Уплотнение поверхности

Высокоэнергетические источники упрочнения поверхностей. Повышение производительности лазерного оборудования. Способы плазменного поверхностного упрочнения материалов. Влияние основных параметров плазменного упрочнения на твердость уплотненной зоны.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 09.11.2014
Размер файла 657,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. УПРОЧНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ИСТОЧНИКАМИ

1.1 ЛАЗЕР

Почти все виды механической обработки поверхности металлической детали, известные в настоящее время, приводят к снижению усталостной стойкости поверхности. Шлифовка, фрезеровка и токарная обработка - все эти операции являются причиной накопления усталостных растягивающих напряжений, что и является следствием снижения усталостной стойкости. Компенсировать эти негативные явления можно наклёпом.

Наплавка энергией луча порошков с высоким содержанием карбида вольфрама В самом традиционном случае наклёп получается в процессе холодной ковки, когда массивным бойком методично наносят удары по упрочняемой поверхности металла, местами деформируя её. Этот способ упрочнения металла известен несколько сот лет.

Продолжением этой технологии, когда обрабатывать стало возможно детали сложной формы, является «бомбардировка» металлической поверхности металлическими шариками. При такой обработке специальной дробью, с высокой интенсивностью подачи, поверхность приобретает необходимые механические характеристики и даже становится значительно меньше восприимчивой к коррозии. Это надёжные установки, которые применяются уже не одно десятилетие, производительности их достаточно для осуществления упрочнения в промышленных масштабах.

Однако существует и более прогрессивная технология упрочнения поверхности по схожему методу - использование в качестве источника бомбардирования мощный твердотельный лазер. Эта технология отчасти похожа на плазменное напыление, но только отчасти.

Излучение от такого лазера обладает выдающимися показателями по энергии импульса и частоты «бомбардировки». Самые первые эксперименты по упрочению металлической поверхности лазером были проведены около 30 лет назад. Но с методом упрочнения при помощи стальных шариков, лазеры смогли конкурировать недавно, когда стали доступны действительно мощные лазерные источники энергии.

В промышленности лазер для упрочнения поверхности впервые стали использовать при изготовлении турбинных лопаток для авиационной техники. Это тонкостенные детали сложной формы, поэтому более «деликатное» лазерное упрочнение для них стало предпочтительнее, чем стандартное упрочнение шариками. В настоящее время лазерное упрочнение уже используется не только в авиационной, но и передовой автомобильной (для обработки деталей шасси, коробки передач) и медицинской отраслях (упрочнение коленных и бедренных имплантатов).

При лазерном упрочнении используются импульсы с высокой интенсивностью - до 10*10 Вт/смІ, это позволяет создать мощную ударную волну, направленную на упрочняемый материал. В деталях этот процесс выглядит следующим образом: на упрочняемую поверхность перед обработкой наносят два слоя, один из которых поглощает лазерное излучение - это нижний слой прилегающий к металлу, а второй слой прозрачный, он находится на поверхности. В качестве поглощающего слоя используют специальную краску, а качестве прозрачно слоя сверху, обычно используют воду. Направленный на эти слои луч лазера беспрепятственно проходит через воду и начинает интенсивно испарять второй, нижний слой краски. Однако в это время слой воды начинает препятствовать резкому образования газа от испаряющегося нижнего слоя. Соответственно, энергия от образующегося газа взаимодействует в сторону, обратную от слоя воды, т.е. в сторону металла, упрочняя его таким образом. Т.к. весь вышеописанный процесс проходит крайне быстро, то упрочняющий эффект весьма ощутим, а глубина упрочнения, может достигать 1 мм (при упрочнении металлическими шариками предельной считалась глубина в 0,4 мм).

