.

Что производят из стали  14х17н2

Сфера применения металлопродукции 14х17н2 обусловлена ее высокими прочностными и антикоррозийными характеристиками. Высоколегированная нержавеющая сталь применяется при производстве рабочих лопаток, валов, втулок и дисков. Из 14х17н2 создают  фланцы, крепежи, элементы компрессорных механизмов, работа которых основана на нитрозном газе, детали, предназначенные для функционирования в агрессивных средах и при низких температурах.

ЭИ268Ш(14Х17Н2-Ш)

Характеристика материала.

Сталь14Х17Н2 (ЭИ268)

Марка
Сталь14Х17Н2 (ЭИ268)
Классификация
Сталь коррозионно-стойкая (нержавеющая) жаропрочная.Хромоникелевая нержавейка.
Заменитель
20Х17Н2
Прочиеобозначения
сталь 14Х17Н2, ст.14X17Н2, 14X17h3, 14Х17Н2-Ш, ЭИ268, ЭИ268-Ш, 1Х17Н2
Иностранныеаналоги
AISI 431(USA), X20CrNi72(Deu), X22CrNi17(Deu), SUS431(Jap), Z15CN16-02(Fra), 431S29(GBR)
Применение
рабочие лопатки, диски, валы, втулки, фланцы, крепежные и другие детали, детали компрессорных машин, работающие на нитрозном газе, детали, работающие в агрессивных средах и при пониженных температурах; сталь мартенсито – ферритного класса
Видпоставки
  Сортовой и фасонный прокат
ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88
  Калиброванный пруток
ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78
  Шлифованный пруток и
  серебрянка
ГОСТ 14955-77, ГОСТ 18907-73
  Лист толстый
ГОСТ 7350-77
  Лист тонкий
ГОСТ 5582-75
  Полоса
ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76
  Поковки и кованые заготовки
ГОСТ 1133-71
  Классификация,
номенклатура и общие нормы
ГОСТ 5632-72

Химическийсоставв % материала14Х17Н2 (ЭИ268)

Химический элемент
%
Кремний (Si), не более
0.8
Медь (Cu), не более
0.30
Марганец (Mn), не более
0.8
Никель (Ni)
1.5-2.5
Титан (Ti), не более
0.2
Фосфор (P), не более
0.030
Хром (Cr)
16.0-18.0
Сера (S), не более
0.025
Углерод (C)
0,11-0,17

Механическиесвойствастали 14Х17Н2 (ЭИ268)

Термообработка, состояние поставки
Сечение, мм
s0,2, МПа
sB, МПа
d5, %
y, %
KCU, Дж/м2
HB
Прутки. Закалка 975-1040 °С, масло. Отпуск 275-350 °С, воздух 
60 
835 
1080 
10 
30 
49 
 
Закалка 1000-1030 °С, масло. Отпуск 620-660 °С, воздух 
60 
635 
835 
16 
55 
75 
 
Листы горячекатаные или холоднокатаные. Закалка 960-1050 °С, вода или воздух. Отпуск 275-350 °С, воздух (образцы поперечные) 
Образцы 
882 
1078 
10 
 
 
 
Поковки. Закалка 980-1020 °С, масло. Отпуск 680-700 °С, воздух. 
<1000 
637 
784 
12 
30 
49 
248-293 
Поковки. Закакла 1010-1030 °С, масло. Двойной отпуск 665-675 °С, печь или воздух. 
<100 
540 
690 
15 
40 
59 
228-269 

Механическиесвойстваматериала 14Х17Н2 (ЭИ268) приповышенныхтемпературах

t испытания, °C
s0,2, МПа
sB, МПа
d5, %
y, %
KCU, Дж/м2
Пруток.
Отжиг 760-780 °С, 2 ч, охлаждение с печью. Закалка 950-975 °С, 1 ч, масло. Отпуск 600 °С, 3-6 ч. При 20 °С НВ 269-302
20 
680-710 
860-880 
19-22 
60-63 
118-147 
300 
620-640 
720 
16 
65-67 
 
400 
580-590 
670-680 
14-15 
63-64 
 
500 
510 
550-570 
17-18 
68-70 
 
550 
430 
460 
20 
81 
 
Поковки дисков диаметром
700 мм и высотой 30-80 мм. Отжиг с двумя переохлаждениями 200-230 °С и 140-180 °С. Закакла 960-980 °С, масло. Отпуск 640-670 °С. (Образцы тангенциальные). При 20 °С НВ 285.
20 
680-690 
870-890 
16 
52-55 
90-101 
200 
630-650 
780 
12-15 
47-53 
93-108 
300 
610-630 
730-760 
11-13 
50-53 
108-132 
400 
600-630 
730-750 
11-12 
45 
98-117 
500 
500-540 
560-610 
15 
54-56 
108-122 
600 
280-310 
330-340 
28-30 
83-84 
127 
Деформированное состояние. Скорость деформирования 2,5 мм/мин.
700 
 
215 
58 
90 
 
800 
 
145 
70 
92 
 
900 
 
98 
75 
88 
 
1000 
 
59 
80 
90 
 
1100 
 
29 
80 
90 
 
1200 
 
20 
80 
88 
 
1250 
 
20 
68 
80 
 

Механическиесвойствавзависимостиоттемпературыотпуска

t испытания, °C
s0,2, МПа
sB, МПа
d5, %
y, %
KCU, Дж/м2
HB
Пруток. Отжиг 760-780 °С, 2 ч, охлаждение с печью. Закалка 950-975 °С, 1 ч, масло.
300 
930-950 
1260-1280 
16 
59-61 
78-95 
400-444 
400 
980-1050 
1290-1330 
16-17 
60-62 
61-68 
388-444 
500 
970-1000 
1110-1200 
14-15 
60 
54-98 
363-388 

Технологическиесвойства

Температура ковки
Начала 1250, конца 900. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость
Трудносвариваемая. Способ сварки РДС, АрДС. Сварные соединения в зоне термического влияния обладают пониженной стойкостью к МКК и общей коррозии, поэтому после сварки необходим отпуск при 680-700 С в течение 30-60 мин.
Обрабатываемость резанием
В закаленном и отпущенном состоянии при НВ 330 Ku тв.спл. = 0,4, Ku б.ст. = 0,3.
Склонность к отпускной способности
склонна

Температуракритическихточек

Критическая точка
Ar1
Ac1
Ac3
°С
700
720
830

Ударнаявязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка
+20
-20
-40
-60
Лист толщиной 10 мм в состоянии поставки. Образцы поперечные.
56
51
49
47
Лист толщиной 10 мм в состоянии поставки. Образцы продольные.
71
53
53
52

Пределвыносливости

Коррозионныесвойства

Среда
Температураиспытания, °С
Длительностьиспытания, ч
Глубина, мм/год
Вода дистиллированная
300
50
0,08
Пар,воздух
100
100
0,005

Жаростойкость

Среда
Температура, °С
Глубина, мм/год
Группастойкостиилибалл
Воздух
900
0,904
Пониженно-стойкая
Воздух
1000
2,010
Малостойкая

Физическиесвойства

Температура испытания, °С
20
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа
193
 
 
164
 
148
133
 
 
 
Плотность, pn, кг/см3
7750
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)
21
22
23
24
24
25
26
27
28
30
Уд. электросопротивление (p, НОм · м)
720
780
840
890
990
1040
1110
1130
1160
1170
Температура испытания, °С
20- 100
20- 200
20- 300
20- 400
20- 500
20- 600
20- 700
20- 800
20- 900
20- 1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)
9.8
10.6
11.8
11.0
11.1
11.3
11.0
10.7
11.4
11.5
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))
462
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Обозначения:

Механическиесвойства :
sв
– Предел кратковременной прочности , [МПа]
sT
– Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5
– Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y
– Относительное сужение , [ % ]
KCU
– Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB
– Твердость по Бринеллю , [МПа]
Физическиесвойства :
T
– Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
E
– Модуль упругости первого рода , [МПа]
a
– Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o – T ) , [1/Град]
l
– Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r
– Плотность материала , [кг/м3]
C
– Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o – T ), [Дж/(кг·град)]
R
– Удельное электросопротивление, [Ом·м]
Свариваемость :
безограничений
– сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченносвариваемая
– сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая
– для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки – отжиг

          Марка стали 14Х17Н2 характеризуется широкой областью применения. Из нее изготавливают валы, диски, рабочие лопатки, втулки, крепежные детали, детали компрессоров, а также запчасти для машин, которые работают в сложных физических условиях (низких температурах и агрессивных средах). Кроме того, сталь этой марки применяется в авиационной промышленности, при изготовлении фасонных отливок. Физические свойства данной стали обуславливают ее применение и в других отраслях, например, в химической промышленности. 

Химический состав стали легко читаем: 14% углерода, 17% хрома, 2% никеля. Данный вид стали характеризуется высокой стойкостью к коррозии и влиянию повышенных температур, 14Х17Н2 – это сталь мартенситно-ферритного класса.

Максимальная температура, которую может выдержать сталь – 400 градусов по Цельсию (при условии длительного воздействия). При воздействии вдвое большей температуры, 800 градусов, образуется интенсивная окалина. Наибольшей коррозионной стойкостью сталь обладает после закалки с высоким отпуском. 

 

Сталь 14Х17Н2: характеристики, применение, расшифровка

По своим характеристикам сталь 14Х17Н2 относят к среднеуглеродистым. Ее ценят за высокую жаропрочность и износоустойчивость, которые обусловливают отличные эксплуатационные качества и широкий спектр применения материала.

Химический состав

Характеристики и применение стали 14Х17Н2 определяются ее химическим составом и последующей термообработкой. Для данного сплава найдено удачное соотношение основных компонентов, которое регламентируется ГОСТом 5632-72. Об этом свидетельствует расшифровка его маркировки:

  • первые две цифры указывают на содержание углерода – 14%;
  • следующими тремя знаками обозначается концентрация основного легирующего элемента хрома – 17%;
  • знаками «Н2» отмечена процентная доля никеля – 2%.

Каждый из этих элементов оказывает влияние на структуру и свойства сплава:

  • углерод повышает твердость и плотность;
  • никель и хром придают коррозионную стойкость.

Остальные добавки составляют незначительные количества и не оказывают заметного влияния на технологические свойства материала:

  • кремний – 0,80%;
  • марганец – 0,80%;
  • медь – 0,30%;
  • титан – до 0,2%.

Считаются неизбежными малые примеси вредных веществ, которые попадают в сталь в процессе выплавки из чугуна. Однако их количества не превышают допустимых значений:

  • фосфора – 0,03%;
  • серы – 0,025%.

В качестве отечественного заменителя стали 14Х17Н2 используется 20Х17Н2. Из зарубежных аналогов можно назвать:

  • 431 – Соединенные Штаты;
  • Х20CrNi72, X22CrNi17 – Германия;
  • SUS431 – Япония;
  • Z15CN16-02 – Франция;
  • 431S29 – Англия.

Металл поставляется в виде:

  • сортового и фасонного проката, который регламентируется несколькими стандартами;
  • калиброванного или шлифованного прутка и серебрянки;
  • листов разной толщины;
  • полос и кованых заготовок;
  • проката с круглым сечением.

Технические свойства

Физические свойства сплава при комнатной температуре:

  • плотность – 7750 кг/м3;
  • модуль упругости – 193 ГПа;
  • твердость материала – от 228 до 293*10-1 МПа;
  • коэффициент теплопроводности – 21 Вт/м*К;
  • коэффициент линейного расширения – 10,8*106 1/К;
  • уд. электросопротивление – 720 нОм*м;
  • уд. теплоемкость – 462 Дж/кг*К;
  • ударная вязкость – от 56 до 71 Дж/см2 в зависимости от вида образца;
  • температура ковки – 1250-900 градусов.

Металл характеризуется трудной свариваемостью и склонностью к отпускной хрупкости. Максимальную устойчивость к коррозии он приобретает после закалки с высоким отпуском. Для соединения деталей используют разные методы сварки:

  • ручной дуговой;
  • аргонно-дуговой.

Сварка требует предварительного подогрева до 200-300 градусов и последующей термообработки. Коррозионную стойкость сварных швов повышают отжигом в режиме:

  • нагрева до 680-700 градусов;
  • выдержки в течение 2-3 часов;
  • охлаждения на воздухе.

Дополнительно сварочные швы укрепляют отпуском при температуре 680-700 градусов в течение 0,5-1,0 часа.

Технические характеристики стали 14Х17Н2 зависят:

  • от вида и предназначения изделий;
  • способа их термической обработки;
  • толщины заготовки;
  • содержания основных добавок в конкретном сплаве.

Стальные прутки

Для стальных прутков сечением до 60 мм используется двухступенчатая закалка.

На первом этапе производится:

  • закалка в масле при температуре 975-1040 градусов;
  • отпуск на воздухе в температурном диапазоне 275-350 градусов.

Второй этап выполняется в режиме:

  • закалки в масле при 1000-1030 градусах;
  • отпуска на воздухе при 620-660 градусах.

Механические свойства прутков после обработки:

  • показатель условного предела текучести – 635-835 МПа;
  • наибольшее значение предела прочности при растяжении – 1080 МПа;
  • относительное удлинение после разрыва – 10-16%;
  • относительное сужение – 30-55%.

Листы горячей и холодной прокатки

Закалка стальных листов проводится на воздухе или в воде в температурном диапазоне 960-1050 градусов. Поперечные образцы отпускают на воздухе при 275-350 градусах. Основные показатели:

  • условного предела текучести – 882 МПа;
  • сопротивления на разрыв – 1078 МПа;
  • относительного удлинения после разрыва – примерно 10%.

Стальные поковки

Изготовление стальных поковок возможно разными способами.

Для изделий сечением до 1000 мм оптимальным является режим закалки маслом при 980-1020 градусах. Отпуск производится на воздухе при температуре 680-700 градусов. Металл приобретает характеристики:

  • предела текучести – 637 МПа;
  • временного сопротивления на разрыв – 784 МПа;
  • относительного удлинения при разрыве – 12% и сужения – до 30%.

Детали сечением до 100 мм закаливают в масле в интервале 1000-1030 градусов. Далее изделия подвергают двойному отпуску при 665-675 градусах на воздухе или в печи. После термообработки металл характеризуется:

  • условным пределом текучести – 540 МПа;
  • сопротивлением разрыва – 690 МПа;
  • относительным удлинением разрыва – 15%;
  • относительным сужением – 40%.

Во время термической обработки следует отслеживать режим охлаждения металла. При неравномерности процесса возможно возникновение в его структуре внутренних напряжений, приводящих к трещинам или короблению.

Область применения

Конечные свойства стали 14Х17Н2, которые она приобретает после термообработки, выражаются в высоких показателях:

  • прочности;
  • термоустойчивости;
  • коррозионной стойкости;
  • ударной вязкости.

Благодаря этим качествам сплав незаменим в производстве деталей, испытывающих длительные нагрузки при температурах до 400 градусов:

  • дисков и рабочих лопаток, от прочности которых зависит стабильная работа турбин;
  • деталей для компрессорных машин;
  • крепежных изделий, обеспечивающих безопасность конструкций;
  • втулок и фланцев, подвергающихся сильным механических нагрузкам и резким колебаниям температур;
  • фасонных отливок для авиастроительной промышленности;
  • узлов, работающих в агрессивных средах;
  • механизмов с заданными требованиями по техническим параметрам;
  • герметичных корпусов для упаковки приборов;
  • соединительных деталей;
  • механизмов, предназначенных для эксплуатации в тяжелых климатических условиях.

Особенно широкое применение сплав находит в таких отраслях промышленности, как:

  • судостроение;
  • химическая и нефтеперерабатывающая индустрия;
  • строительство;
  • авиационная отрасль.

Преимущества и недостатки

Как и любой сплав, сталь 14Х17Н2 обладает определенными плюсами и минусами. Основные ее достоинства заключаются:

  • в высокой жаропрочности, позволяющей эксплуатировать изделия в высокотемпературных средах до 400 градусов;
  • эффективной работе узлов и деталей в условиях колебаний температур и их резком понижении;
  • повышенной устойчивости к механическому воздействию;
  • коррозионной стойкости при нахождении во влажной среде и к действию агрессивных химических веществ – кислот и щелочей;
  • надежности и долговечности изделий;
  • прочности металлических конструкций.

Несмотря на высокие характеристики, сталь 14Х17Н2 требует особых условий содержания при длительном хранении. Металл следует складировать в сухом месте. В этом случае он сохранит первоначальную гладкость поверхности и высокие эксплуатационные свойства.

Нержавеющая сталь 14Х17Н2 – расшифровка марки стали, ГОСТ, характеристика материала

Марка стали – 14Х17Н2

Стандарт – ГОСТ 5632

Заменитель – 20х17Н2

Сталь 14Х17Н2 содержит углерода в среднем 0,14%, Х17 – указывает содержание хрома в стали примерно 17%, Н2 – указывает содержание никеля в стали около 2%. Сталь легированная, коррозионно-стойкая, жаропрочная.

Нержавеющая сталь 14Х17Н2 применяется для изготовления деталей, работающих в агрессивных средах и при пониженных температурах в химической, авиационной и других отраслях промышленности. Наибольшей коррозионно-стойкостью обладает после закалки с высоким отпуском.

Из нержавеющей стали 14Х17Н2 изготовляют детали и узлы основного оборудования АЭС, рабочие лопатки, диски, валы, втулки, фланцы, крепеж, детали компрессорных машин и другие детали, работающие при температуре до 800°С.

Массовая доля основных химических элементов, %
C – углеродаSi – кремнияMn – марганцаCr – хромаNi – никеля
0,11-0,17Не более 0,80Не более 0,8016,00-18,001,50-2,50
Температура критических точек, °С
Ac1Ac3Ar1Ar3
720830700
Технологические свойства
КовкаТемпература ковки, °С: начала 1250, конца 900. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
СвариваемостьТрудносвариваемая.
Способы сварки: ручная дуговая сварка, аргонодуговая сварка, контактная сварка. Сварные соединения в зоне термического влияния обладают пониженной коррозионной стойкостью, поэтому после сварки необходим отпуск при 680-700°С в течении 30-60 мин.
Обрабатываемость резаниемВ закаленном и опущенном состоянии при HB 330:
Kv твердый сплав = 0,6
Kv быстрорежущая сталь = 0,3
Склонность к отпускной хрупкостиСклонна
Физические свойстваТемпература испытаний, °С
20100200300400500600700800900
Модуль нормальной упругости E, ГПа193164148133
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа
Плотность ρn, кг/м37750
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м*К)21222324242526272830
Удельное электросопротивление ρ, нОм*м72078084089099010401110113011601170
20-10020-20020-30020-40020-50020-60020-70020-80020-90020-1000
Коэффициент линейного расширения α*106, K-19,810,611,811,011,111,311,010,711,411,5
Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)462


14Х17Н2 :: Металлические материалы: классификация и свойства

Сталь 14Х17Н2 ГОСТ 5632-72

Сталь мартенситно-ферритного класса

Массовая доля элементов, %

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Железо Сера Фосфор Титан Медь

Не более

0,11-0,17

Не более 0,8

Не более 0,8

16,0-18,0

1,5-2,5

Осн.

0,025

0,030

0,2

0,3


        

В отожженном или отпущенном состоянии число твёрдости не более 285 НВ.

Температура критических точек, оС

Ас1

Ас3 (Асm)

Аr1

720

830

700


Состояние

поставки,

режимы

термической

обработки

Сечение,

мм

Предел

теку-

чести

σ0,2

Временное

сопротив-

ление

σВ

Отно-

си-

тель-

ное

удли-

нение

δ5

Относи-тельное сужение попереч-ного сече-

 ния ψ

Ударная вязкость KCU,

 Дж/см2

Твёрдость, НВ

МПа

%

не менее

 Прутки.

     Закалка 975-1040оС,  масло. Отпуск 275-350оС, воздух.

    Закалка 1000-1030оС,  масло. Отпуск 620-660оС, воздух.

60

835

1080

10

30

49

635

835

16

55

75

 Листы горячекатаные

или холоднокатаные.

Закалка 960-1050оС,

вода или воздух.

