Термическая обработка в машиностроении: Справочник

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Термическая обработка в машиностроении: Справочник

Отсутствие в составе данной атмосферы окиси углерода, несмотря на наличие водорода, нриподит к протеканию реакции (5) при взаимодействии со сталью только в направлении слева направо, т. е. в сторону обезуглероживания стали. Скорость этой реакции весьма велика, а термодинамическая возможность ее протекания увеличивается с повышением температуры (см. рис. 10). Именно эта реакция определяет обезуглероживание стали (рис. 18), она может быть заторможена только глубокой осушкой атмосферы (ниже точки росы —50° С).
...
Рис. 20, Обезуглероживание стали ШХ15 в атмосфере На — НгО с различной влажностью и при разных температурах. Продолжительность нагрева 1 ч при скорости потока газа 2,8 м./мии (по данным Л. П. Емель-янеико, А. И. Рогова, Л. А. Шварцмана);
...
Рис. 19. Кривая, характеризующая глубину образования столбчатого феррита обезуглероженного слоя стали У7
...
!а. Водород—метан—водяной пар—азот (Н2—СН4—НаО—N2). Атмосфера I типа — с добавкой углеводородов (метана, пропана, бутана, бензола и т. п.). Взаимодействие данной атмосферы с металлами и сплавами регулируется направлением реакций (1) и (6).
...
Условия взаимодействия атмосферы по реакции (I) аналогичны условиям взаимодействия атмосферы I типа; атмосфера является равновесной.
...
II. Водород—водяной пар—окись углерода—азот. (Н2—Н20—СО—N2). Эндотермическая атмосфера, получаемая в эндотермических генераторах. Обозначение: ПС—0.25; ПС—Э; эндогаз.
...
Взаимодействие контролируемой атмосферы II типа с металлами и сплавами регулируется направлением реакций (1), (2) и (5). Атмосфера является равновесной. Во внешней среде состав атмосферы регулируется протеканием реакции водяного газа (Зг). Взаимодействие этой атмосферы со сталью регулируется направлением реакции (1). При известных, аналогичных для атмосферы I типа температурных условиях устанавливается равновесие.
...
Ввиду отсутствия в составе атмосферы двуокиси углерода реакция (2) протекает только справа налево, т. е. в сторону восстановления окислов:
...
Атмосфера типа Па является типичным газовым карбюризатором. Во внешней среде состав контролируемой атмосферы регулируется протеканием реакций (7г), (8г) и (Зг) (см. рис. 10).
...
Вводом в различные зоны цементационной печи атмосферы II и Па производится регулирование процесса науглероживания (см. табл. 3).
...
Рис. 24. Диаграмма равновесия реакций (1) и (2) с железом: / — область восстановления окислов; 11 — область окисления
...
Атмосфера СО—С02—Н2—Н20—Ы2 является равновесной по условиям окисления и восстановления и обезуглероживающей при любых температурах.
...
Взаимодействие со сталью атмосферы IV типа регулируется направлением реакций при окислении—восстановлении окислов (1)
...
Рис. 24. Диаграмма равновесия реакций (1) и (2) с железом: / — область восстановления окислов; 11 — область окисления
...
Добавка к атмосфере IV типа метана переводит ее в равновесную по реакциям (4) и (5) и в науглероживающую по реакции (6), что иллюстрируют рис. 25 и 27.
...
Рис. 27. Влияние содержания метана в экзогазе иа обезуглероживание сталей различных марок. Температура иагрева 900° С, продолжительность 2 часа [7]
...
си углерода). Регулирование добавки метана позволяет получить атмосферу, равновесную со сталью с заданным углеродным потенциалом.
...
Атмосфера технического азота, содержащая в своем составе некоторое количество кислорода, водяного пара и двуокиси углерода, всегда является окисляющей для металлов и сплавов и обезуглероживающей для стали. Добавка водорода делает азотную атмосферу равновесной по реакции (1), а добавка окиси углерода — по реакциям (2) и (4): азотная атмосфера является равновесной или только восстановительной. При недостаточной осушке и очистке от С02 атмосфера может быть обезуглероживающей.
...
Уа. Азот—водород (К2—Н2). Атмосфера 1Ч2—Н2, получаемая из технического азота и из атмосферы ПС—09 (с конверсией СО) используется в промышленности для светлого отжига низкоуглеродистой стали, и главным образом автолиста, при весьма жестких требованиях отсутствия отложений сажистого углерода при температурах ниже 700° С за счет реакции (4г)
...
Атмосфера чистого азота может приводить к азотированию сталей, содержащих элементы с большим сродством к азоту (хром, титан и др.).
...