Лазерная установка, подходящая для упрочнения деталей в промышленном масштабе, должна иметь общую производительность обработки не менее 1 мІ/час, что эквивалентно энергии импульса более 100 Дж. Средняя мощность установки в этом случае может достигать 1 кВт. Впервые лазер для промышленного наклёпа был разработан в 1999г. в США. Этот аппарат позволял получить энергию импульса в 100Дж и был собран на неодимовом стекле. Конструкция его была чрезвычайно сложной, использовалась анаморфотная сферическая оптика, активный элемент размером 1х40x14 cмі. На нём можно было вести обработку деталей пятнами площадью по 1 смІ (при производительности 3000 смІ/час). Стоимость этого оборудования составляла несколько миллионов долларов. Через некоторое время начали появляться установки для лазерного наклепа и в других государствах, однако это были менее производительные установки. Например в России в то время создали лазер с энергией в 50Дж и площадью обработки 0,5 смІ, стоимость его была на порядок ниже американского аналога.

Сегодня разработчики решают задачу повышения производительности лазерного оборудования для упрочнения, для чего необходимо увеличивать частоту подачи импульсов. Эта задача решается одновременно с удешевлением конструкции, ведь подобное оборудование носит не только прикладной характер, но и общепромышленный. Некоторыми профильными институтами предпринимались попытки замены лазера с неодимовым стеклом на более дешёвые лазеры из группы Nd:YAG. Однако лучевая прочность кристаллов из таких лазерах относительно низкая, и поднять её пока не удаётся. Конструктивная особенность таких лазеров не позволяет встроить в них достаточный по размерам активный элемент.

В результате многих опытов и изысканий по данной теме, наметилась тенденция, что один «суперпучок» с энергией в 50 Дж и более, который обработает за один раз 0,5 смІ, целесообразнее заменить несколькими пучками, покрывающими всего 1,5ммІ, но работающими намного интенсивнее. Такой путь позволяет многократно удешевить конструкцию, сделать её более производительной в условиях действующих производства. Если выйдет из строя один большой лазер, установка станет неработоспособной, а поломка маленького лазера в системе из десятков таких же, не особо отразится на работоспособности системы.

Единственным недостатком, который может наблюдаться при использовании нескольких небольших лазерных пучков по сравнению с одним большим - возможная неоднородность распределения твёрдости по обрабатываемой поверхности (при обработке малыми пучками некоторые участки поверхности могут быть пропущены), однако эта проблема решается точным позиционированием каждого пучка и соответствующим контролем обработки. Именно на этом принципе «распределения» и создаются сегодняшние лазеры для упрочнения металлических поверхностей.

Конечно, сегодняшние лазерные установки для упрочения являются скорее диковинкой для промышленности в целом. Они дороже традиционных систем с «бомбардировкой стальными шариками» и сложнее в обслуживании. Однако, старые системы невозможно модернизировать для получения более глубокого слоя обработки, а работа над лазерными упрочнителями продолжается, уже сегодня передовые образцы лазерных упрочнителей превзошли по параметрам обработки «шариковые» системы, и работа ведётся дальше. Разработчики утверждают, что когда ввод в эксплуатацию подобных систем на производственных участках примет массовый характер (предпосылки к этому уже есть), тогда и лазерное оборудование и его обслуживание будет не дороже привычных сейчас систем.

1.2 СПОСОБЫ ПЛАЗМЕННОГО ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ

Рис. 1.2.1 Способы плазменного поверхностного упрочнения материалов

В настоящее время наиболее широко исследуются следующие направления:

1. Закалка сплавов из твердого состояния со скоростями нагрева и охлаждения 102-104єС\с;

2. Закалка сплавов из жидкого состояния с высокими скоростями плавления и кристаллизации 102 - 105 є С\с;

3. Поверхностное легирование, наплавка материала, обработка предварительно нанесенных на металл покрытий, нагрев поверхностных слоев после традиционной ХТО;

4. Оплавление и затвердевание с высокими и сверхвысокими скоростями (104- 107 °С\с), приводящие к аморфизации (стеклованию) тонкого поверхностного слоя.

На стадии лабораторных исследований находится плазменное ударное упрочнение, реализуемое за счет коротких промежутков времени. Газодинамический напор плазменного потока создает в зоне обработки давление, ( 400-800 МПа), что значительно выше предела текучести аустенита. Многочисленные исследования в области плазменного упрочнения с использованием электронной и оптической микроскопии показали, что зона термического воздействия плазменной струи (дуги) имеет форму сегмента и по своему строению аналогична ЗТВ электронного и лазерного луча. При нагреве плазменной струей (дугой) поверхности металла происходит нагрев поверхности слоя до различных температур, вследствие чего он имеет слоистое строение. В зависимости от микроструктуры и микротвердости в сталях по глубине различают три слоя.