Отпуск 275-350оС,

воздух. (Образцы поперечные)

Образцы

882

1078

10

Поковки. Закалка

980-1020оС, масло.

Отпуск 680-700оС, воздух.

До 1000

637

784

12

30

49

248 – 293

Поковки. Закалка

1010-1030оС, масло. Двойной отпуск 665-675оС, печь или воздух.

До 100

540

690

15

40

59

228 – 269


Механические свойства в зависимости от температуры отпуска.

Температура

испытания, оС

Предел

текучести

σ0,2

Временное

сопротив-

ление σВ

Относительное

удлинение

δ5

Относи-

тельное

сужение

попереч-

ного

сечения ψ

Ударная вязкость

 KCU, Дж/см2

Твёрдость НВ

МПа

%

Пруток. Отжиг 760-780оС, 2ч, охлаждение с печью.

Закалка 950-975оС, 1ч, масло.

300

930 – 950

1260 – 1280

16

59 – 61

78 – 95

400 – 444

400

980 – 1050

1290 – 1330

16 – 17

60 – 62

61 – 68

388 – 444

500

970 – 1000

1110 – 1200

14 – 15

60

54 – 98

363 – 388


Температура

испытания, оС

Предел

текучести

σ0,2

Временное

сопротив-

ление σВ

Относительное

удлинение

δ5

Относи-

тельное

сужение

попереч-

ного

сечения ψ

Ударная вязкость

 KCU, Дж/см2

МПа

%

Пруток. Отжиг 760-780оС, 2ч, охлаждение с печью.

Закалка 950-975оС, 1ч, масло. Отпуск 600оС, 3-6ч

При 20оС НВ 269-302

20

680 – 710

860 – 880

19 – 22

60 – 63

118 – 147

300

620 – 640

720

16

65 – 67

400

580 – 590

670 – 680

14 – 15

63 – 64

500

510

550 – 570

17 – 18

68 – 70

550

430

460

20

81

Поковки дисков диаметром 700 мм высотой 30 – 80 мм.

Отжиг с двумя переохлаждениями 200 – 230оС и 140 – 180оС.

Закалка 960 – 980оС, масло. Отпуск 640 – 670оС.

(Образцы тангенциальные). при 20оС НВ 285

20

680 – 690

870 – 890

16

52 – 55

90 – 101

200

630 – 650

780

12 – 15

47 – 53

93 – 108

300

610 – 630

730 – 760

11 – 13

50 – 53

108 – 132

400

600 – 630

730 – 750

11 – 12

45

98 – 117

500

500 – 540

560 – 610

15

54 – 56

108 – 122

600

280 – 310

330 – 340

28 – 30

83 – 84

127

Деформированное состояние. Скорость деформирования 2,5 мм/мин.

700

215

58

90

800

145

70

92

900

98

75

88

1000

59

80

90

1100

29

80

90

1200

20

80

88

1250

20

68

80


Ударная вязкость KCU, Дж/см2

Температура, оС

Лист толщиной 10 мм в состоянии поставки. Образцы

+20

-20

-40

-60

56

71

51

53

49

53

47

52

Поперечные

Продольные


Предел выносливости σ-1=451 МПа, n=107

Жаростойкость.

Среда

Температура, оС

Глубина,

 мм/год

Группа стойкости

или балл

Воздух

900

1000

0,904

2,010

Пониженно-стойкая

Малостойкая


Коррозионная стойкость.

Среда

Температура, оС

Длительность испытания, ч

Глубина коррозии, мм/год

Вода дистиллированная

Пар – воздух

300

100

50

100

0,08

0,005


Предел ползучести, МПа

Скорость ползучести,  % /ч

Температура, оС

274

2/100

450


Предел длительной прочности, МПа

Длительность, ч

Температура, оС

608 – 686

588 – 666

617

1000

2000

200

400

450


Физические свойства

Температура испытания, оС

20

100

200

300

400

500

600

700

800

900

   Модуль нормальной упругости    Е, ГПа

193

164

148

133

   Плотность ρn, кг/см3

7750

   Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м · С)

21

22

23

24

24

25

26

27

28

30

Удельное сопротивление

ρ, НОм · м

720

780

840

890

990

1040

1110

1130

1160

1170


Физические свойства

Температура испытания, оС

20-

100

20-

200

20-

300

20-

400

20-

500

20-

600

20-

700

20-

800

20-

900

20-

1000

   Коэффициент линейного

расширения   α, 10-6, 1/оС

9,8

10,6

11,8

11,0

11,1

11,3

11,0

10,7

11,4

11,5

   Удельная теплоёмкость 

 С, Дж/(кг· оС)

462


Назначение: применяется как сталь с достаточно удовлетворительными технологическими свойствами и химической, авиационной и других отраслях промышленности. Рабочие лопатки, диски, валы, втулки.

Примечание: наибольшей коррозионностойкостью обладает после закалки с высоким отпуском.

Температура начала интенсивного окалинообразования  –  800оС.

Рекомендуемая температура применения  – 400оС.

Срок работы – Длительный.

Сталь  преимущественно применяется  как коррозионно-стойкая, а  также применяется как жаропрочная.

Температура ковки, оС: начала 1250, конца 900.

Свариваемость – трудно свариваемая. Способ сварки: РДС, АрДС. Сварочные соединения в зоне термического влияния обладают пониженной стойкостью к МКК и общей коррозии, поэтому после сварки необходим отпуск при 680-700оС, в течении 30-60 мин.

Обрабатываемость резанием – в закалённом и отпущенном состоянии при НВ 330,

σВ=590 МПа,  Kυ б. ст=0,3,   Kυ тв. спл=0,4

Склонность к отпускной хрупкости –  склонна.

Сортамент, форма и размеры стали должны соответствовать требованиям:

         горячекатаной круглой – ГОСТ 2590-88;

         горячекатаной квадратной – ГОСТ 2591-88, ОСТ 14-2-205-87, отраслевого стандарта Минчермета СССР;

         кованой круглой и квадратной – ГОСТ 1133-71;

         горячекатаной и кованой полосовой – ГОСТ 4405-75;

         горячекатаной полосовой – ГОСТ 103-76;

горячекатаной шестигранной – ГОСТ 2879-88;

калиброванной круглой – ГОСТ 7417-75;

калиброванной квадратной  – ГОСТ 8559-75;

калиброванной шестигранной – ГОСТ 8560-78;

со специальной отделкой поверхности – ГОСТ 14955-77.

Характеристика материала сталь 14Х17Н2, фланцы

 

Химический состав в % материала 14Х17Н2

 

Температура критических точек материала 14Х17Н2

Ac1 = 720 ,      Ac3(Acm) = 830 ,       Ar1 = 700

 

Механические свойства при Т=20

0С материала 14Х17Н2

 

 

Физические свойства материала 14Х17Н2

 

Технологические свойства материала 14Х17Н2

 

Обозначения

Механические свойства:

Предел кратковременной прочности, [МПа]
sTПредел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5Относительное удлинение при разрыве, [ % ]
yОтносительное сужение, [ % ]
KCUУдарная вязкость, [ кДж/м2]
HBТвердость по Бринеллю, [МПа]

 

Физические свойства:

TТемпература, при которой получены данные свойства, [Град]
EМодуль упругости первого рода, [МПа]
aКоэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 200 — T ), [1/Град]
lКоэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]
rПлотность материала, [кг/м3]
CУдельная теплоемкость материала (диапазон 200 — T ), [Дж/(кг·град)]
RУдельное электросопротивление, [Ом·м]

 

Свариваемость:

Без ограниченийСварка производится без подогрева и без последующей термообработки
Ограниченно свариваемаяСварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
ТрудносвариваемаяДля получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки — отжиг

 

 

Сталь 14Х17Н2 / Ауремо

Сталь 14Х17Н2

Сталь 14Х17х3 : марка сталей и сплавов. Ниже представлена ​​систематизированная информация о назначении, химическом составе, видах припасов, заменителях, температурах критических точек, физико-механических, технологических и литейных свойствах для марки — Сталь 14Х17х3.

Общие сведения о стали 14Х17Н2

Заменитель марки
сталь 20Х17Н2.
Тип доставки Тип доставки
Круг 14×17Н2, лист 14x17n2, шестигранник 14x17n2, гайка 14x17n2, болт 14x17n2, длинные продукты, в том числе в форме: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69 . Пруток калиброванный ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Пруток полированный и слиток серебра ГОСТ 14955-77, ГОСТ 18907-73. Толстый лист ГОСТ 7350-77. Лист тонкий ГОСТ 5582-75. Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.
Применение
рабочие лопатки, диски, валы, втулки, фланцы, крепежные детали и другие детали, детали компрессорных машин, работающих на азотном газе, детали, работающие в агрессивных средах и при низких температурах.Сталь коррозионностойкая, жаростойкая мартенситоферритного класса.

Химический состав стали 14Х17х3

Химический элемент %
Кремний (Si), не более 0,8
Марганец (Mn), не более 0,8
Медь (Cu), не более 0,30
Никель (Ni) 1,5−2,5
Сера (S), не более 0.025
Титан (Ti), не более 0,2
Углерод (С) 0,11−0,17
Фосфор (P), не более 0,030
Хром (Cr) 16,0−18,0

Механические свойства стали 14Х17Н2

Термообработка в состоянии поставки Сечение, мм σ 0,2 , МПа σ B , МПа δ 5 ,% ψ, % ККУ, Дж/м 2 HB
Стержни.Закалка 975-1040°С, масло. Отпуск 275−350°С, воздух 60 835 1080 десять тридцать 49
Закалка 1000-1030°С, масло. Отпуск 620−660°С, воздух 60 635 835 шестнадцать 55 75  
Горячекатаные или холоднокатаные листы. Закалка 960-1050°С, вода или воздух. Отпуск 275−350°С, воздух (поперечные образцы) Образцы 882 1078 десять      
Поковки.Закалка 980-1020°С, масло. Отпуск 680−700°С, воздух. <1000 637 784 12 тридцать 49 248−293
Поковки. Закакла 1010-1030°С, масло. Двойной отпуск 665-675°С, печь или воздух. <100 540 690 пятнадцать 40 59 228−269
Механические свойства при повышенных температурах
t испытания, °С о 0.2 , МПа σ B , МПа δ 5 ,% ψ, % KCU, Дж/м 2
Бар. Отжиг 760-780°С, 2 ч, охлаждение в печи. Закалка 950-975°С, 1 ч, масло. Отпуск 600°С, 3−6 часов. При 20°С НВ 269−302
20 680−710 860-880 19−22 60−63 118−147
300 620-640 720 шестнадцать 65−67  
400 580-590 670-680 14−15 63−64  
500 510 550-570 17−18 68−70  
550 430 460 20 81  
Дисковые поковки диаметром 700 мм и высотой 30-80 мм.Отжиг с двумя переохлаждениями 200-230°С и 140-180°С. Закакла 960-980°С, масло. Отпуск 640-670°С (образцы тангенциальные). При 20°С НВ 285.
20 680−690 870−890 шестнадцать 52−55 90−101
200 630−650 780 12−15 47−53 93−108
300 610-630 730-760 11−13 50−53 108−132
400 600−630 730-750 11−12 45 98−117
500 500-540 560-610 пятнадцать 54−56 108−122
600 280−310 330−340 28−30 83−84 127
Деформированное состояние.Скорость деформации 2,5 мм/мин.
700   215 58 90  
800   145 70 92  
900   98 75 88  
1000   59 80 90  
1100   29 80 90  
1200   20 80 88  
1250   20 68 80  
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
t отпуска, °С о 0.2 , МПа σ B , МПа δ 5 ,% ψ, % ККУ, Дж/м 2 HB
Бар. Отжиг 760-780°С, 2 ч, охлаждение в печи. Закалка 950-975°С, 1 ч, масло.
300 930-950 1260−1280 шестнадцать 59−61 78−95 400−444
400 980−1050 1290−1330 16−17 60−62 61−68 388−444
500 970-1000 1110-1200 14−15 60 54−98 363−388
Механические свойства при испытаниях на длительную прочность
Предел ползучести, МПа Скорость ползучести, %/ч tиспытание, °С Длительная прочность, МПа Продолжительность испытаний, ч t испытания, ч
274 2/100 450 608−686 1000 400
      588−666 2000  
      617 200 450

Технологические свойства стали 14Х17Н2

Температура ковки
Начало 1250, конец 900.Секции до 350 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость
трудно свариваемые. Метод сварки РДС, АрДС. Сварные соединения в околошовной зоне имеют пониженную стойкость к МКК и общей коррозии, поэтому после сварки необходим отпуск при 680-700 С в течение 30-60 минут.
Обрабатываемость резанием
В закаленном и отпущенном состоянии при НВ 330 К υ тв.спл. = 0,4, К υ б.ст. = 0,3.
Склонность к расцеплению
наклонная

Температура критических точек стали 14Х17х3

Критическая точка °С
Ас1 720
Ас3 830
Ар1 700

Ударная вязкость стали 14Х17х3

Ударная вязкость, KCU, Дж/см 2

Состояние поставки, термическая обработка +20 -20 -40 -60
Лист 10 мм в состоянии поставки.Образцы поперечные. 56 51 49 47
Лист 10 мм в состоянии поставки. Образцы продольные. 71 53 53 52

Предел выносливости стали 14Х17Н2

Коррозионные свойства стали 14Х17Н2

Среда Температура испытания, °С Продолжительность испытания, ч Глубина, мм/год
Вода дистиллированная 300 50 0.08
Паровоздушный 100 100 0,005

Жаростойкость стали 14Х17Н2

Среда Температура, °С Глубина, мм/год Группа или балл устойчивости
Воздух 900 0,904 Пониженная устойчивость
Воздух 1000 2 010 Низкопрочный

Физические свойства стали 14Х17Н2

Температура испытания, °С 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Нормальный модуль упругости, Е, ГПа 193     164   148 133      
Плотность стали, pn, кг/м 3 7750                  
Коэффициент теплопроводности Вт/(м°С) 21 22 23 24 24 25 26 27 28 тридцать
Уд.электрическое сопротивление (p, ном. м) 720 780 840 890 990 1040 1110 1130 1160 1170
Температура испытания, °С 20−100 20−200 20−300 20−400 20−500 20−600 20−700 20−800 20−900 20−1000
Коэффициент линейного расширения (а, 10−6 1/°С) 9.8 10,6 11,8 11,0 11.1 11,3 11,0 10,7 11,4 11,5
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг°С)) 462                  

Источник: Марка сталей и сплавов

Источник: www.manual-steel.ru/14h27N2.html

Сталь 14х17н2 термическая обработка максимальная твердость. Горячекатаные и холоднокатаные стальные листы. Маркировка и расшифровка

Этот материал представляет собой коррозионностойкую жаростойкую сталь. Он относится к классу мартенситно-ферритных. Также в технической литературе можно встретить названия 1Х17х3 или ЭИ268. Это не аналоги, а другие обозначения этой марки.

Коррозионная стойкость – способность материалов сопротивляться коррозии, определяемая скоростью коррозии в данных условиях.Для оценки скорости коррозии используются как качественные, так и количественные характеристики. Изменение внешнего вида поверхности металла, изменение его микроструктуры являются примерами качественной оценки скорости коррозии.

Название металла немецкого происхождения. Именем кобольд рурские горняки назвали озорного пещерного черного карлика, который прячет руду, а вместо него проскальзывает потрясающий камень – ирис. Дело в том, что кобальтовая руда богата солями мышьяка. Кобальтовая соль дает стекло, ее голубой цвет известен уже в древнем Вавилоне и Ассирии.

Маркировка и расшифровка

Кобальтовый сплав повышает жаропрочность и значительно упрочняет сталь. Кобальт легирован Инструментальные сплавы для производства резцов, сверл и т.п. Кобальт входит в состав постоянных магнитов, окрашен наряду с хромом и ванадием. Благодаря своим магнитным свойствам сплавы кобальта нашли применение в качестве сердечников в электродвигателях и трансформаторах, а также в магнитной записи. Кремнийсодержащий кобальт является отличным материалом для высокоэффективных теплогенераторов.Он также используется в качестве источника ионизирующего излучения в реакторах.

Из стали 14Х17х3 изготавливают:

  • Фасонные и сортовые изделия,
  • лопатки, диски, валы и втулки,
  • фланцы, фитинги и крепежные детали,
  • прутки калиброванные и шлифованные,
  • запасные части к компрессорным машинам, предназначенным для работы на азотном газе,
  • серебряных монет,
  • тонкостенные и толстостенные листы,
  • полосы и кованые заготовки
  • Детали
  • , работающие с агрессивными средами и при низких температурах.

Все эти элементы используются в различных отраслях промышленности.

Лист стальной горячекатаный и холоднокатаный

Широкий ассортимент полуфабрикатов из редких и тугоплавких металлов всегда есть на складе ООО_. Экономичный вариант бронирования и подбора. Максимально удобные варианты доставки обеспечивают максимальное удобство покупателям. Мы получаем от нас огромное количество полуфабрикатов на основе кобальта, чтобы обеспечить нужный вариант решения всей комплексной производственной задачи.Титан характеризуется термостойкостью, хорошей устойчивостью к вибрации, длительным статическим нагрузкам и перепадам температуры.

Точный химический состав стали 14Х17х3

Эксплуатационные и технические характеристики изделий из этого материала, а также его химический состав прописаны в стандарте ГОСТ 5632-72. В состав сплава входит 9 элементов.

Основные из них:

Минор:

  • Кремний
  • Марганец
  • Титан
  • Углерод
  • Фосфор

Точное процентное содержание веществ вы можете увидеть в таблице и на диаграмме ниже.

Устойчив к коррозии, растворам солей, промышленному конденсату. Это легкий и очень прочный материал. Титановые сплавы привлекают надежностью, жаростойкостью, отличной коррозионной стойкостью. Титановые трубы используются в самых сложных условиях со значительными механическими нагрузками. У вас есть еще одно преимущество: на внутренних стенах нет значительных отложений. На протяжении всей эксплуатации такие трубы полностью сохраняют свои первоначальные характеристики.

Подходит для горячей или холодной прокатки.Титановые трубы могут быть как бесшовными, так и сварными. Сварные – из ленты или листового металла. Поверхность холоднокатаной и горячекатаной трубы подвергают термической обработке и поверхностному травлению. Горячая труба перед поставкой проверена на дополнительную обработку внутреннего и внешнего диаметров.

меньше 0.8

менее 0,025

Свойства стали 14Х17х3

Этот сплав имеет отличные технические характеристики. Он очень надежен и долговечен. Изделия из этого материала широко используются в различных областях современной промышленности.

Удельный вес этого металла 7750 кг/м3. Его термическая обработка осуществляется следующим образом:

Высокая стойкость к агрессивным средам газового типа, при достаточной технологичности, определяемой в технологии струйной обработки титановых труб и теплообменников.Их используют в медицине для изготовления протезов, в спорте — для простого и прочного альпинистского снаряжения. Такие трубы актуальны в нефтехимии, судостроении, геологоразведке, они отлично справляются со многими задачами, которые выходят за рамки других материалов.

Благодаря высокому электрическому сопротивлению и немагнитности они востребованы в электротехнике и приборостроении. Важным для промышленной химии является его химическая стойкость и коррозионная стойкость. Такие трубы используются в геологоразведке, подводной добыче нефти и газа.

  • закалка при температуре до 1020°С,
  • обработка масла,
  • выпуск при показаниях термометра около +700oC,
  • воздушное охлаждение.

Начальная температура ковки достигает 1250 оС, конечная температура – 900 оС. Сечение достигает 350 мм. Твердость материала HB 10 -1 = 228 – 293 МПа.

Отметки критической температуры:

  • Ас1 = 720
  • Ас3(Асм) = 830
  • Ар1 = 700

Возможна обрабатываемость в закаленном и отпущенном состоянии.Материал плохо поддается сварке, поэтому необходимо проводить сварку с предварительным подогревом и последующей термической обработкой. Следует иметь в виду, что сплав склонен к отпускной хрупкости.