Рис. 27. Влияние содержания метана в экзогазе иа обезуглероживание сталей различных марок. Температура иагрева 900° С, продолжительность 2 часа [7]
...
Таблица Б. Основные технические данные установок для получения контролируемых атмосфер из аммиака
...
трубчатый водяной холодильник; 6 - холодильная машина; 7 - адсорбер
...
В конечном итоге из 1 м3 газообразного аммиака образуется 2 м3
...
Содержание водяного пара в составе диссоциированного аммиака зависит от влажности жидкого аммиака, Каждый процент влажности жидкого аммиака соответствует 0,0047% Н.О в состаге газа — диссоциированного аммиака.
...
При полном сжигании 1 м3 диссоциированного аммиака образуется 2,42 м3 влажных продуктов горения, содержащих 0,75% Н20 + 1,67% X,.
...
При протекании реакции диссоциации до конца в составе продуктов реакции содержится NH₃:
...
углерода и водяного пара — уменьшается в пределе до пуля при а = = 0,25, когда образуется атмосфера СО— Н2—N2 по реакции
...
Рис. 82. Полная технологическая схема установки для получения экзогаза:
...
/ — камера сероочистки; 2 — трубчатый водяной холодильник; 3 - эндотермический генератор; 4 — трубчатый водяной холодильник-5 — регулятор давления смеси
...
Второй, более экономичный способ — получение технического азота из отходов производства кислорода (Ы2 + 4—6%
...
Рис. 34. Технологическая схема установки для получения азотной аігіосфепм типа
...
Очистка водой под давлением. Растворимость двуокиси углерода в воде увеличивается с повышением давления и уменьшается с повышением температуры.
...
Очистку контролируемой атмосферы от двуокиси углерода проводят обычно при избыточном давлении газа в абсорбере 1,6—2 МПа, при этом содержание С02 достигает значения 0,2—1,0%, а содержание водяного пара снижается до уровня, соответствующего точке рссы 8—21° С [2]. В схему установки включается абсорбер с повышенным давлением и десорбер с нормальным давлением (желательно с повышенной температурой при замкнутом цикле использования воды).
...
Очистка водным раствором моноэтаиоламина 1. Этот способ очистки впервые был применен и описан автором. Промышленная установка разработана Сталь-проектом. Установка состоит из абсорбера, в котором проходит поглощение двуокиси углерода 15%-ным раствором (реакция экзотермическая), и из десорбера4 в котором происходит восстановление моноэтаиоламина и его поступление в замкнутую систему.
...
Очистка и осушка цеолитами. Цеолиты — керамические пористые материалы на основе натрия (марки КаА) и на оснсве кальция (марки СаА и СаА-5).
...
Цеолиты адсорбируют молекулы водяного пара, двуокиси углерода, сероводорода, аммиака и др. Синтетический цеолит марки СаА-5 является также сорбентом окиси углерода.
...
Цеолиты изготовляются в виде таблеток или гранул с 15—20% связующих веществ (обычно глины) и подвергаются термической обработке при 550—600° С в течение 2—6 ч. Подробно цеолиты описаны в работе [2]. Основным параметром, определяющим способность цеолитов (так же как и селикагелей и алюмогелей), является динамическая активность — отношение массы поглощенного газа к массе адсорбента, или отношение массы поглощенного газа, выраженного в мг к объему адсорбента (обычно в см3).
...
К четвертой группе относятся сплавы и стали, содержащие элементы, обладающие высоким термодинамическим потенциалом окисления, — алюминий, титан, кремний, марганец и др. Эти сплавы и стали предъявляют к контролируемым атмосферам разнообразные требования. Так, трансформаторная кремнистая сталь требует защиты от окисления при максимальном обезуглероживании, высоколегированная конструкционная сталь — защиты от обезуглероживания и допускает в некоторых случаях окисление поверхности до цветов побежалости, коррозионно-стойкая сталь — защиты от окисления и не допускает науглероживания, а в некоторых случаях и обезуглероживания.
...
К пятой группе относится чугун. Ковкий ферритный чугун требует защиты от окисления и допускает обезуглероживание; ковкий перлитный чугун требует защиты от окисления и обезуглероживания.
...
Технологические процессы термической обработки предъявляют требования к контролируемым атмосферам с учетом теплового графика температура—время.
...
Наибольшее влияние на конечный результат процесса оказывают периоды выдержки и охлаждения и главным образом скорость охлаждения (продолжительность). Так, например, атмосфера типа Н2—Н20 имеет области окисления в период нагрева и охлаждения, т. е. при низких температурах; поэтому длительная выдержка изделий в области этих низких температур будет приводить к окислению, и, наоборот, выдержка в области высоких температур будет способствовать восстановлению окислов и получению светлой поверхности.