- Первый слой - зона оплавления, имеет место при закалке из расплавленного состояния. Зона оплавления имеет столбчатое строение с кристаллами, вытянутыми в направлении теплоотвода. Основная структурная составляющая мартенсит.

- Второй слой - зона закалки из твердой фазы, образующийся в интервале температур Тпл › Тзак › ТАс1. По глубине слой характеризуется сильной структурной неоднородностью, т.к. наряду с полной закалкой происходит неполная закалка. В верхней границе слоя, ближе к поверхности, наблюдается мартенсит и остаточный аустенит. В нижней границе слоя, ближе к исходному металлу, наряду с мартенситом наблюдаются элементы исходной структуры: феррит в доэвтектоидных сталях и цементит в заэвтектоидных.

- Третий слой - переходная зона, в которой металл нагревается до температур ниже точки Ас1, в котором основными структурами являются структуры отпуска.

Слоистое строение упрочненной зоны характерно для всех способов плазменного упрочнения. Конкретные структуры и строение зоны плазменного воздействия для каждого способа и типа стали будут рассмотрены ниже. Геометрические параметры зоны плазменного нагрева характеризуются шириной и глубиной упрочненного поверхностного слоя, которые для большинства способов зависят от параметров режима упрочнения (мощности плазменной струи (дуги), дистанции упрочнения, скорости обработки), рис. 1.2.2.

В работах для определения интервала гарантированного упрочнения (ИГУ) металлов используется энергетический параметр плотность энергии по поверхности W, Дж/мм 2. Первый энергетический порог W1 соответствует началу аустенитных превращений в стали.

Рис. 1.2.2 Влияние параметров процесса упрочнения на геометрию упрочненной зоны: ширину В/а/ и глубину Z/б/

При дальнейшем увеличении плотности энергии поверхностная твердость в зоне плазменного воздействия резко возрастает и при втором критическом значении достигает почти максимальной величины. В диапазонеW1 - W2процессы б>ги г>б - превращений протекают уже достаточно плотно.

Рис. 1.2.3 Влияние плотности энергии в пятне нагрева на поверхностную твердость

Однако на практике использование этого энергетического параметра не нашло широкого применения. Как правило, в качестве основных параметров используют силу тока дуги в плазмотроне, дислокацию упрочнения, диаметр сопла, скорость обработки. Наиболее сильно на степень упрочнения оказывает влияние скорости обработки и сила тока, т.к. они позволяют регулировать скорость нагрева и охлаждения, рис. 1.2.4.

уплотнение лазерный плазменный поверхность

Рис. 1.2.4 Влияние основных параметров плазменного упрочнения: силы тока /а/, скорости упрочнения /б/, дистанции обработки /в/, диаметра сопла /г/ на твердость упрочненной зоны / закалка без оплавления/; 1 - Сталь 20 ; 2 - Сталь 45 ; 3 - Сталь 60

Для поисков оптимальных режимов рекомендуется использовать следующий прием. На образце-свидетеле производится упрочнение оплавления поверхности (изменяя параметры: силу тока или скорость упрочнения). При появлении первых признаков оплавления, плавным изменением одного из параметров добиваются исчезновения оплавления и вблизи этого порога проводят упрочнение без оплавления поверхности. Экспериментально установлено, что при таком подходе нет необходимости производить трудоемкой операции (металлографический анализ), т.к. глубина плазменного упрочнения оказывается максимальной.

Кроме того, для нахождения максимальной глубины закалки можно использовать выражение Z = v4аt, где а - температуропроводность материала, которое определяет глубину проникновения тепловой энергии в металл за время t.

Степень упрочнения (отношение закаленной структуры к исходной) определяют при помощи измерения микротвердости. Твердость тонких слоев, толщиной менее 0,5 мм., измерять по шкале HRC нельзя, т.к. алмазный конус может проникнуть на глубину, превышающую толщину упрочненного слоя и показывать твердость низлежащих областей. Характер распределения микротвердости по глубине и ширине и ширине зоны плазменного воздействия показан на рис. 1.2.5. Размеры зоны зависят не только от параметров плазменного упрочнения, но и от особенностей фазовых структурных превращений (в сталях различного состава) и их прокаливаемости.