Медь и магний способствуют упрочнению сплава. Марганец разрушает структуру, повышает прочность и устойчивость к коррозии. Железо и кремний в составе дюралюминия — неизбежные примеси. Железо считается вредным загрязнением, снижает прочность и пластичность.Кремний в некоторой степени сглаживает разрушительное воздействие железа. Название «дюралюминий» относится к общему техническому термину. Сплав адаптируется, прост в установке, долговечен. Хуже алюминия по коррозионной стойкости.

Для изготовления этой поверхности дюралюминия используется чистый алюминиевый порошок. Эта технология обеспечивает идеальный материал для применения в авиации. Все, что сделано из дюралюминия, делится на четыре группы. Закаленный дюралюминий. закалка достигает продвинутого уровня магния.Сплав дает повышенную жаропрочность с высоким содержанием меди и марганца. Сплав повышенной пластичности.

Технические характеристики наиболее распространенных изделий из стали 14Х17х3

стальные стержни

На первом этапе обработки закаляют маслом при температуре от +975° до +1040°С. Затем их выпускают в воздух при показаниях термометра от +275° до +350°С. На втором этапе закаливаю изделия маслом при температуре 1000°-1030°С, затем снова следует отпуск на воздухе, но уже при 620°-660°С.

Пластичность достигается пониженным содержанием меди и магния. После старения сплав становится твердым и твердым. Старение может быть естественным и искусственным. Естественное старение занимает около суток. Мастерство от дюраля до самозакалки было замечено случайно. Это стало основой для широкого применения сплава в авиационной промышленности. Строительство складов и жилых помещений, обшивка самолетов и скоростных поездов. Дюралевые сплавы обладают более высокой прочностью по сравнению с алюминием.

Высокопластичный сплав Д18, относящийся к производству заклепок. Марка В95 – экструдированные профили. Жаропрочные сплавы ВД17 и Д19 – деформируются для производства полуфабрикатов при повышенных температурах. Компания _ это неограниченный ассортимент цветных металлов, как оптом, так и в розницу с доставкой. Высокий спрос на дюралюминиевые изделия обусловлен оптимальным сочетанием цены и качества. Широкий ассортимент товаров и удобный способ заказа делают покупки у нас такими удобными.Полное соответствие всей продукции требованиям нормативной документации и наличие сертификатов качества на каждый вид продукции гарантирует постоянную надежную работу заказанных материалов.

Такие стержни имеют сечение до 60 мм. Их условный предел текучести варьируется от 635 МПа до 835 МПа. Максимальная прочность на растяжение составляет 1080 МПа. Относительное удлинение после разрыва колеблется от 10 до 16 %, сужение — от 30 до 55 %.

Горячекатаные и холоднокатаные стальные листы

Закаляются в воде или на воздухе при температуре 960°-1050°С.Поперечные образцы закалены на воздухе при 275—350°С.

Стабильно высокое качество полуфабрикатов определяет неизменное доверие наших клиентов. Принимает плоские, виноградные сорта, прокатные профили, непрерывнолитые полуфабрикаты – в широком ассортименте. Такие качества, как коррозионная стойкость алюминия, малый удельный вес, делают его незаменимым в производстве современных автомобилей. Соблюдайте стандарты гигиены и справедливости, действующие в настоящее время в пищевой промышленности. Хорошая проводимость и отсутствие магнетизма делают его популярным в электротехнике.

V В быту, в строительстве, интерьере используется благодаря своей легкости, эстетичности, отличной обрабатываемости. Алюминий — легкий и гибкий металл. Поверхностная эпоксидная пленка обеспечивает превосходную коррозионную стойкость. В отличие от других цветных металлов, он очень недорогой и обладает отличными структурными свойствами. Высокая электропроводность, неинтрузивность, достаточная удельная прочность позволяют ему занять достойное место среди конструкционных материалов в современной промышленности.

Условный предел текучести этих листов 882 МПа.Прочность на растяжение достигает 1078 МПа. Относительное удлинение после разрыва составляет около 10%, при этом сужения не происходит.

Стальные поковки

Производство этих деталей осуществляется двумя способами.

Первый:

Изделие закалено маслом при температуре 980° – 1020°С и отпущено на воздухе при 680° – 700°С. При этом его сечение может достигать до 1000 мм. Предел текучести составляет 637 МПа. Временное сопротивление растяжению – 784 МПа. Относительное удлинение после разрыва достигает двенадцати процентов, а часть сужается до 30%.

Эстетичный внешний вид, долговечность, надежность, приемлемая цена – делают его востребованным во многих отраслях промышленности. Важно, чтобы его можно было использовать снова после утилизации. Алюминиевый прокат по сравнению со стальными сплавами теряет жаростойкость и прочность. Обладает низкой усталостной прочностью, что снижает надежность сборки.

Допустимая стоимость алюминиевого проката, размерные ряды и широкий ассортимент продукции позволяет каждому покупателю выбрать, а затем и товар, максимально отвечающий всем требованиям.Высокое качество изготовления и полное соответствие продукции требованиям нормативной документации и поставки ГОСТов – важнейший критерий приверженности нашей компании к обслуживанию клиентов. Точный химический состав и проверенная технология производства обеспечивают надежную работу продукта.

Второй:

Поковка закалена маслом при 1000° – 1030°С. Затем ее ждет двойной отпуск в печи или на воздухе при температуре от 665° до 675°С.Сечение таких деталей достигает 100 мм. Предел текучести условно достигает 540 МПа. Прочность на растяжение – 690 МПа. Удлинение после разрыва может достигать до 15%, а сужение до 40%.

Изобретение относится к термической обработке стали, применяемой для изготовления тяжелонагруженных деталей судового машиностроения, воспринимающих значительные разнонаправленные динамические нагрузки, например крепежных изделий, поковок. Для повышения пластических характеристик и ударной вязкости способ включает нагрев стали под закалку при температуре 1040-1050°С, охлаждение в масле, двукратный отпуск с охлаждением в воде после каждого отпуска, а также нагрев при первом отпуске. на выходе при температуре 600-610°С.2 таб., 1 пр.

Все данные о производительности соответствуют заявленному качеству и доступным ценам и являются удобным способом предоставления дополнительного плюса при работе с нами. Бериллий — легкий карбид с атомным номером. Он используется для изготовления деталей космических ракет. В порошкообразном виде очень токсичен. Но в состоянии больших сегментов это относительно безобидно. Похоже на простой керамический оксид бериллия.

Плохо взаимодействует как с электричеством, так и с теплом, поэтому используется в качестве электрического изолятора.По своим химическим свойствам его алюминий подобен алюминию магния, принадлежащему к той же группе, и имеет такое же значение. Металлический бериллий не очень активен в стандартной конструкции. Не реагирует с водородом в твердом состоянии, водой и паром даже при температуре красного каления. Бериллий легко растворяется в разбавленных минеральных кислотах. Однако азотная кислота, концентрированная в холодной кислоте, заражает их.

Изобретение относится к технологии термической обработки и предназначено для термической обработки деформируемой коррозионностойкой стали 14Х17х3, используемой в судостроении для изготовления тяжелонагруженных деталей, воспринимающих значительные разнонаправленные динамические нагрузки, например, крепежных изделий, поковок.

Вытесняет водород из гидрированного щелочного раствора, превращая его в гидроксид. Без бериллия не могут обойтись атомная энергетика, лазерная и рентгеновская техника, горнодобывающая техника, сплавы, аэрокосмическая промышленность. Этот металл незаменим при производстве рулевых систем и теплозащитных экранов. Сплавы на основе бериллия легкие, твердые и устойчивы к термоциклированию за один раз. Жидкое кислородное взрывчатое вещество на основе бериллия используется в производстве взрывчатых веществ.

Обладает превосходными механическими свойствами и химической стойкостью.В результате возможно его использование в промышленности и художественном литье. По своим механическим свойствам выделяют бронзовые бронзы. Они не просыпаются, поэтому их часто используют для работы в потенциально взрывоопасных средах.

Известны способы термической обработки стали 14Х17х3, различные технологические приемы и решения по процедурам нагрева, выдержки и охлаждения, которые нашли широкое промышленное применение в серийном производстве общетехнических изделий. Однако они не обеспечивают требуемый уровень механических характеристик.

Известен способ термической обработки изделий из стали 14Х17х3 (ГОСТ 5949-75) «Стали сортовые и калиброванные коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаростойкие», включающий закалку в масло в интервале температур 1000-1030°С. С, с последующим высоким отпуском в интервале температур 620-660 °С и охлаждением на воздухе. Однако он не обеспечивает однородного комплекса свойств в направлении вдоль и поперек волокон деформации, регулируя только значения механических свойств поперек волокон деформации.Известное техническое решение находит промышленное применение при термической обработке проката, используемого в судостроении для изготовления из него деталей в процессе последующей перековки проката.

Широкий ассортимент высококачественной продукции на складе. Санкт-Петербург и Центральная Европа предлагают доступность товара и оперативность доставки. Вы можете легко купить товары у поставщиков металлического бериллия. Цена металлического бериллия зависит от количества заказа и дополнительных условий предложения.

Если вы покупаете металлический бериллий оптом, вам будут предоставлены специальные скидки. Купить дешевую металлическую цену бериллия. Вся продукция сертифицирована. Качество обеспечивается строгим соблюдением технологии производства. Вы можете легко купить металлический бериллий у нас, чтобы присоединиться к вам. Заказать услугу обратного звонка. Наши руководители всегда готовы оказать квалифицированную помощь. Купите бериллий в одно мгновение.

Недостатком известного способа является то, что он обеспечивает более низкую ударную вязкость, которая определяется содержанием в стали δ-феррита.Наибольшей ударной вязкостью обладает сталь, практически не содержащая δ-феррита; несколько ниже – для сталей мартенситно-ферритного класса, содержащих δ феррита более 40 %; наименьшая ударная вязкость стали с содержанием δ феррита в пределах 10-20%.

Если нужного вида товара нет в наличии, мы можем изготовить его по индивидуальным размерам одним заказом. Кобальт относится к тяжелым металлам. На фото Кобальт представляет собой голубовато-серый блестящий слиток. Этот элемент содержит более 30 минералов.Получают его в основном из никелевых руд, обрабатывая растворы серной кислоты или аммиака.

Наиболее важными механическими свойствами этого металла являются следующие параметры. Следует отметить, что этот металл является ферромагнетиком, и это свойство определяет одну из важнейших областей его применения. В первую очередь это сердечники электродвигателей и трансформаторов. Кроме того, при изготовлении постоянных магнитов.

В качестве прототипа предложен способ термической обработки штамповок коленчатых валов из стали мартенситно-ферритного класса 14Х17х3, включающий закалку в масло с температуры 970-1020°С и последующий двукратный высокотемпературный отпуск, первый и второй отпуск проводят при температуре 620-670°С с охлаждением после каждого отпуска в воде или масле, при этом первый отпуск проводят в течение 4.5-5 часов, а второй праздник 3,5-4,5 часа. Однако способ по прототипу не обеспечивает высоких пластических характеристик и ударной вязкости. Указанные недостатки устраняются предлагаемым техническим решением. Задачей изобретения является повышение качества тяжелонагруженных деталей. Технический результат – повышение пластических характеристик и ударной вязкости, наиболее важных для тяжелонагруженных деталей.

Данный технический результат достигается тем, что в способе термической обработки деформируемой коррозионностойкой стали 14Х17х3, включающем нагрев под закалку, охлаждение в масле, двукратный отпуск с охлаждением после каждого отпуска в воде, нагрев под закалку проводят при температура 1040-1050°С, нагрев в первый отпуск – при температуре 600-610°С.При этом время выдержки при твердении составляет 3 часа, время выдержки при первом отпуске 4,5-5 часов, при втором отпуске 3,5-4,5 часа, как и в прототипе, температура второго отпуска составляет диапазон, принятый в прототипе (620- 670°С), в предлагаемом способе 640-660°С. Технический результат достигается за счет выбора узкого диапазона температур при закалке и первом отпуске. После охлаждения от температуры закалки до комнатной температуры в структуре образуется мартенсит и сохраняется некоторое количество мягких структурных составляющих δ феррита.Проведение высокого отпуска при указанной температуре приводит к распаду мартенсита на ферритно-карбидную смесь, обеспечивающую стабильное состояние отпущенной мартенситной составляющей.

Способ осуществляют следующим образом.

Заготовки вырезают из прутков стали 14Х17х3, помещают в печь с выдвижным подом и подвергают термической обработке по предлагаемому режиму. После термической обработки из заготовок изготавливают образцы для механических испытаний.

Пример реализации метода.

От стального прутка 14Х17х3 (химический состав приведен в таблице 1) диаметром 80 мм был взят отрезок 1,5 м, из которого резаком вырезаны заготовки для термической обработки. Заготовки вырезались в соответствии с требованиями ГОСТ 7564-97: продольные – бруски сечением 25×25 мм, поперечные – шайбы толщиной 20 мм. Вырезанные заготовки подвергались термообработке по разным режимам: при средних, минимальных, максимальных и запредельных значениях параметров. Оптимальным был признан следующий режим: закалка при 1040°С в течение 3 часов, охлаждение в масле, нагрев при первом отпуске при температуре 610°С, выдержка 4 часа.5 часов, охлаждение в воде, нагрев при втором отпуске при 650°С в течение 3,5 часов, охлаждение в воде. Обработанные образцы подвергали механическим испытаниям (результаты приведены в таблице 2). Определение ударной вязкости проводили при нормальной температуре по ГОСТ 9454-78; испытания образцов на растяжение проводились по ГОСТ 1497-84; склонность к межкристаллитной коррозии определяли по ГОСТ 6032-2003 методом АМ на продольных и поперечных пластинах.Склонность к межкристаллитной коррозии отсутствовала; содержание δ-феррита определяли методом Розиваля на поперечных шлифах и составило 0,1 %.

В примерах температура нагрева под закалку была изменена и принята равной 1030, 1040, 1050, 1060°С с выдержкой 3 часа, нагрев при первом отпуске до 610°С в течение 4,5 часов, при вторая 650°С в течение 3,5 часов, охлаждение в воде. При температуре нагрева под закалку 1030°С свойства на образцах были нестабильны, то же самое наблюдалось при нагреве до 1060°С.Вероятно, это связано с неполным распадом мартенсита. Температуру нагрева изменяли при первом отпуске: 590, 600, 610, 620°С, выдержка 4,5 часа, охлаждение в воде. Температуру второго отпуска принимали 650°С, выдержка 3,5 часа, охлаждение в воде. Температура застывания 1040-1050°С 3 часа. При температуре первого отпуска 590°С не весь мартенсит распался на ферритно-карбидную смесь и механические характеристики снизились. При температуре первого отпуска 620°С свойства были такими же, как и при 610°С, поэтому нагрев до этой температуры экономически нецелесообразен.

Как видно из таблицы 2, пластические характеристики и ударная вязкость после обработки по предлагаемому способу выше, чем у прототипа. Значения δ в и δ 0,2 практически соответствуют значениям прототипа. Испытания проводились в производственных условиях и подтвердили промышленную применимость метода.

Таблица 1
марка стали Полуфабрикаты Химический состав, % мас.
С Мн Си Кр Ni Р С
ГОСТ 5632-72 0,11-0,17 0,8 0,8 16-18 1,5-2,5 0,025 0,030
14X17h3 0,12
14X17h3 аренда 0,52 0,56 16,0 2,2 0,022 0,011
Таблица 2.
⌀ прокат, мм Метод обработки Механические свойства, не ниже Тип образца
δ, % ψ, % ККУ, МДж/м 2
от 60 до 100 Известный 12 43 38-52
Прототип
80 Предлагаемый 17,5 45,8 Продольный
14,3 43,2 83 поперечный

Способ термической обработки деформируемой коррозионностойкой стали 14Х17х3, включающий нагрев под закалку, охлаждение в масле, двукратный отпуск с охлаждением в воде после каждого отпуска, отличающийся тем, что нагрев под закалку проводят при температуре 1040 -1050°С, а нагрев при первом отпуске – при температуре 600-610°С.

Аналогичные патенты:

Изобретение относится к восстановлению крупногабаритного азотированного коленчатого вала из стали или чугуна с шаровидным графитом, получившего в процессе эксплуатации задиры одной или нескольких шеек, имеющих полость.

Изобретение относится к способам упрочнения изделий и может быть использовано преимущественно в машиностроении для индукционной закалки таких изделий, как оси, валы со сложной конфигурацией упрочняемых участков в местах выхода пазов, пазов, лысок и т.п.


цена от поставщика Электровек-сталь / Evek

Функция

Сталь нержавеющая

14Х27Н2 (ЭИ268) представляет собой сложнолегированный нержавеющий сплав мартенситного класса. Доля проката при 20°С 7,75 г/см3. Высококачественная сталь позволяет использовать его в сложных промышленных условиях. В его составе 16-18 % хрома и 1,5-2,5 % никеля, 0,8 % марганца и кремния, 0,3 % меди и 0,2 % титана, углерода 0,11-0,17 % и тысячных долей процента фосфора и серы.Хром и никель для защиты поверхностных структур от влажной коррозии и коррозионного растрескивания обеспечивают устойчивость к межкристаллитной коррозии. Добавки кремния, марганца, титана дополнительно улучшают технологичность и производительность.

Процентный состав марки 14Х27Н2 (ГОСТ 5632-72)

С Си Медь Мн Ni Кр Р С Ти Fe
0,11−0,17 ≤0,8 ≤0.3 мм ≤0,8 1,5−2,5 16−18 ≤0,03 ≤0,025 ≤0,2 основа

Механические свойства проката

Ассортимент ГОСТ σ Ин о Т ККУ Термическая обработка
Стержень Ø 60 5949−75 1080 835 490 Закалка 975 — 1040 o C воздушное охлаждение
Стержень Ø 60 5949−75 835 635 750 Закалка 1000 — 1030 o С, охлаждение масла.Лист 620 — 660 o С, охлаждение воздушное
Поковка ≤ 1000 мм 25 054−81 686 539 490-590 Закалка 980—1020 o С, масло, отпуск 680—700 o С, охлаждение воздухом,

σ В предел кратковременной прочности;

σ T — предел текучести при остаточной деформации.

Катанка, проволока и круг из сплава 14Х27Н2 обладают исключительной коррозионной стойкостью и долговечностью, обладают высокой пластичностью и обрабатываемостью.Проволока изготавливается по ЦМТУ 664-41, катанка — по ГОСТ 1525-53. Катанка, проволока и круг из стали 14Х27Н2, устойчивые в контакте с агрессивными и нейтральными солями щелочей, пресной и морской водой, поэтому используются в деталях устройства для получения соли.

Использовать

Катанка, проволока и элементы из этого сплава используются для изготовления различных технических деталей в различных областях. Такие детали жаропрочны, не подвержены деформации при высоких температурах в среде, насыщенной кислородом, не обладают сильными магнитными свойствами, успешно противостоят образованию ржавчины.Используется в химической, нефтяной, пищевой и медицинской промышленности. Изделия 14Х27Н2 выпускаются по цене, которая несколько превышает среднюю стоимость нержавеющей стали, однако надежность и долговечность материала оправдывают все затраты. Сталь 14Х27Н2 успешно применяется для изготовления крепежных деталей, фланцев, валов, дисков, втулок насосов и компрессоров, работающих в агрессивных средах, а также в составе биметаллов, на поверхность которых наносится газометрическое специальное покрытие.

Поставка

Вся продукция 14Х27Н2 сертифицирована.В техническую документацию включены данные о химическом составе, предельном процентном содержании примесей; механические качества изделий. У нас можно купить оптом любые полуфабрикаты для крупносерийного производства. Мы также предлагаем оптимальные условия для розничных клиентов. Высокий уровень обслуживания и скорость обслуживания – лицо нашей компании.

Купить по лучшей цене

Копание

ООО «Электровент-сталь» предлагает неограниченный ассортимент сплавов нержавеющей стали высочайшего качества.Предлагаем сплавы специального назначения по лучшей цене со складов в Украине и России. Если вас заинтересовало наше предложение, обратитесь в ближайший офис. Квалифицированные специалисты предоставят всю необходимую информацию относительно продукции, ценового диапазона, условий реализации. Стоимость товара зависит от параметров товара и дополнительных условий доставки.