...
Получение светлой поверхности изделий в конце процесса требует большой скорости охлаждения. Однако вследствие малой скорости окисления при понижении температуры окисление поверхности изделий может произойти только до цветов побежалости.
...
Период охлаждения для атмосферы указанного типа определяет содержание в ней водяного пара (см. диаграмму равновесия, рис. 3).
...
Вследствие противоположного характера взаимодействия с железом атмосфер типа Н2—Н20—М2 и СО—СО»—К2 при использовании последней и при постоянном ее составе окисление стали наступает при высокой температуре. Это значит, что окислы, появившиеся в период выдержки при высо: их температурах, могут остаться невосстановленными в период охлаждения в сбл^ти восстановления окислов из-за малой скорости процесса.
...
Сложные газовые атмосферы типа СО—С02—Н2—Н20—М2 (продукты частичного сжигания), состав которых постоянно изменяется в зависимости от температуры из-за реакции водяного газа, могут оказывать вредное влияние. В связи с этим важным является как уровень температуры и соответствующая выдержка, так и скорость охлаждения. Высокая температура и большая продолжительность выдержки при этой температуре при содержании в составе атмосферы двуокиси углерода приводят к окислению стали, и, наоборот, низкая температура и большая длительность выдержки при низкой температуре могут вызвать окисление стали в результате взаимодействия с водяным паром.
...
Восстановление окислов железа в таких случаях может происходить при температуре, близкой к температуре равновесия реакции водяного газа, когда постоянная этой реакции равна единице, т. е. вблизи температуры 820° С в интервале ±100° С в зависимости от состава контролируемой атмосферы.
...
Тепловой режим (график температура—время) оказывает влияние и на состав атмосферы газового карбюризатора. Так, например, если в составе газового карбюризатора преобладают газы системы СО—С02, то в период нагрева и охлаждения реакция (4) будет направлена в сторону науглероживания, но так как при низких температурах диффузия углерода ограничена, будет происходить выделение сажистого углерода, причем в первую очередь на поверхности деталей. В области высоких температур в период выдержки реакция (4) в направлении науглероживания будет затормаживаться.
...
При большом содержании метана в области высоких температур возможно также выделение сажистого углерода. В области низких температур в период нагрева и охлаждения реакция (6) в сторону науглероживания затормаживается, и если при этом в составе газового карбюризатора имеется водяной пар, то может происходить даже обезуглероживание стали за счет реакции (5) при отсутствии в составе атмосферы окиси углерода.
...
Совместное влияние газов системы Н2—СН4 и СО—С02 приводит к благоприятным результатам процесса как в области низких, так и в области высоких! температур. В связи с этим наилучшим газовым карбюризатором является смесь газов системы Н2—СН4 и СО—С02 при постоянном, строго определенном содержании водяного пара.
...
В табл. 9 приведены рекомендации применения контролируемых атмосфео для различных технологических процессов термической обработки, пайки медью и спекания металлических порошков.
...
Вывод контролируемой атмосферы из рабочего объема печи должен осуществляться в месте, где атмосфера уже измененного состава не может оказать отрицательное влияние на конечный результат процесса.
...
Взрываемость газовоздушной смеси зависит от температуры воспламенения, пределов взрываемости (горючести) и скорости воспламенения (распространения пламени).
...
Предупреждение пожарной опасности. Контролируемые атмосферы в своем большинстве (кроме азотной атмосферы) являются горючими газовыми смесями, а потому с точки зрения пожарной безопасности они не отличаются от любого другого газообразного топлива.
...
В процессе охлаждения при термической обработке охлаждающие среды, во-первых, изменяют свое состояние вследствие повышения температуры. Во-вторых, в ряде случаев наблюдается протекание различных физико-химических процессов, связанных с испарением среды и изменением механизм! процесса охлаждения. В соответствии с этим охлаждающие среды могут быть разделены на две группы.
...
Для первой группы качественно процесс охлаждения оказывается неизменным от начала до конца. При охлаждении изменяются только количественные характеристики: температура тела и среды и, вследствие этого, теплофизические характеристики процесса. Процесс охлаждения описывается плавной кривой / (рис. 1) и подчиняется уравнению (1)
...
Кривая (рис. 1), описываемая уравнением (1), относится к охлаждению в газовой среде (на воздухе), в расплавленных солях, щелочах и металлах, т. е. £0 всех случаях, когда при контакте (тело—среда) не изменяется агрегатное состояние среды.
...

Цементация стали
Зварювальні матеріали
Контактная сварка
Термическая обработка в машиностроении: Справочник
Металлургия черных металлов

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Термическая обработка в машиностроении: Справочник