Рис. 1.2.5 Общий характер микротвердости по глубине /а/ и ширине /в/ зоны термического воздействия ЗТВ при обработке без оплавления; Zзз - глубина закаленного слоя; Zпз - глубина переходного слоя; Zзтв - общая глубина ЗТВ; Взз - ширина закаленного слоя; Впз - ширина переходного слоя; Взтв - общая ширина ЗТВ

Многочисленные металлографические исследования структур, полученных в результате плазменного, лазерного и электронно-лучевого упрочнения, позволяют изложить общие закономерности их образования в различных железоуглеродистых сплавах.

1.3 КОНСТРУКЦИОННЫЕ УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ (ДОЭВТЕКТОИДНЫЕ)

В зоне оплавления низкоуглеродистых сталей с содержанием С<0,3 % образуется мелкоигольчатый малоуглеродистый мартенсит. Микротвердость в этой зоне составляет (5000 - 6500 Мпа) и зависит от содержания углерода в стали. Зона закалки из твердой фазы характеризуется большей структурной неоднородностью. Сохранение в структуре зоны плазменного нагрева исходного феррита создает значительную неоднородность микротвердости. С увеличением содержания углерода в стали увеличивается доля перлитной составляющей и, как следствие этого, микротвердость возрастает и ее распределение более однородно, см. табл. 1.2.1., 1.2.2.

В переходной зоне ферритная составляющая, в основном, полностью сохраняется. Присутствие феррита может отрицательно влиять на некоторые эксплутационные характеристики стали (износостойкость, усталостную прочность), В связи с этим, плазменное упрочнение целесообразно использовать для сталей, где влияние ферритной фазы незначительно.

Однако обращает на себя внимание достаточно высокая твердость закаленного слоя на низкоуглеродистых сталях (5000 - 6000 МПа), что в обычных условиях стандартной термической обработки не достигается (закалка либо вообще не происходит, либо не дает такой высокой твердости), рис. 1.2.6.

Табл. 1.2.1

Результаты плазменного упрочнения сталей (без оплавления поверхности)

Марка
стали

Глубина закалки, мкм

Исходная микротвердость Н, МПа

Микротвердость после закалки, Н, МПа

Феррит

Перлит

Бывшие перлитные зерна

Феррит

0,8
10
20
35
40
45
60
У8
30ХГСА
40Х

80
85
100
110
110
120
140
200
200
200

1200-1300
1300-1400
1200-1300
1800
1800
1900
2000
-
-
-

2000
2000-2200
2200
2300-2400
2300-2400
2400-2500
2500
6200
3400
2300-2500

2800-3000
5800-6000
4800-5300
5000-5600
6000-7100
7800-8600
9000-10500
10900-11300
6000-7500
10500-11200

1600
1500-1600
1600
2500-2700
2500
2600

-
--

Табл. 1.2.2

Результаты плазменного упрочнения стали (с оплавлением поверхности)

Марка стали

Микротвердость Н, МПа

Зона закалки из жидкой фазы

Зона закалки из твердой фазы

10
35
4510
40Х
30ХГСА
У8

4000-4400

5000-5700

7000-8000

8500-9000

6200-7900

8800-9000

5800-6500
7100-7500
7800-8600
9600-10500
7100-8200
10200-11200

Рис. 1.2.6 Микротвердость доэвтектоидных сталей после обычной и плазменной закалки.1- исходная без закалки; 2-обычная закалка; 3 - плазменная закалка

Рис. 1.2.7 Микротвердость по глубине упрочненного слоя

При увеличении содержания углерода до 0,6° - 0,7 % в среднеуглеродистых сталях твердость мартенситной структуры резко возрастает. Так в стали 20 микротвердость мартенсита составляет 6000 Мпа, а в стали 45 - 8000 Мпа.