Купить Труба сплав 14х27н2 по доступной цене от поставщика Электровек-сталь / Evek

Состав и свойства

Сталь марки 14х27Н2 (ЭИ268) является сложнокоррозионным хромоникелевым сплавом мартенситоферритного класса.В его состав входят 16-18 % хрома, 1,5-2,5 % никеля, 0,8 % марганца и кремния, 0,3 % меди и 0,2 титана, 0,11-0,17 % углерода и тысячные доли процента фосфора и серы. Удельный вес проката при 20°С 7,75 г/см³. Трубы из этих марок сплава обладают исключительной коррозионной стойкостью, высшими показателями прочности на растяжение, пластичностью и достаточной технологичностью.

Процент марки 14х27Н2 (ГОСТ 5632-72)

С Си Медь Мн Ni Кр Р С Ти Fe
0,11−0,17 ≤0,8 ≤0,3 ≤0,8 1.5−2,5 16−18 ≤0,03 ≤0,025 ≤0,2 основа

Механические свойства полуфабрикатов

Ассортимент ГОСТ о В о Т 5 д закалка
Стержень Ø 60 5949−75 1080 835 490 Отпуск 975 — 1040 o C воздушное охлаждение
Стержень Ø 60 5949−75 835 635 750 Закалка 1000 — 1030 o C, охлаждающее масло.Праздники 620—660 o C, охлаждение воздушное
Поковки ≤ 1000 мм 25 054−81 686 539 490-590 Закалка 980 — 1020 o C, масло, отпуск 680 — 700 o C, охлаждение воздушное,
толстолистовой 7350−77 1080 885   Закалка и отпуск

σ — предел кратковременной прочности;

σ T  — предел текучести по остаточной деформации.

Качество и использование труб

Трубы из сплава

широко востребованы в различных сферах человеческой деятельности. Они термостойки, не подвергаются деформации при высокой температуре в среде, богатой кислородом, не обладают сильными магнитными свойствами. Трубы из стали успешно противостоят ржавчине, широко применяются в судостроении, химической, нефтяной, пищевой, медицинской промышленности. Их выпускают по цене, которая несколько превышает среднюю стоимость нержавеющей стали, однако надежность и долговечность изделий оправдывают все затраты.Сталь 14х27Н2 успешно применяется в качестве конструкционного материала для изготовления дисков, валов, втулок насосов и компрессоров, работающих в агрессивных средах. Трубы востребованы при строительстве парогенераторов на электростанциях, а также при производстве соли.

Поставка

Вся представленная продукция марки 14х27Н2 сертифицирована. В техническую документацию включают данные о химическом составе, предельном процентном содержании примесей; механические свойства изделий.У нас можно купить оптом любые полуфабрикаты для крупных производств. Мы также предлагаем оптимальные условия для розничных клиентов. Высокий уровень сервиса и оперативность обслуживания – лицо нашей компании.

Купить по лучшей цене

На сайте ООО «Электровек-сталь» отражена самая актуальная информация о приобретении нержавеющих сплавов, доступная на сегодняшний день. Опытные менеджеры, которые всегда на связи, готовы дать высококвалифицированную консультацию по любым текущим вопросам. Реализуем полуфабрикаты цветные и редкие по выгодной цене.Продукция производится на самом современном оборудовании и соответствует требованиям ГОСТа и международным стандартам качества. Постоянные клиенты получают дисконтную систему скидок.

(PDF) Сварка трением крепежных изделий из аустенитной стали

сварных соединений сталей 12Х18х20Т и 14Х17х3 формируется после термической обработки

(улучшение).

5. Разработана технология сварки трением, позволяющая изготавливать болты

, соответствующие требованиям нормативных документов.

6. Внедрение разработанной технологии в производство позволит предприятию

получить экономию материалов, энергоресурсов, режущего инструмента и снизить технологические

затраты на изготовление болтов.

Ссылки

1. M. Kimura, K. Ohara, M. Kusaka, K. Kaizu, K. Hayashida, Journal of Advanced

Процессы присоединения, 2, статья 100028 (2020)

2. L. Bingwang, С. Цинюй, Ю. Ликунь, Л. Чунян, Дж. Пан, Г. Чен, Журнал

Производственные процессы, 56, 643-655 (2020)

3.Дипеш В., Пурушотаман А.В., Мутукумаран С., Састикумар Д., Материалы

Сегодня: Труды, 27(3), 2286-2292 (2020)

4. Никифоров Р., Медведев А., Тарасенко Е., А

Science and Technology Review, 8, 50-53 (2015)

5. Ю. Полетаев, В. Полетаев, В. Щепкин, Сварочное производство, 6, 44-49 (2020)

6. М. Р. Келли, С. Р. Шмид, Д. С. Адамс, Дж. Флетчер, Р. Херд, Journal of

Manufacturing Processes, 39, 26-39 (2019)

7.В. Дипеш, А. В. Пурушотаман, С. Мутукумаран, Д. Састикумар, Материалы

Сегодня: Труды, 27 (3), 2218-2224 (2020)

8. П. Гэн, Г. Цинь, Дж. Чжоу, З. 9. Ю. Полетаев, В. Полетаев, В. Щепкин, Сварочное производство, 7, 13-18 (2018)

doi: 10.1016/j.ijmecsci.2019.01.014

10. К. Сринивасан, С. Сентил Кумаран, Materials Today: Proceedings, 22(4), 2266-2273

(2020) doi: 10.1016/j.matpr.2020.03.347

11. I. Bhamji, M. Preuss, LP Threadgill, RJ Moat, AC Addison, MJ Peel, Materials

Science and Engineering: A, 528, 680-690 (2010)

12. Х. Ма, Г. Цинь, П. Гэн, Ф. Ли, С. Мэн, Б. Фу, Journal of Materials Processing

Technology, 227, 24-33 (2016) doi: 10.1016/j. jmatprotec.2015.08.004

13. Кумар С.С., Муруган Н., Рамачандран К.К., International Journal of Refractory

Metals and Hard Materials, 58, 196-205 (2016)

14.Р. Павентан, П.Р. Лакшминараянан, В. Баласубраманян, Journal of Iron and Steel

Research, International, 19, 66-71 (2012)

15. Р. Виниченко, М. Качоровски, Материалы и дизайн, 34, 444- 451 (2012) doi:

10.1016 / J.matdes.2011.08.038

E3S Сеть конференций 210, 08012 (2020)

ISTSE-2020

htstps://doi.org/10.1051/e3sconf/202021008012

7

Ионно-плазменное азотирование как один из современных методов поверхностного упрочнения материалов.Технологические возможности ионного азотирования при упрочнении изделий из конструкционных и инструментальных сталей Стали для холодной обработки давлением


Ярлык http://bibt.ru

Иногда этот процесс называют ионизацией или азотированием в плазме тлеющего разряда. Суть этого метода заключается в том, что в герметичной емкости создается разреженная азотсодержащая атмосфера. Для этой цели можно использовать чистый азот, аммиак или смесь азота и водорода. Внутри контейнера размещены азотированные детали, которые подключаются к отрицательному полюсу источника постоянного напряжения.Они играют роль катода. Стенка контейнера служит анодом. Между катодом и анодом включают высокое напряжение (500-1000 В). В этих условиях происходит ионизация газа. Образовавшиеся положительно заряженные ионы азота устремляются к отрицательному полюсу – катоду. Электрическое сопротивление газовой среды вблизи катода резко возрастает, в результате чего почти все напряжение, подаваемое между анодом и катодом, приходится на сопротивление вблизи катода, на расстоянии нескольких миллиметров от него.Это создает очень высокую напряженность электрического поля вблизи катода.

Ионы азота, попадая в эту зону высокого напряжения, разгоняются до больших скоростей и, сталкиваясь с деталью (катодом), внедряются в ее поверхность. При этом высокая кинетическая энергия, которой обладали ионы азота, преобразуется в тепловую энергию. В результате деталь за короткое время, примерно 15–30 мин, нагревается до температуры 470–580°С, при которой азот диффундирует в глубь металла, т. е. происходит процесс азотирования.Кроме того, при столкновении ионов с поверхностью детали ионы железа выбиваются с ее поверхности. Благодаря этому поверхность очищается от оксидных пленок, препятствующих азотированию. Это особенно важно для азотирования коррозионно-стойких сталей, в которых такая пассивирующая пленка очень трудно удаляется обычными методами.

Ионное азотирование имеет следующие преимущества перед печным азотированием:

1) сокращение общей продолжительности процесса в 1,5-2 раза;

2) возможность управления процессом с целью получения азотированного слоя с заданными свойствами;

3) меньшая деформация деталей за счет равномерного нагрева; 4) возможность азотирования коррозионностойких сталей и сплавов без дополнительной депассивирующей обработки.

Азотирование, при котором поверхностный слой стального изделия насыщается азотом, сравнительно недавно стало применяться в промышленных масштабах. Такой метод обработки, предложенный к использованию академиком Н.П. Чижевского, позволяет улучшить многие характеристики изделий из стальных сплавов.

Суть технологии

Азотирование стали по сравнению с таким популярным методом обработки этого металла, как науглероживание, имеет ряд существенных преимуществ.Именно поэтому эту технологию стали использовать как основной способ улучшения качественных характеристик стали.

При азотировании стальное изделие не подвергается значительным термическим воздействиям, при этом твердость его поверхностного слоя значительно возрастает. Важно, чтобы размеры азотированных деталей не менялись. Это дает возможность применять данный способ обработки для стальных изделий, уже закаленных с высоким отпуском и отшлифованных до необходимых геометрических параметров.После азотирования или азотирования, как часто называют этот процесс, сталь можно сразу же подвергнуть полировке или другим методам отделки.

Азотирование стали заключается в том, что металл подвергают нагреву в среде, характеризующейся повышенным содержанием аммиака. В результате такой обработки происходят следующие изменения с поверхностным слоем металла, насыщенным азотом.

  • За счет того, что увеличивается твердость поверхностного слоя стали, улучшается износостойкость детали.
  • Увеличивается усталостная прочность изделия.
  • Поверхность изделия становится устойчивой к коррозии. Такая устойчивость сохраняется при контакте стали с водой, влажным воздухом и паровоздушной средой.

Проведение азотирования позволяет получить более стабильные показатели твердости стали, чем при науглероживании. Так, поверхностный слой изделия, подвергшегося азотированию, сохраняет свою твердость даже при нагреве до температуры 550–600°С, а после цементации твердость поверхностного слоя может начать снижаться даже при нагреве изделия. выше 225°С.Прочностные характеристики поверхностного слоя стали после азотирования в 1,5–2 раза выше, чем после закалки или науглероживания.

Как протекает процесс азотирования?

Металлические детали помещаются в герметичный муфель, который затем устанавливается в печь азотирования. В печи муфель с деталью нагревают до температуры, обычно находящейся в пределах 500–600°С, а затем некоторое время выдерживают при этом температурном режиме.

Для образования внутри муфеля рабочего тела, необходимого для протекания азотирования, в него под давлением подается аммиак.При нагревании аммиак начинает разлагаться на составляющие его элементы, этот процесс описывается следующей химической формулой:

2NH 3 → 6H + 2N.

Выделяющийся при такой реакции атомарный азот начинает диффундировать в металл, из которого изготовлена ​​заготовка, что приводит к образованию на его поверхности нитридов, отличающихся высокой твердостью. Для закрепления результата и предотвращения окисления поверхности детали муфель вместе с изделием и продолжающим оставаться в нем аммиаком медленно охлаждают вместе с печью азотирования.

Слой азота, образующийся на поверхности металла при азотировании, может иметь толщину в пределах 0,3–0,6 мм. Этого вполне достаточно, чтобы придать изделию требуемые прочностные характеристики. Сталь, обработанная по данной технологии, не может подвергаться никаким дополнительным методам обработки.

Процессы, происходящие в поверхностном слое стального изделия при его азотировании, достаточно сложны, но уже хорошо изучены специалистами металлургической промышленности.В результате таких процессов в структуре обрабатываемого металла образуются следующие фазы:

  • твердый раствор Fe 3 N, характеризующийся содержанием азота в пределах 8–11,2 %;
  • твердый раствор Fe 4 N, содержащий 5,7–6,1% азота;
  • В α-железе образовалось
  • растворов азота.

Дополнительная α-фаза в структуре металла образуется, когда температура азотирования начинает превышать 591°. В момент, когда степень насыщения данной фазы азотом достигает своего максимума, в структуре металла образуется новая фаза.Эвтектоидный распад в структуре металла происходит, когда степень его насыщения азотом достигает уровня 2,35 %.

Клапаны высокотехнологичных двигателей внутреннего сгорания должны подвергаться процессу азотирования

Факторы, влияющие на азотирование

Основными факторами, влияющими на азотирование, являются:

  • температура, при которой выполняется такая технологическая операция;
  • давление газа, подаваемого на муфель;
  • продолжительность выдержки детали в печи.

На эффективность такого процесса также влияет степень диссоциации аммиака, которая, как правило, находится в пределах 15–45%. С повышением температуры азотирования твердость образующегося слоя снижается, но ускоряется процесс диффузии азота в структуру металла. Снижение твердости поверхностного слоя металла при его азотировании происходит за счет коагуляции нитридов легирующих элементов, входящих в его состав.

Для ускорения процесса азотирования и повышения его эффективности используется двухстадийная схема его проведения. Первую стадию азотирования при использовании такой схемы проводят при температуре не выше 525°. Это позволяет придать поверхностному слою стального изделия высокую твердость. Для выполнения второго этапа процедуры деталь нагревают до температуры 600–620°С, при этом глубина азотированного слоя достигает необходимых значений, а сам процесс увеличивается почти в два раза.Твердость поверхностного слоя стального изделия, обработанного по данной технологии, не ниже аналогичного показателя изделий, обработанных одноступенчатым способом.

Типы азотированных сталей

Как углеродистые, так и характеризующиеся содержанием углерода в пределах 0,3–0,5% могут быть переработаны по технологии азотирования. Максимальный эффект при использовании такой технологической операции может быть достигнут, если ей подвергать стали, в химический состав которых входят легирующие элементы, образующие твердые и жаропрочные нитриды.К таким элементам, в частности, относятся молибден, алюминий, хром и другие металлы с аналогичными характеристиками. Стали, содержащие молибден, не подвержены такому негативному явлению, как отпускная хрупкость, которая возникает при медленном охлаждении стального изделия. После азотирования стали различных марок приобретают твердость:

Легирующие элементы в химическом составе стали повышают твердость азотированного слоя, но при этом уменьшают его толщину.Наиболее активное влияние на толщину азотированного слоя оказывают такие химические элементы, как вольфрам, молибден, хром и никель.

В зависимости от области применения изделия, подвергаемого процедуре азотирования, а также от условий его эксплуатации рекомендуется применять для такой технологической операции определенные марки стали. Итак, в соответствии с технологической задачей, которую необходимо решить, специалисты советуют использовать для азотирования изделия из следующих марок стали.
38Х2МЮА

Это сталь, которая после азотирования имеет высокую твердость внешней поверхности. Алюминий, содержащийся в химическом составе такой стали, снижает сопротивление деформации изделия, но в то же время способствует повышению твердости и износостойкости его наружной поверхности. Исключение алюминия из химического состава стали позволяет создавать из нее изделия более сложной конфигурации.

40X, 40HFA

Эти легированные стали используются для изготовления деталей, используемых в станкостроении.

30х4М, 38ХГМ, 38ХНМФА, 38ХН3МА

Эти стали применяются для производства изделий, подвергающихся в процессе эксплуатации частым циклическим изгибающим нагрузкам.

30Х3МФ1

Из этого стального сплава изготавливают изделия, к точности геометрических параметров которых предъявляются высокие требования. Для придания большей твердости деталям из этой стали (в основном это детали топливной аппаратуры) в ее химический состав может быть добавлен кремний.

Технологическая схема азотирования

Для выполнения традиционного газового азотирования, инновационного плазменного азотирования или ионного азотирования заготовка подвергается ряду технологических операций.

Подготовительная термическая обработка

Такая обработка заключается в закалке изделия и его высоком отпуске. Закалка в рамках этой процедуры осуществляется при температуре около 940°, при этом охлаждение заготовки осуществляется в масле или воде. Последующий отпуск после закалки, происходящий при температуре 600—700°, позволяет наделить обрабатываемый металл твердостью, при которой он легко поддается резке.

Механическая реставрация

Эта операция заканчивается ее шлифовкой, позволяющей довести геометрические параметры детали до требуемых значений.

Защита частей изделия, не требующих азотирования

Такую защиту осуществляют путем нанесения тонкого слоя (не более 0,015 мм) олова или жидкого стекла. Для этого используется технология электролиза. Пленка этих материалов, образующаяся на поверхности изделия, не позволяет азоту проникнуть в его внутреннюю структуру.

Само азотирование

Подготовленный продукт подвергается обработке в газовой среде.

Отделка

Этот этап необходим для того, чтобы довести геометрические и механические характеристики изделия до требуемых значений.

Степень изменения геометрических параметров детали при азотировании, как указывалось выше, очень мала и зависит от таких факторов, как толщина поверхностного слоя, насыщаемого азотом; температурный режим процедуры. Гарантировать практически полное отсутствие деформации заготовки позволяет более совершенная технология – ионное азотирование. При выполнении ионно-плазменного азотирования стальные изделия подвергаются меньшему термическому воздействию, благодаря чему их деформация сводится к минимуму.

В отличие от инновационного ионно-плазменного азотирования, традиционное азотирование можно проводить при температуре до 700°С. Для этого может использоваться сменный муфель или встроенный в отопительную печь муфель. Использование сменного муфеля, в который заготовки загружаются заранее, перед установкой в ​​печь, позволяет значительно ускорить процесс азотирования, но не всегда является экономически выгодным вариантом (особенно в тех случаях, когда обрабатываются крупногабаритные изделия). ).

Типы рабочей среды

Для проведения азотирования можно использовать различные типы сред.Наиболее распространенной из них является газовая среда, состоящая из 50 % аммиака и 50 % пропана или аммиака и эндогаза, взятых в тех же пропорциях. Процесс азотирования в такой среде осуществляется при температуре 570°. При этом изделие подвергается воздействию газовой среды в течение 3 часов. Азотированный слой, созданный с использованием такой рабочей среды, имеет небольшую толщину, но высокую прочность и износостойкость.

В последнее время широкое распространение получил метод ионно-плазменного азотирования, которое проводят в азотсодержащей разрядной среде.

Ионно-плазменное азотирование – взгляд “изнутри”

Отличительной особенностью ионно-плазменного азотирования, которое также называют обработкой тлеющим разрядом, является то, что заготовка и муфель подключаются к источнику электрического тока, при этом заготовка выступает в роли отрицательно заряженного электрода, а муфель в роли положительно заряженного электрода. заряженный один. В результате между деталью и муфелем образуется ионный поток – своеобразная плазма, состоящая из N 2 или NH 3 , за счет которой обрабатываемая поверхность не только нагревается, но и насыщается необходимым количеством азота.

Кроме традиционного и ионно-плазменного азотирования процесс насыщения поверхности стали азотом может осуществляться в жидкой среде. В качестве рабочего тела, имеющего температуру нагрева около 570°, в таких случаях используют расплав цианистых солей. Время азотирования, проводимого в жидкой рабочей среде, может составлять от 30 до 180 минут.

Долговечность деталей газотурбинных двигателей во многом определяется состоянием их поверхности и в первую очередь ее износостойкостью.Азотирование — один из широко применяемых методов повышения износостойкости поверхностей авиадвигателей и деталей летательных аппаратов. Азотирование применяется к деталям, которые в процессе эксплуатации в основном работают на трение.

Азотирование – процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стальных изделий азотом. Азотирование проводят с целью повышения твердости и износостойкости поверхностных слоев стальных изделий, повышения сопротивления усталости и электрохимической коррозии деталей.