Объясняется это тем, что твердость мартенсита растет с повышением содержания углерода и увеличением степени тетрагональности кристаллической решетки. При закалке с оплавлением стали 45 в зоне оплавления образуется мелкодисперсный реечный мартенсит. Зона закалки без оплавления состоит из верхней областис однородной структурой и нижней области с неоднородной структурой (мертенситотростит +мартенсит + троститная сетка).+ троститная сетка). В переходной зоне образуется троститоферритная структура, переходящая на границе с исходной структурой в ферритную. Микротвердость по глубине упрочненного слоя показана на рис.1.2.7.

При плазменном упрочнении без оплавления поверхности среднеуглеродистых сталей область более однородного мартенсита отсутствует и троститферритная сетка вокруг мартенсита может доходить до поверхности, что приводит к снижению твердости. Это связанно с частичной гомогенизацией аустенита.

1.4 ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ (ЭВТЕКТОИДНЫЕ, ЗАЭВТЕКТОИДНЫЕ)

Рис. 1.2.8

По химическому составу инструментальная сталь разделяется на углеродистую, легированную и высоколегированную /быстрорежущую/. В особую группу можно выделить штамповые и валковые инструментальные стали. Плазменному поверхностному упрочнению подвергались инструментальные углеродистые сталиУ7, У8, У10, У12 с оплавлением и безоплавления.

Рис. 1.2.9

При закалке с оплавлением поверхности в зонезакалки из жидкой фазы, кроме мелкодисперсного мартенситазафиксировано большее количество остаточного аустенита /в стали У8 достигает 35%, в стали У12 - 50%. В тоже время микротвердость. Инструментальных сталей после плазменной закалки очень высокая, рис.1.2.9. В зоне закалки из твердой фазы закаленный слой имеет ярко выраженную неоднородность. Ближе к обрабатываемой поверхности твердый раствор насыщен углеродом, что способствует образованию повышенного количества аустенита. В нижней границе слоя остаточного Рис.2.21. Распределение микротвердости по глубине упрочненного слоя стали У10 после плазменного упрочнения с различным исходным состоянием.

аустенита значительно меньше, вследствие чего достигается максимальная твердость. Кроме того, в нижней границе слоя наблюдается большее количество нерастворенных карбидов.

Большое значение для получения высокой твердости оказывает исходное состояние стали. Так, в стали У8, У10 (предварительно объемно закаленной) становится возможным бездиффузионное обратное мартенситное превращение с наследованием аустенитной дефектной структуры мартенсита при полном торможении в процессе плазменного нагрева эффектов разупрочнения и рекристаллизации. При упрочнении, без оплавления предварительно закаленной стали (У 10) с исходной структурой мартенсита в зоне нагрева появляется третий слой - слой отпуска (высокодисперсная структура тростита). Микротвердость слоя отпуска со структурой тростита составляет 4000-4300 Мпа. Формирование зоны отпуска на границе закаленного слоя с исходной структурой может играть роль «мягкой» прослойки, способной тормозить развитие трещин, распространяющихся от поверхности.

Легированные инструментальные стали Плазменному упрочнению подвергались стали 9ХФ, 9ХФМ, 9ХС, 9Х5ВФ, 6ХС, 55Х7ВСМФ, 7ХНМА, 8Н1А, ИХ, 13Х, ХВГ с оплавлением и без оплавления поверхности. При упрочнении без оплавления поверхности в зоне оплавления возникает мелкодисперсная структура высокоуглеродистого мартенсита и остаточного аустенита. Вследствие высокой скорости плавления и кристаллизации, в зоне оплавления наблюдаются нерастворенные карбиды. Высокая легированность мартенсита в зоне оплавления обеспечивает большие значения микротвердости (12000-14000 Мпа). Однако, в большинстве случаев в зоне оплавления появляются микротрещины, что приводит к сколу и выкрашиванию упрочненного слоя.

Плазменное упрочнение без оплавления поверхности легированных инструментальных сталей приводит к формированию в упрочненной зоне сильно неоднородной структуры. Вследствие незавершенности процессов аустенизации в упрочненном слое образуются мартенсит + нерастворенный цементит + остаточный аустенит. Так в стали 9ХФ и 9ХФМ количество остаточного аустенита достигает 35 %, а в стали 55Х7ВСМФ до 40 %. Количество остаточного аустенита по глубине упрочненной зоны уменьшается и уже на глубине 80-100 мкм не превышает его содержание в данной стали при обычной объемной закалке.