Азот при азотировании образует с железом ряд фаз: азотистый феррит – твердый раствор азота в -железе, азотистый аустенит – твердый раствор азота в -железе, промежуточную `-фазу Fe4N, -фазу Fe2N и др. Однако , нитриды железа обладают недостаточной прочностью, твердостью, повышенной хрупкостью по сравнению с нитридами хрома CrN, Cr2N, молибдена MoN, алюминия AlN и некоторых других легирующих элементов. Поэтому азотированию подвергают легированные стали, содержащие следующие элементы: 45Х24Н14В2М, 1Х22Н2ВМФ, 15Х26К5Н2МВФАБ-Ш и другие стали, которые применяются для изготовления втулок, штоков, седел клапанов, различных корпусов и т. д.

Широко применяемый в промышленности способ азотирования в диссоциированном аммиаке с печным нагревом имеет такие серьезные недостатки, как длительное время процесса, трудность насыщения азотом легкопассивируемых высоколегированных сталей, образование хрупкой α-фазы на поверхность деталей, а также их значительные неустойчивые деформации. Шлифовка, являющаяся основной операцией при обработке азотированных поверхностей, является длительным и трудоемким процессом.

Процесс ионного азотирования осуществляется в вакуумной рабочей камере, в которой детали являются катодом, а заземленный корпус камеры – анодом.При пониженном давлении азотсодержащей атмосферы приложение электрического потенциала между деталями и корпусом камеры вызывает ионизацию газа. В результате ионной бомбардировки детали нагреваются до необходимой температуры, а поверхность, насыщаясь азотом, упрочняется.

Обычно азотирование проводят при температуре ниже 600С, когда происходит преимущественная диффузия азота. Скорость диффузионного переноса азота зависит от температуры, градиента концентрации, состава и структуры основного материала и других факторов.Диффузия атомов азота происходит по вакансиям, дислокациям и другим дефектам кристаллической структуры. В результате диффузии концентрация азота в поверхностном слое изменяется с глубиной.

Наибольшее ускорение процесса азотирования достигается в плазме тлеющего разряда, когда тлеющий разряд возбуждается в разреженной атмосфере между заготовкой (катодом) и анодом. Ионы газа бомбардируют поверхность катода и нагревают его до температуры 470-580°С.Положительно заряженные ионы азота под действием энергии электростатического поля движутся с определенной скоростью вдоль перпендикуляра к поверхности детали, а энергия иона азота, полученная в плазме тлеющего разряда при разности потенциалов 800 В, равна примерно в 3000 раз превышает энергию атома азота при печном азотировании в диссоциированном аммиаке. Ионы азота нагревают поверхность детали, а также выбрасывают с поверхности атомы железа (катодное распыление).Атомы железа соединяются с азотом в плазме тлеющего разряда с образованием нитрида железа, который осаждается на поверхности детали тонким слоем. В дальнейшем бомбардировка слоя FeN ионами азота сопровождается образованием низших нитридов FeNFe3NFe4N и твердого раствора азота в -железе Fe(N). Азот, образующийся при распаде низшего нитрида, диффундирует вглубь материала детали, а железо снова распыляется в плазму.

В отличие от печного нагрева, при ионном азотировании (в плазме тлеющего разряда) нагрев деталей происходит за счет расходуемой энергии плазмы пропорционально массе шихты.Для этого не требуются печи с массивной кладкой.

Азотирование легко пассивируемых высокохромистых нержавеющих сталей обязательно требует добавления водорода в газовую среду. Для получения качественных диффузионных слоев без фазы на поверхности при ионном азотировании сталей различных классов стадию катодного напыления целесообразно проводить в водороде при давлении около 13 Па и напряжении около 1000 В, а стадия насыщения – в смеси (3-5%) водорода и (95-97%) азота при давлении 133-1330 Па.Газовая среда такого состава обеспечивает равномерность толщины диффузионных слоев на деталях, помещаемых в шихту, по объему рабочей камеры. Повышение давления смеси на второй стадии (азотирование) способствует увеличению глубины диффузионного слоя.

Установлено, что продолжительность процесса ионного азотирования примерно вдвое меньше, чем у печного азотирования по действующей серийной технологии. Зависимость глубины диффузионного слоя от продолжительности насыщения при ионном азотировании, как и при печном азотировании, носит параболический характер.Влияние температуры ионного азотирования на глубину слоя имеет зависимость, близкую к экспоненте.

При обычном азотировании в диссоциированном аммиаке максимальная твердость для большинства сталей находится на некотором расстоянии от поверхности, а поверхностный слой, представляющий собой хрупкую α-фазу, обычно сошлифовывается. В результате ионного азотирования поверхность имеет максимальную твердость. Диаметры азотированных деталей типа «вал» варьируются, как правило, на 30-40 мкм, что часто попадает в поле допуска.Поэтому, учитывая высокое качество поверхности после ионного азотирования и сохранение чистоты, ее можно не обрабатывать, либо ограничиться полировкой или легкой притиркой.

С помощью ионного азотирования на базовом заводе удалось добиться высокой эффективности повышения стойкости режущего инструмента и штампов горячей деформации при изготовлении деталей из труднообрабатываемых жаропрочных никелевых, титановых и нержавеющих сталей .

Практика внедрения и использования процесса ионного азотирования деталей в промышленности показала целесообразность широкого внедрения этого процесса в серийное производство.Процесс ионного азотирования позволяет:

Увеличение срока службы азотированных деталей;

Обеспечивают упрочнение деталей, для которых применение других методов упрочнения затруднено или невозможно;

Снизить трудоемкость производства за счет исключения операции нанесения гальванического покрытия;

В некоторых случаях отказываются от шлифовки после азотирования;

Сокращение продолжительности цикла азотирования более чем в 2 раза;

Улучшить гигиену труда.

Особенностью производства авиадвигателей является большое разнообразие марок сталей, в том числе закаленных азотированием. Разработке технологического процесса ионного азотирования предшествовал глубокий анализ достижений в этой области зарубежных и отечественных исследований.

Структурная сталь перлита, аустенитный, мартенситный, переходные классы, мартенсирующая сталь следующих материалов: 38x2myua, 30x3v, 38х, 40х, 13x11n2v2mf (EI961), 45x14H28H28V2, 40x10C2m, 14x10x2m, 14x17n2, 15x15k5n2m, 15x15k5n2m ЭП866), 30Х3НВА, 16Х4НВФАБ-Ш, (ДИ39, ВКС-5), Н18К9М5Т (МС200) и др.Задачей исследования является разработка технологических процессов с целью перевода печного азотирования деталей на ионное, новых технологических процессов ионного азотирования деталей взамен науглероживания, а также ранее не упрочненных химико-термической обработкой.

Для деталей, работающих на износ при малых контактных давлениях в условиях коррозии, необходимо получение диффузионного слоя с развитой нитридной зоной, от которого зависит приработка трущихся поверхностей и коррозионная стойкость.

Для деталей, работающих при циклических нагрузках в условиях износа с повышенными контактными нагрузками, необходимо стремиться к получению слоя с большой внутренней зоной азотирования.

Вариация структуры слоя позволяет получать различные комбинации слоя и сердцевины. Это подтверждается многочисленными примерами азотирования различных групп деталей.

При разработке технологических процессов проводились комплексные систематические исследования влияния основных технологических факторов на качество и эксплуатационные характеристики диффузионного слоя при ионном азотировании с целью оптимизации их параметров.

Высокое содержание водорода в смеси, в том числе соответствующее составу при полной диссоциации аммиака, способствует образованию на азотированной поверхности нитридных фаз в виде монослоя вплоть до -фазы (Fe2N). Кроме того, смесь азота с высоким содержанием водорода, как в смесительном цилиндре, где готовится смесь, так и в рабочей камере, через определенное время начинает влиять на глубину азотированного слоя, а также его неравномерность на деталях по объему заряда.Водород в газовой среде при ионном азотировании играет роль восстановителя оксидов на упрочненной поверхности, препятствующих прямому контакту и взаимодействию азота с металлом.

Стали обычного класса азотируют в чистом азоте без добавления водорода. Однако азотированные слои не всегда однородны по глубине.

В результате исследований влияния давления в рабочей камере на качество азотированного слоя можно рекомендовать первую стадию (катодное напыление) проводить в водороде при давлении около 13 Па и напряжении около 1000 В.Повышение давления смеси второй стадии (азотирование) способствует увеличению глубины диффузионного слоя, а ионное азотирование следует проводить при давлении 133-1330 Па.

На качество диффузионных слоев влияет температура и продолжительность процесса. На рис.. показано влияние этих факторов на глубину слоя некоторых сталей, различающихся по составу и являющихся типичными представителями различных классов.

Установлено, что продолжительность процесса ионного азотирования примерно вдвое меньше, чем у печного азотирования по действующей серийной технологии.

Распределение микротвердости по глубине азотированного слоя является важной эксплуатационной характеристикой. При обычном азотировании в диссоциированном аммиаке максимальная твердость для большинства сталей находится на некотором расстоянии от поверхности, а поверхностный слой, представляющий собой хрупкую α-фазу, обычно сошлифовывается. В результате ионного азотирования всех сталей поверхность имеет максимальную твердость. Поэтому, учитывая высокое качество поверхности после ионного азотирования и поддержание чистоты, ее можно не обрабатывать или ограничиться полировкой или легкой притиркой.

После ионного азотирования все стали не имеют -фазы на поверхности. Отсутствие -фазы на поверхности при ионном азотировании, вероятно, связано с барьерным действием оксидов, снижающих содержание азота непосредственно на металле, катодным распылением и меньшей устойчивостью -фазы в вакууме и плазме тлеющего разряда.

Одной из основных эксплуатационных характеристик многих деталей авиадвигателей и самолетов является износостойкость.

Исследование износостойкости проводили как с поверхности азотированных образцов, так и после шлифовки на глубину 0.03-0,06 мм.

Ионному азотированию деталей в серийном производстве в основном подвергаются три типа деталей. Это детали, подвергнутые обычному азотированию в диссоциированном аммиаке, цементированные детали с легкими и средними рабочими нагрузками на изделие, а также детали со значительным износом, не подвергающиеся упрочнению химико-термической обработкой из-за невозможности последующей доводки шлифованием из-за сложная геометрическая форма.

Большая продолжительность изотермической выдержки, достигающая 50 часов, при значительном ассортименте азотированных деталей часто нарушает ритм производства.Еще одним существенным недостатком серийной технологии является высокая трудоемкость изготовления деталей, связанная с нанесением и снятием гальванических покрытий, используемых для защиты от азотирования. Притирка азотированных деталей, особенно сложной конфигурации, иногда сопровождается неравномерными дефектами, которые практически не выявляются контролем и проявляются только при эксплуатации на серийном двигателе в результате преждевременного износа дефектного слоя. При шлифовании деталей, особенно из такой сложнолегированной стали, как 15Х26К5Н2МВФАБ, трещины иногда образуются на острых кромках вследствие релаксации остаточных напряжений, а также в местах перехода от цилиндрической поверхности к торцевой сразу после азотирования.

Готовые детали целесообразно подвергнуть закалке ионным азотированием. Это связано с тем, что после ионного азотирования максимальной твердостью и износостойкостью обладает непосредственно поверхность или близко прилегающие к ней слои, в то время как после обычного азотирования более эффективными являются слои, расположенные на определенном расстоянии от поверхности.

Для учета учета «вспучивания» при изготовлении исследовано влияние ионного азотирования на изменение размеров деталей.Исследования проводились на типичных представителях частей. Установлена ​​статистика распределения деталей по изменению размеров. Детали валового типа имеют увеличение диаметра после ионного азотирования. У втулок и сфер наружный диаметр увеличивается, а внутренний уменьшается. У большинства азотированных деталей диаметр изменился на 30 – 40 микрон.

Некоторые детали азотируются после чистовой обработки, и отклонения размеров укладываются в поле допуска.Таким образом, в процессе изготовления деталей исключалась трудоемкая операция шлифования азотированной поверхности. Это обстоятельство позволяет расширить номенклатуру упрочняемых деталей, механическая обработка которых после их упрочнения затруднена или невозможна (например, гнутые детали типа бандажа).

Инструмент

был разработан и изготовлен для защиты неазотированных поверхностей. При ионном азотировании деталей, в отличие от печного азотирования, защита поверхностей, не подлежащих азотированию, является наиболее технологичной.Никелирование и лужение, применяемые для защиты неазотированных поверхностей при печном азотировании, являются трудоемкими операциями и не всегда обеспечивают требуемое качество защиты. Кроме того, после азотирования часто возникает необходимость удаления этих покрытий химическим или механическим путем.

При ионном азотировании неазотирующие поверхности защищают металлическими экранами, плотно контактирующими с поверхностью, не подлежащей азотированию (зазор не более 0,2 мм).Эта поверхность не подвергается воздействию тлеющего заряда и, таким образом, надежно защищена от азотирования. При азотировании деталей неоднократно применялась защита от азотирования с помощью экранов различных поверхностей, таких как плоскости, внутренние и наружные цилиндрические поверхности, резьбовые поверхности и др. Практика показала надежность и удобство этого способа защиты. Устройства для этих целей можно использовать многократно. Поверхности деталей, не подлежащих азотированию, могут быть обработаны.

Процесс ионного азотирования позволяет:

увеличивают срок службы азотированных деталей;

для обеспечения упрочнения деталей, для которых применение других методов упрочнения затруднено или невозможно;

снизить трудоемкость изготовления за счет исключения операций по нанесению гальванических покрытий;

в некоторых случаях отказаться от шлифовки после азотирования;

сократить продолжительность цикла азотирования более чем в два раза;

улучшить гигиену труда.

В настоящее время в промышленности применяются три различных вида азотирования: для получения высокой твердости поверхностного слоя, антикоррозионное ионное и «мягкое» азотирование и др.

Для получения высокой твердости деталей из конструкционных сталей процесс проводят при температуре от 500 до 520С в течение до 90 часов. Степень диссоциации аммиака регулируется его подачей и составляет от 15 до 60%. В режиме одностадийного азотирования процесс ведут при постоянной температуре (500-520С), а затем ее повышают до 560-570С.Это приводит при низкой температуре к образованию сначала хорошо насыщенного азотом тонкого слоя с мелкодисперсными нитридами, а затем, с повышением температуры, скорость диффузии увеличивается и время получения необходимой толщины азотированного слоя составляет уменьшенный. Двухстадийный цикл азотирования сокращает время насыщения стали азотом в 22,5 раза.

При совершенствовании процесса азотирования необходимо решить следующие важные задачи:

создание управляемого процесса, обеспечивающего заданный состав газа, структуру и глубину диффузионного слоя;

интенсификация процесса образования азотированного слоя.

Разработаны два принципиально новых метода прямого управления процессом азотирования, один из которых позволяет оценить азотный потенциал атмосферы печи по ее ионному составу (ионные диссоциамеры), а с другой стороны, открывает возможность прямого анализа кинетики образования диффузионных покрытий в процессе азотирования (вихретоковые анализаторы). Азотный потенциал контролируется замкнутым ионизационным датчиком с системой перемешивания.

Для азотирования необходимо использовать качественно новые установки с программным управлением технологическим процессом. Интенсификация процесса азотирования может быть достигнута повышением температуры насыщения, регулированием активности атмосферы, изменением ее состава, а также применением магнитных полей и различных видов электрических разрядов (искровых, коронных, тлеющих).

При химико-термической обработке глубина насыщенного слоя в одних случаях больше требуемой, в других меньше требуемой, иногда возникают коробление и деформация, растрескивание насыщенного слоя и т.д.Характеристика брака химико-термической обработки, основные причины его возникновения, меры по устранению брака приведены в таблице.

Ионно-плазменное азотирование (ИПА) — современный упрочняющий метод химико-термической обработки изделий из чугуна, углеродистых, легированных и инструментальных сталей, титановых сплавов, металлокерамики, порошковых материалов. Высокая эффективность технологии достигается использованием различных газовых сред, влияющих на формирование диффузионного слоя различного состава в зависимости от конкретных требований к его глубине и твердости поверхности.

Азотирование ионно-плазменным методом актуально для обработки нагруженных деталей, работающих в агрессивных средах, подверженных трению и химической коррозии, поэтому широко применяется в машиностроении, в том числе станкостроении, автомобильной и авиационной промышленности, а также в нефтегазовой, топливно-энергетической и горнодобывающей отраслях, инструментальном и высокоточном производстве.

В процессе обработки поверхности ионным азотированием улучшаются поверхностные характеристики металлов и эксплуатационная надежность ответственных деталей машин, двигателей, станков, гидравлики, точной механики и других изделий: усталостная и контактная прочность, поверхностная твердость и сопротивление повышению растрескивания, износостойкости, жаростойкости и коррозионной стойкости.

Преимущества ионно-плазменного азотирования

Технология ИПА имеет ряд неоспоримых преимуществ, основным из которых является стабильное качество обработки при минимальном разбросе свойств. Контролируемый процесс диффузионного насыщения газа и нагрева обеспечивает получение однородного покрытия высокого качества, заданного фазового состава и структуры.

  • Высокая поверхностная твердость азотированных деталей.
  • Отсутствие деформации деталей после обработки и высокая чистота поверхности.
  • Сокращение времени обработки сталей в 3-5 раз, титановых сплавов в 5-10 раз.
  • Увеличение срока эксплуатации азотированной поверхности в 2-5 раз.
  • Возможность обработки глухих и сквозных отверстий.

Низкотемпературный режим исключает структурные превращения стали, снижает вероятность усталостных разрушений и повреждений, допускает охлаждение с любой скоростью без риска мартенсита. Обработка при температурах ниже 500 °С особенно эффективна при упрочнении изделий из инструментальных легированных, быстрорежущих и мартенситностареющих сталей: их эксплуатационные свойства повышаются без изменения твердости сердцевины (55-60 HRC).

Экологически чистый метод ионно-плазменного азотирования предотвращает коробление и деформацию деталей при сохранении исходной шероховатости поверхности в пределах Ra = 0,63…1,2 мкм – поэтому технология ИПА эффективна в качестве финишной обработки.

Технологический процесс

Установки для ИПА работают в разреженной атмосфере при давлении 0,5-10 мбар. В камеру подается ионизированная газовая смесь, работающая по принципу катод-анодной системы.Между обрабатываемой заготовкой и стенками вакуумной камеры формируется тлеющий импульсный разряд. Создаваемая под его воздействием активная среда, состоящая из заряженных ионов, атомов и молекул, образует на поверхности изделия азотированный слой.

Состав насыщающей среды, температура и продолжительность процесса влияют на глубину проникновения нитридов, вызывая значительное увеличение твердости поверхностного слоя изделий.

Ионное азотирование деталей

Ионное азотирование широко применяется для упрочнения деталей машин, рабочих инструментов и технологического оборудования неограниченных размеров и форм: зубчатых венцов, коленчатых и распределительных валов, конических и цилиндрических зубчатых колес, экструдеров, муфт сложной геометрической формы, винтов, режущего и сверлильного инструмента, оправок , штампы и пуансоны для штамповки, пресс-формы.

Для ряда изделий (шестерни большого диаметра для большегрузных автомобилей, экскаваторов и др.) ИПС является единственным способом получения готовой продукции с минимальным процентом брака.

Свойства продуктов после отверждения ИПС

Упрочнение зубчатых колес ионным азотированием повышает предел выносливости зубьев при испытаниях на усталость при изгибе до 930 МПа, значительно снижает шумовые характеристики станков и повышает их конкурентоспособность на рынке.

Технология ионно-плазменного азотирования широко применяется для упрочнения поверхностного слоя форм, используемых при литье под давлением: азотированный слой предотвращает прилипание металла в зоне подачи струи жидкости, а процесс заполнения формы становится менее турбулентным, что увеличивает срок службы формы и обеспечивает высокое качество литья.

Ионно-плазменное азотирование повышает износостойкость штамповочного и режущего инструмента из стали марок Р6М5, Р18, Р6М5К5, Р12Ф4К5 и других в 4 и более раза с одновременным повышением режимов резания.Азотированная поверхность инструмента за счет сниженного коэффициента трения обеспечивает более легкое удаление стружки, а также предотвращает ее налипание на режущие кромки, что позволяет увеличить подачу и скорость резания.