2. КОНДЕНСАЦИОННЫЙ (ВАКУУМНЫЙ) СПОСОБ

Металлы, испаряющиеся при температуре ниже точки их плавления, можно нагревать прямым прохождением тока, серебро и золото испаряют в челноках из тантала или вольфрама. Напыление должно производиться в камере с давлением < 10-4 мм рт. ст.

При вакуумном напылении из камеры откачивают воздух, затем разогревают тигель до температуры испарения наносимого металла. Испаряющиеся атомы, не испытывая столкновения с молекулами воздуха, движутся прямолинейно, пока не достигнут поверхности деталей или стенок камеры, где конденсируются, образуя покрытие. Для получения равномерного по толщине покрытия на деталях сложной конфигурации последние следует вращать.

Поверхность деталей перед вакуумным напылением предварительно обрабатывают паром. Затем детали помещают в вакуумную камеру, где при давлении ~4*10-2 мм рт. ст. их подвергают очистке разрядом и напылению. Скорость напыления, например для кадмия, составляет ~ 15 мкм/ч (на стали); для алюминия 20 мкм/ч; для титана 70 мкм/ч и т. д.

Основными преимуществами вакуумного способа являются отсутствие водородной хрупкости, возможность нанесения алюминия, титана и других металлов, которые пока не удается получить гальваническим способом из водных электролитов; улучшенные санитарно-гигиенические условия труда. К недостаткам этого способа следует отнести сложность оборудования и процессов подготовки и нанесения покрытий, особенно на детали сложной формы.

В большинстве случаев вакуумное напыление ведут на установках типа УВН-4, состоящих из двух комплектов насосов, в которые входит двухступенчатый золотниковый насос с диффузионным и вспомогательным форвакуумным насосами. Первый комплект работает во время испарения и напыления металла. Вспомогательный насос используют для предварительного вакуумирования (после впуска воздуха) до момента, когда давление станет настолько малым, что можно подключить диффузионный насос.

Переключение с диффузионного насоса на вспомогательный и обратно ведут с помощью клапанного затвора сильфонного типа. Удаление воздуха из-под стеклянного колпака ведут фор-вакуумным насосом и после того, как давление понизится до 10-2 мм рт. ст., объем колпака подключается к диффузионному насосу, который работает непрерывно. Диаметр колпака ~ 250 мм, высота 400 мм. Для катодного распыления, удаления газов и очистки с помощью газового разряда предусмотрен высоковольтный выпрямитель (5 кВ).

3. АЛИТИРОВАНИЕ

Процесс насыщения поверхности нержавеющей стали и чугуна алюминием получил название алитирования или алюминирования. Основная цель данного процесса состоит в увеличении коррозионной устойчивости и окалиностойкости нержавейки.

Материалами для проведения алитирования в основном предназначены нержавеющая сталь, низкоуглеродистая нержавейка и серый чугун.

Изредка алитирование применяется для среднеуглеродистой нержавейки и жаропрочной стали. В зависимости от химического состава нержавеющей стали могут применяться различные варианты алитирования.

Известны следующие методы алитирования нержавеющей стали:

§ в смесях порошкообразного характера;

§ расплавленным алюминием в специальных ванных;

§ посредством металлизации нержавейки алюминием с последующим диффузионным отжигом;

§ расплавленными солями в специальных ванных;

§ газовое алитирование.

В промышленности востребованы первые три способа алитирования. В производстве существуют линии автоматического алитирования методом металлизации деталей автомобиля. На поступательном конвейере автомобильные клапаны поступательно и с вращением проходят зону индукционного нагрева и металлизируются алюминием с помощью пистолета. Во второй индукционной установке они диффузионно нагреваются до 800 градусов по Цельсию. При этом достигается глубина диффузионного слоя в две сотых миллиметра.