Компания “Ионмет” оказывает услуги по поверхностному упрочнению конструкционных материалов различных видов деталей и инструментов методом ионно-плазменного азотирования – правильно подобранный режим позволит добиться требуемых технических показателей твердости и глубины азотированного слоя, а также обеспечить высокие потребительские свойства продукции.

  • Упрочнение поверхностного слоя мелко- и крупномодульных шестерен, коленчатых и распределительных валов, направляющих, втулок, втулок, винтов, цилиндров, пресс-форм, осей и т.п.
  • Повышение устойчивости к циклическим и пульсирующим нагрузкам коленчатых и распределительных валов, толкателей, клапанов, шестерен и др.
  • Повышение износостойкости и коррозионной стойкости, снижение налипания металла при литье в формы, прессовые и молотковые штампы, пуансоны глубокой вытяжки, штампы.

Процесс азотирования происходит на современных автоматизированных установках:

  • стол Ø 500 мм, высота 480 мм;
  • Стол Ø 1000 мм, высота 1400 мм.

Для уточнения полного ассортимента продукции для упрочняющей обработки, а также возможности азотирования крупногабаритных деталей со сложной геометрией обращайтесь к специалистам Ионмет. Для определения технических условий на азотирование и начала сотрудничества пришлите нам чертеж, укажите марку стали и примерную технологию изготовления деталей.

При правильном составе и режиме нанесения износостойких покрытий можно значительно повысить производительность режущего инструмента.Однако из-за неизменности свойств покрытия в пределах одного слоя на границе с основой инструмента физико-механические и термические свойства (в первую очередь модуль упругости и коэффициент теплового расширения) резко изменяются, что приводит к образованию высокие остаточные напряжения в покрытии и снижение прочности его клеевого соединения. с основанием, что является важнейшим условием успешной работы режущего инструмента с покрытием.

Указанные, а также изменения контактных и тепловых процессов при обработке инструментом с покрытием требуют создания промежуточного переходного слоя между основой инструмента и покрытием, повышающего стойкость режущего клина с покрытием к действующим нагрузкам.

Наиболее распространенным методом формирования такого слоя является ионное азотирование. При этом азотированный слой, образующийся перед нанесением покрытия, в зависимости от конкретных условий работы инструмента должен иметь определенную структуру, толщину и микротвердость. На практике такой обработке обычно подвергают инструмент из быстрорежущей стали.

Рис. 4. Принципиальная схема вакуумно-дуговой установки для комбинированной инструментальной обработки, включающей ионное азотирование и напыление: 1 – мишень; 2 – анод; 3 – экран; 4 – вакуумная камера; 5 – нейтральные атомы; 6 – ионы; 7 – электроны; 8 – инструменты обработанные

Для ионного азотирования и последующего покрытия целесообразно использовать установку на основе вакуумно-дугового разряда, в которой все стадии комбинированной закалки можно реализовать в одном технологическом цикле без перегрузки обрабатываемого инструмента.

Принцип работы такой установки следующий (рисунок 4).

Мишень испаряется катодными пятнами вакуумной дуги и используется в качестве катода дугового разряда. Специальный экран, расположенный между мишенью и анодом, делит камеру на две зоны, заполненные металл-газом (слева от экрана) и газовой плазмой (справа). Этот экран непроницаем для микрокапель, нейтральных атомов и ионов металлов, испускаемых катодными пятнами на поверхности мишени.Только электроны проникают через экран, ионизируют подаваемый в камеру газ на пути к аноду и таким образом образуют газовую плазму, не содержащую металлических частиц.

Инструменты, погруженные в плазму, нагреваются электронами при подаче на них положительного потенциала, а при подаче отрицательного потенциала – азотируются. По окончании азотирования экран смещают в сторону, и после того, как частицы металлической мишени начнут стекать на поверхность инструмента, синтезируют покрытие.

Осаждение покрытий — очень энергоемкий процесс, сопровождающийся действием высокоэнергетического потока плазмы, особенно в момент ионной бомбардировки. В результате характеристики слоя, полученного ионным азотированием, могут существенно измениться.

Поэтому при оптимизации процесса комбинированной обработки быстрорежущих инструментов необходимо учитывать факторы не только процесса азотирования, но и последующего процесса нанесения износостойкого покрытия – в первую очередь, время нанесения, от которого напрямую зависит толщина покрытия.С одной стороны, ее увеличение положительно сказывается на повышении износостойкости контактных площадок инструмента, а с другой стороны, приводит к заметному увеличению количества дефектов покрытия, снижению адгезии прочность покрытия к материалу инструмента и снижение способности покрытия сопротивляться упругопластическим деформациям.

Важнейшими условиями комбинированной обработки являются температура и продолжительность процесса азотирования, объемная доля азота в газовой смеси с аргоном и время последующего процесса износостойкого покрытия.Другие факторы в этом процессе: давление азота, опорное напряжение, ток дуги на катоде – в основном влияют на характеристики покрытия и должны устанавливаться такими же, как и в случае нанесения традиционных покрытий.

В зависимости от типа режущего инструмента и условий его последующей эксплуатации при комбинированной обработке его режимы обычно изменяются в следующих пределах: температура азотирования 420…510°С; атомная доля азота N 2 в газовой смеси с аргоном 10 … 80%; время азотирования 10…70 мин; давление газовой смеси ~ 9,75·10 -1 Па; время нанесения покрытия 40…80 мин.

Практика эксплуатации инструмента из быстрорежущих сталей после комбинированной закалки на различных операциях механической обработки показывает, что наличие под покрытием азотированного слоя, в котором имеется хрупкая нитридная зона (?- и ?-фаза), существенно ограничивает Эффект комбинированной обработки.

Такая структура формируется при азотировании в атмосфере чистого азота с использованием плазмы вакуумно-дугового разряда.Наличие относительно толстой нитридной зоны (> 0,5 мкм) при непрерывном резании (точение и сверление) не обеспечивает значительного увеличения стойкости инструмента по сравнению с инструментом с традиционным покрытием, а при прерывистом резании (фрезерование и долбление) часто приводит выкрашиванию режущих кромок уже в первые минуты работы инструмента.

Введение аргона в состав азотсодержащей атмосферы при азотировании перед нанесением покрытия позволяет регулировать фазовый состав формируемого слоя и в зависимости от конкретных условий работы режущего инструмента и его служебного назначения получать необходимую структуру.

При работе быстрорежущего инструмента с комбинированной обработкой в ​​условиях прерывистого резания оптимальной структурой азотированного слоя является вязкий и стойкий к нагрузкам твердый раствор азота в мартенсите, в котором возможно образование небольшого количества дисперсных нитридов легирующих компонентов допустимо.

Эта структура может быть получена азотированием в среде, содержащей ~ 30 % N 2 и 70 % Ar.

При работе инструмента в условиях непрерывного резания наиболее высокими эксплуатационными характеристиками характеризуется слой, состоящий из азотистого мартенсита и специальных нитридов легирующих элементов (W, Mo, Cr, V).

Кроме того, допускается наличие очень небольшого количества γ-фазы. Эта структура повышает стойкость поверхностного слоя инструмента к термическим нагрузкам и может формироваться при азотировании в среде, содержащей ~ 60 % N2 и 40 % Ar.

Покрытие (Ti, Al)N, нанесенное на образцы, азотированные в разовых смесях, содержащих, %, 60 N 2 + 40 Ar и 30 N 2 + 70 Ar, характеризуется удовлетворительной адгезионной прочностью. На образцах не наблюдается ни отслаивания покрытия, ни явных трещин, которые были обнаружены на образцах, азотированных в 100% N 2 .

Создание износостойкого комплекса на контактных площадках режущего инструмента, сформированного методом ионного азотирования с последующим нанесением покрытия в плазме вакуумно-дугового разряда, существенно влияет на интенсивность и характер изнашивания инструмента.

На рис. 5 и 6 представлены экспериментально полученные профилограммы износа инструмента с покрытием и при комбинированной обработке при продольном точении и торцевом фрезеровании конструкционной стали 45. его интенсивность.

Для рассматриваемых условий эксплуатации отмечается низкая эффективность инструмента с покрытием без азотирования как при фрезеровании, так и при точении.Это связано с тем, что покрытие очень быстро разрушается и условия трения на тыльной поверхности все больше приближаются к тем, которые характерны для инструмента без покрытия. А это значит, что увеличивается количество выделяемого тепла, повышается температура у тыльной поверхности, в результате чего в инструментальном материале начинаются необратимые процессы разупрочнения, приводящие к катастрофическому износу.

Исследования характера затупления инструмента при азотировании и покрытии позволяют сделать вывод, что основной вклад в снижение интенсивности изнашивания быстроходного инструмента вносит так называемый «краевой эффект», заключающийся в следующем.

Уже в первые минуты работы инструмента, как видно из профилограмм его рабочих поверхностей (рис. 5 и 6), на участках вблизи режущей кромки покрытие разрушается на всю толщину. Однако дальнейший рост очагов износа по длине и глубине сдерживается краями контактных площадок, сохраняющими износостойкую комбинацию покрытия и азотированного слоя.

Кроме того, поверхностный азотированный слой, обладающий повышенной твердостью в сочетании с высокой жаростойкостью, отличается повышенной устойчивостью к микропластическим деформациям и способствует торможению процессов разупрочнения на тыльной поверхности.

Рис. 5. Профилограммы изношенных участков режущих пластин из стали Р6М5 при точении стали 45: а – Р6М5 + (Ti, А1)N; б – Р6М5 + азотирование + (Ti, A1)N; режимы обработки: v = 82 м/мин; S = 0,2 мм/об; / = 1,5 мм (без СОЖ)

Рис. 6. Профилограммы изношенных участков режущих пластин из стали Р6М5 при торцевом фрезеровании стали 45: а – Р6М5 + (Ti, Al)N; б – Р6М5 + азотирование + (Ti, Al)N; режимы обработки: v = 89 м/мин; S= 0,15 мм/зуб; В = 45 мм;

Опыт производства показывает, что комбинированная обработка, предусматривающая предварительное азотирование и последующее нанесение покрытия, позволяет увеличить стойкость самой широкой номенклатуры быстрорежущих инструментов до 5 и до 3 раз по сравнению с инструментами без закалки и с традиционное покрытие соответственно.

На рис. 7 представлены зависимости изменения износа от времени h 3 =f(T) режущих пластин из стали Р6М5, прошедших различные виды поверхностной закалки, при точении и торцевом фрезеровании стали 45. Можно видно, что стойкость инструмента к катастрофическому износу при точении увеличивается в 2,6 раза, а при фрезеровании – в 2,9 раза по сравнению с инструментом с покрытием, но без азотирования.

Рис. 7. Зависимость износа задней поверхности инструмента из стали Р6М5 с различными вариантами обработки поверхности от времени резания: — *– Р6М5 + (Ti, A1)N; –*– Р6М5 + азотирование + (Ti-Al)N; а – точение стали 45 при v = 82 м/мин; С = 0.2 мм/об; /=1,5 мм; б – фрезерование стали 45: v = 89 м/мин; 5= 0,15 мм/зуб; В = 45 мм; т = 1,5 мм

Ионно-радиационное азотирование инструментальных сталей. Ионно-плазменное упрочнение Вакуумные ионно-плазменные методы упрочнения поверхностей деталей

Азотирование

, при выполнении которого поверхностный слой стального изделия насыщается азотом, в последнее время стали применять в промышленных масштабах. Такой способ обработки предложил к использованию академик Н.П. Чижевского, позволяет улучшить многие характеристики изделий из стальных сплавов.

Суть технологии

Сталь

Азотия по сравнению с таким популярным методом обработки этого металла, как цементация, характеризуется рядом существенных преимуществ. Именно поэтому данная технология стала применяться как основной способ улучшения качественных характеристик стали.

При азотировании стальное изделие не подвергается значительному термическому воздействию, при этом твердость его поверхностного слоя значительно возрастает.Важно, чтобы размеры азотируемых деталей не менялись. Это позволяет применять такой способ обработки для стальных изделий, уже прошедших закалку с высоким отпуском и отшлифованных до необходимых геометрических параметров. После выполнения азота, или азота, как часто называют этот процесс, сталь можно сразу же подвергнуть полировке или другим методам отделки.

Азотирование стали заключается в том, что металл подвергается нагреву в среде, характеризующейся высоким содержанием аммиака.В результате такой обработки с поверхностным слоем металла, насыщенным азотом, происходят следующие изменения.

  • За счет того, что увеличилась твердость поверхностного слоя, повышается износостойкость детали.
  • Увеличивается усталостная прочность изделия.
  • Поверхность изделия становится устойчивой к коррозии. Такая устойчивость сохраняется при контакте стали с водой, влажным воздухом и неподвижной средой.

Азотирование

позволяет получить более стабильные эксплуатационные показатели стали, чем при осуществлении цементации.Так, поверхностный слой изделия, подвергшегося азотированию, сохраняет свою твердость даже при нагреве до температуры 550-600°, тогда как после цементирования твердость поверхностного слоя может начать снижаться уже при нагреве изделия выше 225 °. Прочностные характеристики поверхностного слоя стали после азотирования в 1,5-2 раза выше, чем после закалки или цементации.

Как проходит судебный процесс

Детали из металла помещаются в герметично закрывающийся муфель, который затем устанавливается в печь азотирования.В печи муфель с деталью нагревают до температуры, которая обычно находится в пределах 500-600°, а затем выдерживают некоторое время при таком температурном режиме.

Для формирования внутри муфеля рабочей среды, необходимой для подачи азота, аммиак подается под давлением под давлением. При нагревании аммиак начинает разлагаться на составные элементы, этот процесс описывает следующая химическая формула:

2NH 3 → 6H + 2N.

Атомарный азот, выделяющийся в ходе такой реакции, начинает диффундировать в металл, из которого изготовлена ​​обрабатываемая деталь, что приводит к образованию на его поверхности нитридов, характеризующихся высокой твердостью.Чтобы закрепить результат и не дать поверхности детали окислиться, муфель вместе с продуктом и аммиаком, который в нем продолжает оставаться, медленно охлаждали вместе с печью для азотирования.

Слой нитрида, образующийся на поверхности металла при азотировании, может иметь толщину в пределах 0,3-0,6 мм. Этого вполне достаточно, чтобы наделить изделие требуемыми прочностными характеристиками. Сталеплавильная сталь не может подвергаться никаким дополнительным методам обработки.

Процессы, происходящие в поверхностном слое стального изделия при его азотировании, достаточно сложны, но уже хорошо изучены специалистами металлургической отрасли. В результате таких процессов в структуре обрабатываемого металла образуются следующие фазы:

  • fE 3 N твердый раствор, характеризующийся содержанием азота в пределах 8-11,2%;
  • твердый раствор Fe 4 N, азота в котором содержится 5,7-6,1%;
  • В α-железе образовалось
  • растворов азота.

Дополнительная α-фаза в структуре металла образуется, когда температура азота начинает превышать 591°. В тот момент, когда степень насыщения этой фазы азотом достигает максимума, в структуре металла образуется новая фаза. Эвтектоидный распад в структуре металла происходит, когда степень его насыщения азотом достигает уровня 2,35%.

Клапан высокотехнологичных двигателей внутреннего сгорания Обязательно прохождение процесса нитигации

Факторы, влияющие на азот

Основными факторами, влияющими на азотирование, являются:

  • температура, при которой выполняется такая технологическая операция;
  • давление газа, подаваемого на муфель;
  • продолжительность выдержки детали в печи.

На эффективность такого процесса также влияет степень диссоциации аммиака, которая, как правило, находится в пределах 15-45%. С повышением температуры азотирования твердость формируемого слоя снижается, но ускоряется процесс диффузии азота в структуру металла. Снижение твердости поверхностного слоя металла при его азотировании происходит за счет коагуляции нитридов легирующих элементов, входящих в его состав.

Для ускорения азотного процесса и повышения его эффективности используется двухстадийная схема его проведения.Первую стадию азотирования по такой схеме проводят при температуре не выше 525°. Это позволяет придать высокую твердость поверхностному слою стального изделия. Для выполнения второго этапа процедуры деталь нагревают до температуры 600-620°, при этом глубина азотированного слоя достигает необходимых значений, а сам процесс ускоряется почти вдвое. Твердость поверхностного слоя стального изделия, обработанного по такой технологии, не ниже аналогичного показателя изделий, прошедших обработку по одноступенчатой ​​технологии.

Типы азотированных сталей

Переработке по азотной технологии можно подвергать как углеродистую, так и углеродистую в пределах 0,3-0,5%. Максимального эффекта при использовании такой технологической операции можно добиться в том случае, если она подвергается воздействию стали, в химический состав которой входят легирующие элементы, образующие твердые и жаропрочные нитриды. К таким элементам, в частности, относятся молибден, алюминий, хром и другие металлы со схожими характеристиками.Стали, содержащие молибден, не подвержены такому негативному явлению, как продажная хрупкость, возникающая при медленном охлаждении стального изделия. После азотирования стали различные марки приобретают твердость:

Легирующие элементы в химическом составе стали повышают твердость азотированного слоя, но при этом уменьшают его толщину. Наиболее активно на толщину азотированного слоя влияют такие химические элементы, как вольфрам, молибден, хром и никель.

В зависимости от области применения изделия, подвергаемого азотной процедуре, а также от условий его эксплуатации для проведения такой технологической операции рекомендуется использовать определенные марки стали. Итак, в соответствии с технологической задачей, которую необходимо решить, специалисты советуют применять к селитру изделия из следующих марок стали.
38х2Мью

Это сталь, которая после азотирования характеризуется высокой твердостью внешней поверхности. Алюминий, содержащийся в химическом составе такой стали, снижает сопротивление деформации изделия, но в то же время способствует повышению твердости и износостойкости его внешней поверхности.Исключение алюминия из химического состава стали позволяет создавать из нее изделия более сложной конфигурации.

40x, 40hf.

Эти легированные стали используются для изготовления деталей, используемых в области станкостроения.

30х3м, 38ХММ, 38ХНМФ, 38ХН3МА

Эти стали служат для изготовления изделий, подвергающихся в процессе эксплуатации частым циклическим нагрузкам на изгиб.

30х3мф1

Из этого стального сплава изготавливаются изделия, к точности геометрических параметров которых предъявляются высокие требования.Для придания большей твердости деталям из этой стали (преимущественно это детали топливной аппаратуры) в ее химический состав можно добавить кремний.

Технологическая схема азотирования

Для проведения традиционного газового азотирования, инновационного плазменного азотирования или ионного азотирования обрабатываемая деталь подвергается ряду технологических операций.

Подготовительная термическая обработка

Данная обработка заключается в закалке изделия и его высоком отпуске. Закалку в рамках осуществления такой процедуры проводят при температуре около 940°, а охлаждение обрабатываемого изделия производят в масле или воде.Последующий после выполнения закалки отпуск, проходящий при температуре 600-700°, позволяет получить обработанному металлу твердость, при которой его можно легко резать.

Механическая реставрация

Эта операция заканчивается шлифовкой, позволяющей довести геометрические параметры детали до требуемых значений.

Защита изделий, не требующих азотирования

Такую защиту осуществляют путем нанесения тонкого слоя (не более 0,015 мм) олова или жидкого стекла.Для этого используется технология электролиза. Пленка из этих материалов, образующаяся на поверхности изделия, не позволяет азоту проникнуть в его внутреннюю структуру.

Выполнение азотирования

Готовый продукт подвергают обработке в газовой среде.

Финишная обработка

Этот этап необходим для того, чтобы довести геометрические и механические характеристики изделия до требуемых значений.

Степень изменения геометрических параметров детали при выполнении азотирования, как было сказано выше, весьма незначительна и зависит от таких факторов, как толщина поверхностного слоя, подвергаемого насыщению азотом; Температурный режим Процедуры.Обеспечить практически полное отсутствие деформации заготовки позволяет более совершенная технология — ионное азотирование. При выполнении ионно-плазменного азотирования стальные изделия подвергаются меньшему термическому воздействию, благодаря чему их деформация сведена к минимуму.