Алитирование по первому методу позволяет достичь высокой концентрации алюминия в поверхностной зоне алитированного слоя. Содержание алюминия при этом может достигать пятидесяти процентов. Чем дольше длиться алитирование нержавеющей стали или нержавейки тем меньше становиться рост глубины слоя алитирования. Оптимальное значение продолжительности алитирования нержавейки зависит от сорта стали и наличия присадок из химических элементов. Алитированному слою присуща высокая устойчивость при значительной температуре в сфере, насыщенной сероводородом.

Алюминий, окисляясь, образует защитную плёнку окиси алюминия, предохраняющую изделие от дальнейшего окисления. При работе стойкость алитированных изделий по сравнению с неалитированными возрастает в 6--7 (при 1.000°) и до 20 (при 800°) раз. Существует не­сколько способов.

1) С 1925 применяется способ А. в порошкообразной смеси из равных частей алюминия (или его сплава с железом) и окиси алюминия с 2% нашатыря. Изделия с тщательно очищенной от окис­лов поверхностью загружаются в стальной ящик или вращающийся барабан со смесью, где выдерживаются при температуре около 950° в течение около 5 часов. После этого изделия подвергаются отжигу при 900--1.000°С, во время которого алюминий диффундирует от поверх­ности вглубь, в результате чего уничтожается хруп­кость пересыщенного алюминием поверхностного слоя. Новейшая практика советских заводов показала, что наиболее эффективным является применение ферроалюминиевого порошка, без добавки окиси алюминия.

2) Способ горячего погружения в ванну с расплавленным алюминием, в котором растворено около 8% железа. Процесс проводится при 800° в течение 40--60 мин. с последующим диффузионным отжигом. При этом способе получается относительно более хрупкий алитированный слой.

3) Газовый способ. Порошок из алюминия и era окиси с 10% нашатыря помещается в конец стальной реторты, нагретой до 600°; здесь в токе водорода, в результате реакции с ним алюминия и нашатыря, образуется летучий хлористый алюминий. Из этого летучего продукта, реагирующего при 1.000° с железом изделий, находящихся в другом конце реторты, выделяется алюминий в атомарном состоянии, диффундирующий в поверхностный слой железных изделий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лит.: Л ар пн Н. И., Алитирование, М.,1947; Гуляев А. П. [и др.]. Термическая обработка стали, М., 1946; Романов М. М. и Вер О. И. Огнестойкие сплавы. Л, М.

2. Петр Степанович Мельников. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении, 1979.

3. http://www.coolreferat.com.

4. http://eremont.com.ua.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Триботехническая система "колесо-рельс". Способы повышения твердости гребней колесных пар, которые классифицируются по способу нагрева, охлаждения. История внедрения плазменного упрочнения на ВСЖД. Режим плазменного упрочнения. Оценка трещиностойкости.

    статья [241,0 K], добавлен 10.09.2008

  • Разработка математической модели процесса упрочнения ударами шариков. Расчет технологических параметров поверхностно-пластического деформирования несопрягаемых поверхностей авиационных деталей на основе моделирования процесса упрочнения ударами шариков.

    дипломная работа [5,3 M], добавлен 05.10.2013

  • Закономерности формирования структуры поверхностных слоев сталей при высокоэнергетическом воздействии. Технологические варианты плазменного упрочнения деталей. Получение плазмы. Проведение электронно-лучевой и лазерной обработки металлических материалов.

    дипломная работа [1,4 M], добавлен 06.10.2014

  • Обзор теоретических сведений по исследованию характера упрочнения металла по индикаторной диаграмме растяжения. Схема определения твердости по Бринеллю и по Роквеллу. Расчет основных параметров индикаторной дигаммы, анализ графических зависимостей.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 04.04.2014

  • Увеличение срока эксплуатации инструмента в результате применения методов химико-термической обработки. Исследование влияния технологических параметров диффузионного упрочнения на микроструктуру, фазовый состав, свойства поверхностного слоя инструмента.

    дипломная работа [1,7 M], добавлен 09.10.2012

  • Анализ методов выбора стали для упрочнения стаканов цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Характеристика стали и критерии выбора оптимальной стали в зависимости от типа цилиндра: химический состав и свойства, термообработка, нагрев и охлаждение.