В отличие от инновационного ионно-плазменного азота, традиционный может выполняться при температурах, достигающих 700°. Для этого можно использовать сменный муфель или муфту, встроенный в отопительную печь. Использование съемного муфеля, в который загружаются обрабатываемые детали заранее, перед установкой в ​​печь, позволяет значительно ускорить процесс азотирования, но не всегда является экономически оправданным вариантом (особенно в тех случаях, когда крупногабаритные изделия подвергается обработке.

Виды работников

Для выполнения азотирования могут использоваться различные типы рабочих сред. Наиболее распространенным из них является газовая среда, состоящая из 50 % аммиака и 50 % пропана или аммиака и эндогаза, взятых в тех же пропорциях. Процесс нитигирования в такой среде осуществляется при температуре 570°. При этом изделие подвергается воздействию газовой среды в течение 3 часов. Азотированный слой, создаваемый при использовании такой рабочей среды, имеет небольшую толщину, но высокую прочность и износостойкость.

Недавно получил метод ионно-плазменного азотирования, выполняемого в азотсодержащей разряженной среде.

Ионно-плазменное азотирование – вид “Изнутри”

Отличительной особенностью ионно-плазменного азотирования, которое также называют обработкой тлеющим разрядом, является то, что заготовка и муфель подключаются к источнику электрического тока При этом изделие выступает в роли отрицательно заряженного электрода, а муфель – как положительно заряженный.В результате между деталью и муфелем образуется поток ионов, состоящий из N 2 или NH 3 , за счет которого происходит нагрев обрабатываемой поверхности и ее насыщение необходимым количеством азота.

Кроме традиционного и ионно-плазменного азотирования процесс насыщения поверхности стали азотом может осуществляться в жидкой среде. В качестве рабочего тела, имеющего температуру нагрева около 570°, в таких случаях используют расплав цианистых солей.Время работы азотом в жидкой рабочей среде может составлять от 30 до 180 минут.

Долговечность деталей газотурбинных двигателей во многом определяется состоянием их поверхности, и в первую очередь ее износостойкостью. Одним из распространенных способов повышения износостойкости поверхностей деталей авиадвигателей и самолетов является азотирование. Азотированию подвергаются детали, которые в процессе эксплуатации в основном работают на трение.

Азотирование – процесс диффузионного насыщения азотом поверхностных слоев стальных изделий.Азот проводят с целью повышения твердости и износостойкости поверхностных слоев стальных изделий, повышения сопротивления усталости и электрохимической коррозии деталей.

При азотировании азот образует с железом ряд фаз: азотистый феррит представляет собой твердый раствор азота в алезе, азотистый аустенит представляет собой твердый раствор азота в рейке, промежуточное `FE4N-питание, -FE2N и др. Однако нитриды железа обладают недостаточной прочностью, твердостью, повышенной хрупкостью по сравнению с нитридами хрома CRN, CR2N, молибдена Mon, алюминия Aln и некоторых других легирующих элементов.Поэтому легированной стали подвергают азотированию стали, содержащие указанные элементы: 45х14н14В2м, 1х12н2ммф, 15х16к5Н2МВФАБ-Ш и другие стали, которые применяются для изготовления втулок, штоков, седел клапанов, различных корпусов и т.д.

Способ азотирования, применяемый в диссоциированном аммиаке с применением печного нагрева, имеет такие серьезные недостатки, как большая продолжительность процесса, трудность насыщения азотом легко пассивируемых высоколегированных сталей, образование хрупких -фаз на поверхности деталей их значительные неустойчивые деформации.Шлифовка, являющаяся основной операцией при обработке азотированных поверхностей, является длительным и трудоемким процессом.

Процесс ионной нитигации осуществляется в вакуумной рабочей камере, в которой детали являются катодом, а заземленный корпус камеры – анодом. При пониженном давлении азотсодержащей атмосферы приложение электрического потенциала между деталями и корпусом камеры вызывает ионизацию газа. В результате бомбардировки ионами детали нагреваются до нужной температуры, а поверхность, насыщенная азотом, упрочняется.

Обычно азотирование проводят при температуре ниже 600С, когда происходит преимущественная диффузия азота. Скорость диффузионного переноса азота зависит от температуры, градиента концентрации, состава и структуры основного материала и других факторов. Диффузия атомов азота осуществляется вакансиями, дислокациями и другими дефектами кристаллической структуры. В результате диффузии изменяется концентрация азота в поверхностном слое по глубине.

Наибольшее ускорение процесса азотирования достигается в плазме тлеющего разряда, когда между деталью (катодом) и анодом между деталью (катодом) и анодом возбуждается тлеющий разряд. Ионы газа бомбардируют поверхность катода и нагревают его до температуры 470-580°С. Положительно заряженные ионы азота. Ионы азота нагревают поверхность детали, а также распыляют атомы железа с поверхности (катодное напыление). Атомы железа соединяются с азотом в плазме тлеющего разряда и образуют нитрид железа, который осаждается на поверхности детали тонким слоем.В дальнейшем бомбардировка слоя ФЭН ионами азота сопровождается образованием низших нитридов FenFe3NFE4N и твердого азота в ФЭ Хейзел (N). Азот, образующийся при распаде низшего нитрида, диффундирует вглубь материала детали, а железо снова распыляется в плазму.

В отличие от дымового обогрева ионным азотом (в плазме тлеющего разряда) нагрев деталей осуществляется за счет расходуемой энергии плазмы пропорционально массе каркаса.Не требует печи с массивной кладкой.

Азотирование легкой высокохромистой нержавеющей стали обязательно требует добавки водорода в газовую среду. Для получения качественных диффузионных слоев без фазы на поверхности при ионном азотировании сталей разных классов целесообразно проводить стадию катодного напыления в водороде при давлении около 13 Па и напряжении около 1000 В, и стадию насыщения в смеси (3-5%) водорода и (95-97%) азота при давлении 133-1330 Па.Газовая среда такого состава обеспечивает равномерность толщины диффузионных слоев на деталях, размещенных в обойме, по объему рабочей камеры. Увеличение давления смеси на втором этапе (азотирование) способствует росту глубины диффузионного слоя.

Установлено, что продолжительность процесса ионного азотирования примерно в два раза меньше, чем надземного азотирования по существующей серийной технологии.Зависимость глубины диффузионного слоя от продолжительности насыщения при ионном азотировании так же, как и при бариальном, имеет параболический характер. Влияние температуры ионного азотирования на глубину слоя имеет зависимость, близкую к экспоненциальной.

В обычном азоте в диссоциированном аммиаке максимальная твердость для большинства сталей расположена на некотором расстоянии от поверхности, а поверхностный слой, представляющий собой хрупкую фазу, как правило, прошивается. В результате ионного азотирования наибольшую твердость имеет поверхность.Диаметры азотированных деталей типа «вал» колеблются, как правило, на 30-40 мкм, что часто укладывается в поле допуска. Поэтому, учитывая высокое качество поверхности после ионного азотирования и поддержание чистоты, ее можно не обрабатывать, либо ограничиться полировкой или легкой притиркой.

С помощью ионного азотирования на базе завода удалось добиться высокой эффективности повышения стойкости режущего инструмента и штампов горячей деформации при изготовлении деталей из труднообрабатываемых жаропрочных никеля, титана и нержавеющей стали.

Практика внедрения и использования процесса ионного азотирования деталей в промышленности показала целесообразность широкого внедрения этого процесса в серийное производство. Процесс ионной нитигации позволяет:

Для увеличения ресурса агенных деталей;

Обеспечивают упрочнение деталей, для которых применение других способов упрочнения затруднено или невозможно;

Снизить трудоемкость изготовления за счет исключения операции по нанесению электроэпиляторов;

В некоторых случаях отказаться от шлифовки после азотирования;

Сокращение продолжительности азотного цикла более чем в 2 раза;

Улучшить гигиену труда.

Особенностью производства авиадвигателей является большое разнообразие марок стали, в том числе закалки азотированием. Разработке технологического процесса ионного азотирования предшествовал глубокий анализ достижений в этой области зарубежных и отечественных исследований.

Исследованиям на упрочнение с ионным азотированием подвергали конструкционную сталь перлитного, аустенитного, мартенситного, переходного классов, мартенситно-стареющую сталь из следующих материалов: 38х2Мюа, 30х3б, 38х, 40х, 13х11н2В2МФ (Эи961), 45х14н14В2М (ЭИ69), 25х18н8В2 , 40х10с2м, 14х10с2м, 14х17н2, 15х15к5н2м2-Ш (ЭП866), 30х2нва, 16х3НВФАБ-Ш, (ДИ39, ВКС-5), х28К9М5Т (МС200) и др.Поставлена ​​задача разработать технологические процессы с целью перевода печного азотирования деталей на ионное, новые технологические процессы ионного азотирования деталей взамен цементации, а также ранее нерафинированной химико-термической обработки.

Для деталей, работающих на износ с малыми контактными давлениями в коррозионных условиях, необходимо получение диффузионного слоя с развитой нитридной зоной, от которого зависит текучесть трущихся поверхностей и коррозионная стойкость.

Для деталей, работающих в условиях циклических нагрузок в условиях износа с повышенными контактными нагрузками, необходимо стремиться к получению слоя с большой площадью внутреннего азотирования.

Вариация структуры слоев позволяет получать различные комбинации слоя и сердцевины. Это подтверждается многочисленными примерами азота для разных групп деталей.

При разработке технологических процессов проведены комплексные систематические исследования влияния основных технологических факторов на качественные и эксплуатационные характеристики диффузионного слоя при ионном нитигировании с целью оптимизации их параметров.

Высокое содержание водорода в смеси, в том числе соответствующего состава при полной диссоциации аммиака, способствует образованию нитридных фаз на азотируемой поверхности в виде монослоя до -фазы (FE2N).Кроме того, смесь азота с повышенным содержанием водорода в смесительном цилиндре, где готовится смесь, и в рабочей камере через определенное время начинает влиять на глубину азотированного слоя, а также на его неравномерность на деталях. от объема клетки. Водород в газовой среде с ионами азота играет роль восстановителя оксидов на упрочненной поверхности, препятствующих прямому контакту и взаимодействию азота с металлом.

Обычный класс стал норотизированным в чистом азоте без добавок водорода.Однако азотированные слои не всегда однородны по глубине.

В результате исследований давления в рабочей камере на качество азотированного слоя можно рекомендовать первую стадию (катодное напыление) в водороде при давлении около 13 Па и напряжении около 1000 В. Повышенное давление смеси второй стадии (азотирование) способствует росту глубины диффузионного слоя, а ионное азотирование следует проводить при давлении 133-1330 Па.

На качество диффузионных слоев влияют температура и продолжительность процесса. На рисунке. Влияние этих факторов на глубину слоя некоторых сталей, различающихся по составу и являющихся типичными представителями различных классов.

Установлено, что продолжительность процесса ионного азотирования примерно в два раза меньше, чем печного азотирования по действующей серийной технологии.

Распределение микротвердости по глубине азотированного слоя является важной эксплуатационной характеристикой.В обычном азоте в диссоциированном аммиаке максимальная твердость для большинства сталей расположена на некотором расстоянии от поверхности, а поверхностный слой, представляющий собой хрупкую фазу, как правило, сшивается. В результате ионного азотирования всех сталей наибольшую твердость имеет поверхность. Поэтому, учитывая высокое качество поверхности после ионного азотирования и сохранение чистоты, можно не обрабатывать ее или ограничиться полировкой или легкой обработкой.

После ионного азотирования на поверхности отсутствуют все стали.Отсутствие -фазы на поверхности с ионами азота обусловлено, вероятно, барьерным действием оксидов, снижающих содержание азота непосредственно на металле, катодным напылением и меньшим сопротивлением фазы в вакууме и в плазме тлеющего разряда.

Одной из основных эксплуатационных характеристик многих деталей авиадвигателей и самолетов является износостойкость.

Исследование износостойкости проводили как с поверхности азотированных образцов, так и после шлифовки на глубину 0.03-0,06 мм.

Ионному азотированию деталей в серийном производстве в основном подвергаются три вида деталей. Это детали, подвергнутые условному азоту в диссоциированном аммиаке, сцементированные детали с малыми и средними нагрузками работы на изделие и детали со значительным износом, не подвергнутые химико-термической обработке из-за невозможности последующего шлифования из-за сложной геометрической формы. форма.

Большая продолжительность изотермической выдержки, достигающая 50 часов, при значительной номенклатуре азотсодержащих частей часто нарушает ритмичность производства.Еще одним существенным недостатком серийной технологии является большая трудоемкость изготовления деталей, связанная с нанесением и снятием гальванических покрытий, используемых для защиты от азота. Притирка азотированных деталей, особенно сложной конфигурации, иногда сопровождается неравномерным браком, который практически не выявляется контролем и проявляется только при эксплуатации на серийном двигателе в результате преждевременного износа дефектного слоя. При шлифовании деталей, особенно из такой сложной стали, как 15х16к5н2МВФАБ, на острых кромках иногда образовывались трещины вследствие релаксации остаточных напряжений, а также в местах перехода от цилиндрической поверхности к торцевой непосредственно после азотирования.

Окончательно изготовленные детали целесообразно упрочнять ионным азотированием. Это связано с тем, что максимальной твердостью и износостойкостью после ионного азотирования обладает поверхность или близкие к ней слои, в то время как после обычного азотирования более эффективными являются слои, расположенные на некотором расстоянии от поверхности.

Для учета припуска на «вздутие» при изготовлении исследовано влияние ионного азотирования на изменение размеров деталей. Исследования проводились на типичных представителях частей.Статистика раздачи деталей для ресайза. Детали валового типа имеют увеличение диаметра после ионного азотирования. У втулок и сфер наружный диаметр увеличивается, а внутренний – уменьшается. У большинства азотированных деталей диаметр изменился на 30 – 40 мкм.

Некоторые детали не обрабатывались после чистовой обработки, а отклонения размеров закладывались в поле допуска. Таким образом, в процессе изготовления деталей исключалась трудоемкая операция шлифовки азотированной поверхности.Это обстоятельство позволяет расширить номенклатуру упрочняемых деталей, механическая обработка которых после их упрочнения затруднена или невозможна (например, криволинейные детали бандажного типа).

Для защиты неокрашенных поверхностей разработано и изготовлено оборудование. При ионном азотировании деталей, в отличие от печной защиты поверхностей, не подвергающихся действию азота, наиболее технологична. Никель и антресоли, применяемые для защиты неокрашенных поверхностей при обожженном азотировании, являются операциями трудоемкими и не всегда обеспечивают необходимое качество защиты.Кроме того, после нитигации часто возникает необходимость удаления этих покрытий химическими или механическими методами.

При ионном азотировании защиту неободимых поверхностей осуществляют с помощью металлических экранов, плотно контактирующих с поверхностью, не подверженной воздействию азота (зазор не более 0,2 мм). Эта поверхность не подвергается воздействию тлеющей шихты и, таким образом, надежно защищена от азотирования. При азотировании деталей обеспечивается защита от азотирования экранами различных поверхностей, таких как плоскости, внутренние и наружные цилиндрические поверхности, резьбовые поверхности и т. д.Практика показала надежность и удобство такого способа защиты. Устройства для этих целей можно использовать многократно. Поверхности деталей, не подвергающихся воздействию азота, можно обрабатывать.

Процесс нитигации ионов позволяет:

для увеличения ресурса агенных деталей;

обеспечивают упрочнение деталей, для которых применение других способов упрочнения затруднено или невозможно;

снизить трудоемкость за счет исключения гальванических операций;

в некоторых случаях отказываются от шлифовки после азотирования;

сократить продолжительность азотного цикла более чем в два раза;

улучшить гигиену труда.

В промышленности в настоящее время применяют три различных вида азота: для получения высокой твердости поверхностного слоя, антикоррозионного ионного и «мягкого» азотирования и др.

Для получения деталей повышенной твердости из конструкционных сталей процесс проводят при температуре от 500 до 520С в течение до 90 часов. Степень диссоциации аммиака регулируется его подачей и колеблется в пределах от 15 до 60%. При одностадийном режиме азотирования процесс ведут при постоянной температуре (500–520°С), а затем ее повышают до 560–570°С.Это приводит при пониженной температуре к образованию сначала тонкого азотонасыщенного слоя с мелкими нитридами, а затем, с повышением температуры, увеличивается скорость диффузии и сокращается время получения необходимой толщины слоя азота. Двухстадийный цикл азотирования сокращает время процесса насыщения стали азотом в 22,5 раза.

При совершенствовании процесса азотирования необходимо решить следующие важные задачи:

создание регулируемого процесса, обеспечивающего приготовление газа заданного состава, структуры и глубины диффузионного слоя;

интенсификация процесса формирования агенного слоя.

Разработаны два принципиально новых метода прямого контроля процесса азотирования, один из которых позволяет оценить азотный потенциал атмосферы печи по ее ионному составу (ионные диссоциомеры), а другой открывает возможности прямого анализа кинетики образования диффузионных покрытий в процессе азотирования (токово-звуковые анализаторы). Азотный потенциал контролируется датчиком ионизации с обратной связью с системой смешения.

Для азотирования качественно новые установки с программным управлением технологическим процессом. Интенсификация процесса азотирования может быть достигнута повышением температуры насыщения, регулированием активности атмосферы, изменением ее состава, а также применением магнитных полей и различных видов электрических разрядов (искровых, коронных, тлеющих).

При химико-термической обработке глубина насыщенного слоя в одних случаях требуется больше, в других – меньше, иногда происходит коробление и деформация, растрескивание насыщенного слоя и тому подобное.Характеристика брака химико-термической обработки, основные причины его появления, мероприятия по устранению брака приведены в таблице.


Короткий путь http://bibt.ru.

Иногда такой процесс называют ионным триллингом или азотированием в плазме тлеющего разряда. Суть этого метода заключается в том, что в герметичной емкости создается разреженная азотсодержащая атмосфера. Для этой цели можно использовать чистый азот, аммиак или смесь азота и водорода.Внутри контейнера размещены азотсодержащие детали, которые подключены к отрицательному полюсу источника постоянного напряжения. Они играют роль катода. Анод – это стенка контейнера. Между катодом и анодом имеется высокое напряжение (500-1000 В). В этих условиях происходит ионизация газа. Образовавшиеся положительно заряженные ионы азота устремились к отрицательному полюсу – катоду. Электрическое сопротивление газовой среды вблизи катода резко возрастает, в результате чего почти все напряжение, подводимое между анодом и катодом, приходится на сопротивление вблизи катода, на расстоянии нескольких миллиметров от него.Это создает очень высокую напряженность электрического поля вблизи катода.

Ионы азота, попадая в эту зону высокого напряжения, разгоняются до больших скоростей и, оборачиваясь с деталью (катодом), внедряются в ее поверхность. При этом высокая кинетическая энергия, которой обладали ионы азота, превращается в тепловую. В результате деталь за короткое время, около 15-30 минут, нагревается до температуры 470-580°С, при которой происходит диффузия азота в глубь металла, т. е. идет процесс нитигирования. .Кроме того, при контакте ионов с поверхностью детали происходит выбивание ионов железа с ее поверхности. За счет этого происходит очистка поверхности от оксидных пленок, препятствующих азотированию. Это особенно важно для азотирования коррозионно-стойких сталей, в которых такая пассивирующая пленка удаляется обычными методами очень трудно.

Ионное азотирование по сравнению с азотом в печах имеет следующие преимущества:

1) сокращение общей продолжительности процесса 1.5-2 раза;

2) возможность регулирования процесса с целью получения агенного слоя с заданными свойствами;

3) меньшая деформация деталей за счет равномерного нагрева; 4) возможность азотирования коррозионно-стойких сталей и сплавов без дополнительной децессивной обработки.

Ионно-плазменное азотирование (ИПА) – современный армирующий метод химико-термической обработки изделий из чугуна, углеродистых, легированных и инструментальных сталей, титановых сплавов, металлокерамики, порошковых материалов.Высокая эффективность технологий достигается за счет использования различных газовых сред, влияющих на формирование диффузионного слоя различного состава в зависимости от конкретных требований к его глубине и сплошности поверхности.

Азотирование ионно-плазменным методом актуально для обработки нагруженных деталей, работающих в агрессивных средах, подвергающихся трению и химической коррозии, поэтому широко применяется в машиностроительной, в том числе станкостроительной, автомобильной и авиационной промышленности, а также как в нефтегазовом, топливно-энергетическом и горнодобывающем комплексе, инструментальном и высокоточном производстве.

В процессе обработки поверхности ионным азотированием улучшаются поверхностные характеристики металлов и эксплуатационная надежность ответственных деталей машин, двигателей, станков, гидравлики, точной механики и других изделий: усталостная и контактная прочность, поверхностная твердость и стойкость к увеличивается растрескивание, повышается износ и истираемость, тепло- и и и коррозионная стойкость.

Преимущества ионно-плазменного азотирования

Технология IPA имеет ряд неоспоримых преимуществ, главное из которых – стабильное качество обработки при минимальном разбросе свойств.Контролируемый процесс диффузионного насыщения газа и нагрева обеспечивает получение однородного покрытия высокого качества с заданным фазовым составом и структурой.

  • Высокая поверхностная твердость азотированных деталей.
  • Отсутствие деформации деталей после обработки и высокая чистота поверхности.
  • Сокращение времени обработки сталей в 3-5 раз, титановых сплавов – в 5-10.
  • Увеличение эксплуатации азотированной поверхности в 2-5 раз.
  • Возможность обработки глухих и сквозных отверстий.

Низкотемпературный режим исключает структурные превращения стали, снижает вероятность усталостного разрушения и повреждения, позволяет осуществлять охлаждение с любой скоростью без риска образования мартенсита. Обработка при температурах ниже 500°С особенно эффективна при упрочнении изделий из инструментальных легированных, быстрорежущих и мартенситно-стареющих сталей: повышаются их эксплуатационные свойства без изменения растворителя сердечника (55-60 HRC).

Экологически безопасный метод ионно-плазменного азотирования предотвращает искривление и деформацию деталей при сохранении исходной шероховатости поверхности в пределах Ra=0.63…1,2 мкм – именно поэтому технология IPA эффективна в качестве отделки.

Технологический процесс

Установки для ИПА эксплуатируются в разряженной атмосфере при давлении 0,5-10 мбар. В камеру, действующую по принципу катодно-анодной системы, подается ионизированная газовая смесь. Между обрабатываемой заготовкой и стенками вакуумной камеры формируется тлеющий импульсный разряд. Создаваемая под его воздействием активная среда, состоящая из заряженных ионов, атомов и молекул, образует азотсодержащий слой на поверхности изделия.

Состав насыщающей среды, температура и продолжительность процесса влияют на глубину проникновения нитридов, вызывая значительное увеличение прочности поверхностного слоя изделий.

Ионное азотирование деталей

Ионное азотирование широко применяют для упрочнения деталей машин, рабочих инструментов и технологического оборудования неограниченных размеров и форм: зубчатых и цилиндрических зубчатых и распределительных валов, конических и цилиндрических зубчатых колес, экструдеров, муфт сложной геометрической формы, винтов, режущий и сверлильный инструмент, оправки, матрицы и пуансоны для штамповки, пресс-формы.

Для ряда изделий (шестерни большого диаметра для большегрузных автомобилей, экскаваторов и др.) ИПС – единственный способ получить готовую продукцию с минимальным процентом брака.

Свойства продуктов после отверждения ИПС

Упрочнение зубчатых колес методом ионного азотирования повышает выносливость зубьев при испытаниях на усталость при изгибе до 930 МПа, значительно снижает шумовые характеристики машин и повышает их конкурентоспособность на рынке.

Технология ионно-плазменного азотирования широко применяется для упрочнения поверхностного слоя форм, используемых при литье под давлением: азотированный слой препятствует слипанию металла в зоне подачи струи жидкости, и процесс заполнения формы становится менее турбулентный, что увеличивает срок службы кристаллизатора и обеспечивает высокое качество литья.

Ионно-плазменное азотирование в 4 и более раза повышает износостойкость штампа и режущего инструмента из стали марок Р6М5, Р18, Р6М5К5, Р12Ф4К5 и других, с одновременным увеличением режимов резания.Азотированная поверхность инструмента за счет сниженного коэффициента трения обеспечивает более легкий съем стружки, а также предотвращает ее налипание на режущие кромки, что позволяет увеличить подачу и скорость резания.

Компания «Ионмет» оказывает услуги по поверхностной обработке конструкционных материалов различных видов деталей и инструментов методом ионно-плазменного азотирования – правильно подобранный режим позволит добиться необходимых технических показателей Твердость и глубина азотированного слоя обеспечат высокие потребительские свойства продукты.

  • Упрочнение поверхностного слоя мелкомодульных и крупномодульных шестерен, коленчатых и распределительных валов, направляющих, втулок, втулок, корзин, цилиндров, пресс-форм, осей и др.
  • Повышенная стойкость к циклическим и пульсирующим нагрузкам коленчатых и кулачковых валов, толкателей, клапанов, зубчатых колес и др.
  • Повышенная износостойкость и коррозионная стойкость, снижение прилипания металла при отливке изложниц, прессовых и молотовых штампов, пуансонов для глубокой вытяжки, матриц.

Процесс нитигации происходит в современных автоматизированных установках:

  • Стол Ø 500 мм, высота 280 мм;
  • Стол Ø 1000 мм, высота 1400 мм.

Уточнить полный ассортимент продукции для упрочняющей обработки, а также возможность азотирования крупногабаритных деталей со сложной геометрией можно у специалистов компании Ионмет. Для определения технических условий Азотирование и начало сотрудничества Мы высылаем нам чертеж, указываем стальные клейма и примерную технологию изготовления деталей.

Ионно-плазменное азотирование (ИПА) – способ химико-термической обработки стальных и чугунных изделий с большими технологическими возможностями, позволяющий получать диффузионные слои заданного состава за счет использования различных газовых сред, т.е.е. Процесс диффузионного насыщения управляем и может быть оптимизирован в зависимости от конкретных требований к глубине слоя и твердости поверхности. Плазменное азотирование легированной микротвердостью

Температурный интервал ионного азотирования шире газового и находится в пределах 400-600 0 С. Обработка при температурах ниже 500 0 С особенно эффективна при упрочнении изделий из инструментальных легированных сталей для холодной обработки, быстрорежущих и мартенситно- старение сталей, т.к. значительно повышают их эксплуатационные свойства при сохранении твердости сердцевины на уровне 55-60 HRC.

Методом обработки арматуры

и инструментами практически всех отраслей промышленности подвергают метод ИПА и инструменты (рис. 1).

Рис. 1.

В результате можно улучшить IPA. Изделия обладают следующими характеристиками: износостойкостью, усталостной выносливостью, антисадочными свойствами, жаростойкостью и коррозионной стойкостью.

По сравнению с широко применяемыми методами упрочнения химико-термической обработки стальных деталей, такими как цементация, нитроцемент, цианирование и газовое азотирование в печах, метод ИПА имеет следующие основные преимущества:

  • · Повышенная твердость поверхности азотированных деталей;
  • · Отсутствие деформации деталей после обработки и высокая чистота поверхности;
  • · Повышение предела выносливости и повышение износостойкости обрабатываемых деталей;
  • · Более низкая температура обработки, благодаря которой в стали не происходят структурные превращения;
  • · Возможность обработки глухих и сквозных отверстий;
  • · Сохранение твердости азотированного слоя после нагрева до 600-650 с;
  • · Возможность получения слоев заданного состава;
  • · Возможность обработки изделий неограниченных размеров и форм;
  • · Отсутствие загрязнения окружающей среды;
  • · Повышение культуры производства;
  • · Снижение стоимости обработки в несколько раз.

Преимущества ИПС также проявляются в значительном снижении основных производственных затрат.

Например, по сравнению с газовым азотированием в печах ИПС обеспечивает:

  • · Сокращение продолжительности обработки в 2-5 раз, как за счет уменьшения нагрева и охлаждения садка, так и за счет сокращения времени изотермической выдержки;
  • · Снижение хрупкости упрочненного слоя;
  • · Снижение затрат на рабочие газы в 20-100 раз;
  • · Снижение потребления электроэнергии 1.5-3 раза;
  • · Исключение операции передачи;
  • · Снижение деформации настолько, чтобы исключить чистовую шлифовку;
  • · Легкая и надежная защита экрана от азотирования незащищенных поверхностей;
  • · Улучшение санитарно-гигиенических условий;
  • · Полное соответствие технологии всем современным требованиям по защите окружающей среды.

По сравнению с закалкой Обработка методом iPA позволяет :

  • · Исключить деформацию;
  • · Увеличение ресурса агенной поверхности в 2-5 раз.

Применение ИПС вместо цементации, нитроцемента, газового или жидкого азотирования, объемной или щелевой закалки позволяет сэкономить основное оборудование и производственные площади, снизить машинно-транспортные расходы, снизить потребление электроэнергии и активных газовых сред.

Принцип действия ИПС заключается в том, что азотсодержащая газовая среда между катодом – деталями и анодом – стенками вакуумной камеры – аномально намеренно образует активную среду (ионы, атомы, возбуждаемые молекулами ) возбуждается, обеспечивая образование азотированного слоя, состоящего из внешней – нитридной зоны и расположенной под ней диффузионной зоны.

Технологическими факторами, влияющими на эффективность ионного азотирования, являются температура процесса, продолжительность насыщения, давление, состав и расход рабочих газовых смесей.

Температура процесса , Квадрат Площади, участвующие в теплообмене, и эффективность теплообмена со стенкой (количество экранов) определяют мощность, необходимую для поддержания нагнетания и обеспечения заданной температуры продукта. Выбор температуры зависит от степени легирования азотируемой стали нитридообразующими элементами: чем выше степень легирования, тем выше температура.

Температура обработки должна быть не ниже температуры отпуска на 10-20°С.

Продолжительность и температура процесса Насыщение определяется глубиной слоя, распределением твердости по глубине и толщине нитридной зоны.

Состав насыщающей среды Зависит от степени легирования обрабатываемой стали и требований к твердости и глубине азотированного слоя.

Технологическое давление Оно должно быть таким, чтобы обеспечивалось разряжение поверхности изделий и подготовка однородного азотированного слоя. Однако следует иметь в виду, что разряд на всех стадиях процесса должен быть аномальным, т.е. поверхность всех деталей в клетке должна быть полностью покрыта люминесценцией, а плотность разрядного тока должна быть больше нормальной. плотность для этого давления с учетом нагревательного эффекта.Газ в прикатодной области разряда.

С появлением установок нового поколения, использующих в качестве рабочей среды смесь водорода, азота и аргона, а также плазму «пульсирующего», а не постоянного тока, технологичность ионного азотирования процесс значительно увеличился.

Применение комбинированного обогрева («горячие» стенки камеры) или усиленной теплозащиты (тройной тепловой экран) наряду с возможностью независимого регулирования состава газа и давления в камере позволяют при обработке режущего инструмента избежать перегрева тонких режущих кромок при нагреве клетки точно регулируют время насыщения А соответственно глубине слоя, т.к. нагрев изделий можно производить в ворсовой среде, например, в смеси АР + Н 2 .

Эффективная теплоизоляция в рабочей камере (тройной тепловой экран) позволяет обрабатывать продукты с низким удельным энергопотреблением, что позволяет минимизировать температурные перепады внутри клетки при обработке. Об этом свидетельствует распределение микротвердости по глубине азотированного слоя для образцов, расположенных в разных местах Садки (рис. 2).


Рис. 2.

а, в – шестерня массой 10,1 кг, 51 шт., ст – 40х, модуль 4,5, выдержка 16 часов, Т = 530 0 с;

б, М – шестерня массой 45 кг, 11 шт., ст – 38хн3мф, модуль 3,25 (наружный венец) и 7 мм (внутренний венец), выдержка 16 часов, Т = 555 0 с.

Ионное азотирование – эффективный метод упрочняющей обработки деталей из легированных конструкционных сталей : Зубчатые колеса, венцы зубчатых колес, валы зубчатых колес, валы, пролетные, конические и цилиндрические зубчатые колеса, муфты, валы зубчатых колес сложной геометрической формы и др.

Цементация, нитроцемент и твч-упрочнение оправдывают себя при изготовлении тяжелонагруженных деталей (шестерни, оси, валы и др.) низкой и средней точности, не требующие последующей шлифовки.

Данные виды термической обработки экономически нецелесообразны при изготовлении средне- и малонагруженных высокоточных деталей, т.к. при такой обработке возникает значительное коробление и требуется последующая шлифовка. Соответственно при шлифовке необходимо снимать значительную толщину затвердевшего слоя.

ИПА позволяет значительно снизить блокировку и деформацию деталей при сохранении шероховатости поверхности в пределах Ra=0.63…1,2 мкм, что позволяет в подавляющем большинстве случаев использовать ИПС в качестве финишной обработки.

Применительно к станкостроению ионное азотирование шестерен существенно снижает шумовые характеристики станков, тем самым повышая их конкурентоспособность на рынке.

ИПА наиболее эффективен при обработке крупногабаритных одномерных деталей: шестерни, валы, оси, валы-шестерни, валы-шестерни и др. Зубчатые колеса, подвергнутые плазменному азотированию, имеют лучшую размеростойкость по сравнению с цементными зубьями и могут применяться без обработка.При этом несущая способность боковой поверхности и прочность основания зуба, достигаемые плазменным азотом, соответствуют цементным зубчатым колесам (табл. 1).

Таблица 1. Характеристики сопротивления усталости сталей в зависимости от способов упрочнения зубчатых колес

При способе ионного азотирования деталей из цемента, низко- и вторично-нерегулируемых сталей (18ХГТ, 20ХНЗ, 20ХГНМ, 25ХГТ, 40Х, 40ХНМ, 40ХФ и др.) необходимо совершенствовать в начале ковки и отпуска на твердость 241 -285 HB в начале.(для некоторых сталей – 269-302 HV), затем механическая обработка и доводка – ионное азотирование. Для обеспечения минимальной деформации изделий перед азотированием для снятия напряжений рекомендуется отжиг в атмосфере защитного газа, причем температура отжига должна быть выше температуры агенизации. Отжиг следует проводить перед точной механической обработкой.

Глубина азотированного слоя, образующегося на указанных изделиях из сталей 40х, 18ХГТ, 25ХГТ, 20Х2х5А и др., составляет 0,3-0,5 мм с твердостью 500-800 HV в зависимости от марки стали (рис. 3).

Для передач, работающих в условиях более высоких нагрузок, азотированный слой должен быть на уровне 0,6-0,8 мм с тонкой нитридной зоной или без нее.

Рис. 3.

Оптимизация свойств упрочненного слоя определяется сочетанием характеристик основного материала (твердость сердцевины) и параметров азотированного слоя. Характер нагрузки определяет глубину диффузионного слоя, тип и толщину нитридного слоя:

  • · Износ-“-или-сы;
  • · Динамическая нагрузка – ограниченная толщина нитридного слоя или вообще без нитридного слоя;
  • · Коррозия – -ст.

Независимый контроль расхода каждого из компонентов газовой смеси, давления в рабочей камере и варьирования температуры процесса позволяют формировать слои разной глубины и твердости (рис. 4), обеспечивая тем самым стабильную обработку качество с минимальным разбросом свойств от детали к детали и от сепаратора к сепаратору (рис. 5).

Рис. 4.

  • 1, 3, 5 одностадийный процесс;
  • 2,4 – двухстадийный процесс по содержанию № 2 в рабочей смеси
  • 1,2 – Т = 530 0 С, Т = 16 часов; 3 – Т = 560 0 С, Т = 16 часов;
  • 4 – Т = 555 0 С, Т = 15 часов, 5 – Т = 460 0 С, Т = 16 часов

Рис.пять.

Ионное азотирование широко известно и как один из эффективных методов повышения износостойкости режущего инструмента из фильтровальных сталей Марки Р6М5, Р18, Р6М5К5, Р12Ф4К5 и др.

Азотирование повышает износостойкость инструмента и его термостойкость. Азотированная поверхность инструмента с пониженным коэффициентом трения и улучшенными антифрикционными свойствами, Обеспечивает более легкое разложение стружки, а также препятствует ее налипанию на режущие кромки и образованию отверстий износа, что позволяет увеличить подачу и скорость резания.

Оптимальной структурой азотированной быстрорежущей стали является высокоазотный мартенсит, не содержащий избыточных нитридов. Такая структура обеспечивается насыщением поверхности инструмента азотом при температуре 480-520 0 С в процессе кратковременного азотирования (до 1 часа). При этом формируется упрочненный слой глубиной 20-40 мкм с микротвердостью поверхности 1000-1200 HV0,5 при твердости сердцевины 800-900 HV (рис. 6), а сопротивлением инструмент после ионного азотирования увеличивается в 2-8 раз в зависимости от его вида и вида обрабатываемого материала.

Рис. 6.

Основным преимуществом ионного азотирующего инструмента является возможность получения только диффузионно-упрочненного слоя, либо слоя с монофазным нитридом Fe 4 N (“-Fase”) на поверхности, в отличие от классического газового азотирования в аммиаке, где нитриновый слой состоит двух фаз -“+”, что является источником внутренних напряжений на границе раздела фаз и вызывает хрупкость и отслаивание упрочненного слоя в процессе эксплуатации.

Ионное азотирование также является одним из основных методов повышения долговечности. Штамповочный инструмент и литейное оборудование из Стали 5Хнм, 4х5МФС, 3х2Б8, 4х5В2ФС, 4х4ВМФС, 38х2МУ, Х12, х22М, х22Ф1.

В результате ионного азотирования можно улучшить следующие характеристики продукта:

  • · Штампы поковочные для горячей штамповки и формы для литья металлов и сплавов – повышается износостойкость, снижается адгезия металла.
  • · Алюминиевые формы для литья под давлением – азотированный слой препятствует слипанию металла в зоне подачи струи жидкости, а процесс заполнения формы менее турбулентный, что увеличивает срок службы пресс-форм, а отливка выше самого высокого качества.

Значительно улучшает ионное азотирование и эксплуатационные характеристики холодного инструмента (Т

Основные требования, обеспечивающие высокие эксплуатационные характеристики такого инструмента – высокая прочность на сжатие, износостойкость и стойкость к холодным ударным нагрузкам – достигаются в результате упрочняющей обработки ионным азотированием.

Если в инструменте используется высокохромистая сталь (12% хрома), то азотированный слой должен быть только диффузионным, если из низколегированной стали – то дополнительно к диффузионному слою должен быть р-слой – сплошной и пластичный.

Особенностью ионного азотирования высокохромистых сталей является то, что выбор температуры процесса может осуществляться в широких пределах для сохранения твердости изделия, определенной предварительной термообработкой (табл. 2).

Для получения износостойкого поверхностного слоя при сохранении вязкого ядра штампа необходимо сначала провести закалку с отпуском на вторичную твердость, размерную обработку и затем ионное азотирование.

Для исключения или сведения к минимуму деформаций, возникающих при ионном нитигировании штампового инструмента, перед окончательной механической обработкой рекомендуется проводить отжиг в среде инертного газа при температуре не менее чем на 20 с ниже температуры отпуска.

При необходимости применяется для полировки азотированных рабочих поверхностей.

Таблица 2. Характеристики легированных сталей после ионно-плазменного азотирования.

сталь

марки

Твердость сердцевины, HRC

Температура процесса

Характеристики слоя

Тип соединения перекрученных слоев

Глубина, мм.

Пов. ТВ-СТ, ВН 1

Толщина слоя исчерпывающая.,мкм

Сталь для горячей обработки

Сталь для холодной обработки

Варьируя состав насыщающей среды, температуру процесса и его продолжительность, можно формировать слои разной глубины и твердости (рис.7,8).

пансон весом 237 кг

Форма

весом 1060 кг.

Рис. 7. Примеры обработки штамповочного оборудования (А, Б) и распределение микротвердости по глубине азотированного слоя (Б, г).

Таким образом, как показывает мировой опыт, использование технологии ионного азотирования для упрочняющей обработки изделий из конструкционных сталей, а также режуще-штамповочного инструмента, эта технология эффективна и относительно легко реализуема, особенно с использованием плазмы пульсирующего тока.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.