    курсовая работа [177,7 K], добавлен 26.12.2010

  • Анализ условий эксплуатации детали "Шток" соединительного узла компрессора. Выбор марки стали детали, разработка и обоснование технологического процесса термической обработки. Сущность и преимущества процесса упрочнения детали ионным азотированием.

    курсовая работа [15,2 M], добавлен 16.10.2012

  • Явление полиморфизма в приложении к олову. Температура разделения районов холодной и горячей пластической деформации. Технология поверхностного упрочнения изделий из стали. Определение температуры полного и неполного отжига и нормализации для стали 40.

    контрольная работа [252,2 K], добавлен 26.03.2012

  • Явление коррозии медицинских инструментов, его физическое обоснование и предпосылки, факторы риска и методы профилактики. Технология плазменного напыления: сущность и требования, характеристика наносимых покрытий. Оборудование для плазменного напыления.

    курсовая работа [44,3 K], добавлен 05.11.2014

  • Условия эксплуатации пуансона. Оценка воздействия технологических факторов на свойства материалов. Требования, предъявляемые к материалу. Технология термической обработки пуансона из чугуна ЧХ16М2 на ЗАО РЗ "СИТО". Проверочный расчёт оборудования.

    дипломная работа [2,5 M], добавлен 11.06.2013

  • Область применения конического редуктора. Материалы зубчатых колес и способы упрочнения зубьев. Определение основных параметров конической передачи. Силы зацепления конической передачи, коэффициенты нагрузки. Подшипники качения быстроходного вала.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 20.12.2012

  • Способы получения полимерных композитов, тип наполнителя и агрегатное состояние полимера. Физико-химические аспекты упрочнения и регулирования свойства полимеров, корреляция между адгезией и усилением. Исследование взаимодействия наполнитель-связующее.

    реферат [21,9 K], добавлен 30.05.2010

  • Параметры состояния поверхностного слоя деталей машин. Структурные несовершенства в реальных кристаллах. Упрочнение металлов легированием, пластическим деформированием, термической обработкой, ионным магнетронным распылением, поверхностной закалкой.

    реферат [441,0 K], добавлен 04.02.2015

  • Актуальность упрочнения отдельных деталей двигателя АЛ-31Ф и его конструктивные особенности. Способы повышения надежности и крепости его особо нагруженных частей. Определение основных экономических показателей. Проблемы акустики в современной авиации.

    дипломная работа [1,1 M], добавлен 11.08.2011

  • Процессы, протекающие в стали 45 во время нагрева и охлаждения. Применение стали 55ПП, свойства после термообработки. Выбор марки стали для роликовых подшипников. Обоснование выбора легкого сплава для сложных отливок. Способы упрочнения листового стекла.

    контрольная работа [71,5 K], добавлен 01.04.2012

  • Сущность процесса лазерной закалки. Основные преимущества поверхностного упрочнения металлов лазерными комплексами. Лазерный технологический комплекс по термоупрочнению деталей. Распределенная система программного управления. Проверка двигателей.

    дипломная работа [178,8 K], добавлен 14.07.2013

  • Условие текучести и ассоциированный закон пластического течения ортотропного материала. Плоское напряженное и деформированное состояние анизотропного материала, математические и феноменологические модели его упрочнения. Основные критерии разрушения.

    курсовая работа [113,4 K], добавлен 20.07.2014

  • Порядок расчета основных энергетических характеристик и размеров стационарного плазменного двигателя. Определение тяговой и кинетической мощностей струи ионов и протяжённости слоя ионизации рабочего тела. Расчет разрядного тока и ресурса двигателя.

    курсовая работа [95,0 K], добавлен 01.03.2009

  • Основное исходное положение механики разрушения. Критерии прочности, радиационное повреждение конструкционных материалов. Коррозия металлов под напряжением. Прочность твердых деформируемых тел в газообразных средах. Особенности радиационного упрочнения.

    курсовая работа [359,6 K], добавлен 22.01.2011

  • Рассмотрение основных дефектов стали и методы ее упрочнения обезуглероживанием и порчей теплостойкости. Свойства и область применения полярных термопластических пластмасс (полиамидов, пентонов, поликарбонатов). Характеристика механических свойств латуни.

    контрольная работа [531,0 K], добавлен 16.01.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.