Термическая обработка в машиностроении: Справочник

Листать книгу

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

скачать книгу Термическая обработка в машиностроении: Справочник

Данные сравнительных испытаний прочностных свойств деталей, упрочненных объемно-поверхностной закалкой и другими методами, приведены в работах [16, 17, 26—30],
...
Химико-термической обработкой (ХТО) называется термическая обработка, заключающаяся в сочетании термического и химического воздействия с целью изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя стали.
...
При химико-термической обработке (ХТО) происходит поверхностное насыщение стали соответствующим элементом (С, N. А1, Сг, Б, и др.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды (твердой, газовой, паровой, жидкой) при высокой температуре.
...
Химико-термическая обработка нашла широкое применение в машиностроении. Большое число деталей массового применения подвергается цементации (науглероживанию), нитроцементации (азотонауглероживанию) и азотированию. Примером могут служить среднеразмерные шестерни, годовой выпуск которых в стране превышает 80 млн. шт. и другие многочисленные депли автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин, металлорежущих станков, текстильных машин ит. д., упрочняемых цементацией, нитроцементацией или азотированием. Меньшее применение получили процессы насыщения стали металлами [алитирование (алюминирование), хромирование и т. д.], а также борирование.
...
Широкое применение химико-термической обработки объясняется тем, что большинство деталей машин и механизмов работает в условиях износа, кавитации, цикличес:.их нагрузок, коррозии (химической, электрохимической) при криогенных или высоких температурах, при которых максимальные напряжения возникают в поверхностных слоях металла. Химико-термическая обработка, повышая твердость поверхности, износостойкость, кавитационную и коррозионную стойкость и создавая на поверхности благоприятные остаточные напряжения сжатия, увеличивает надежность и долговечность деталей машин.
...
Адсорбция начинается прежде всего на тех участках поверхности, энергия которых максимальна. Адсорбированные атомы удерживаются на поверхности благодаря стремлению системы понизить запас свободной энергии. Адсорбция — всегда экзотермический процесс, приводящий к уменьшению свободной энергии.
...
Если химический потенциал диффундирующего элемента в насыщающей атмосфере выше, чем в обрабатываемом металле, адсорбированные атомы поглощаются обрабатываемым металлом, внедряясь в вакантные места решетки, в большом количестве имеющиеся на поверхности металла. Разность химических потенциалов Др. насыщающей среды р»ср и обрабатываемого металла р.Ре служит термодинамическим стимулом процесса химико-термической обработки (Ац = =
...
Адсорбирующая способность обрабатываемой поверхности зависит от температуры, давления, состояния поверхности, природы металла и диффундирующего элемента и других факторов.
...
часто имеет место при химико-термической обработке (цементации, азотировании и др.), она называется реактив
...
В основе процесса диффузии лежит атомный механизм, при котором каждый атом совершает более или менее случайные блуждания, т. е. ряд скачков между различными равновесными положениями в решетке. Для осуществления элементарного акта
...
Если считать, что коэффициент диффузии в малой степени зависит от концентрации, что часто делают при практических расчетах, то выражение (3) будет иметь вид
...
Использование дифференциального уравнения (3) при описании процессов ХТО возможно при установлении определенных граничных (краевых) условий:
...
Диффузионная подвижность углерода и азота в феррите значительно выше, чем в аустените. Как видно из табл. 1, энергия активации диффузии 0_
...
Координационное число и коэффициент компактности у а-железа (К8 и 0,68) меньше, чем у у-железа (К12 и 0,74). Параметр решетки а-железа меньше, чем у-жедеза, поэтому в феррите по сравнению с аустенитом амплитуда колебаний атомов углерода, необходимая для осуществления элементарного акта диффузии, значительно меньше [29].
...
Диффузионные процессы сильно ускоряются при температурах, близких к температурам фазовых превращений. Например, диффузионная подвижность углерода и самодиффузия атомов железа резко возрастают при циклическом нагреве несколько выше и ниже эвтектоидной температуры. Это, вероятно, связано с тем, что при температурах фазового превращения имеет место разрыхление решетки и накопление дислокаций, облегчающих процессы диффузии. Однако большую диффузионную подвижность углерода в а-фазе благодаря малой его растворимости в
...
В последние годы в практике машиностроения широкое применение получили низкотемпературные процессы насыщения стали азотом, совместно азотом и углеродом, а также азотом, углеродом и серой. .
...
Многие процессы химико-термической обработки (алитирование, хромирование, силицирование и др.) обусловлены диффузией таких элементов, как А!, Сг, \У, Мо и др., образующих с железом твердые растворы замещения. Эти элементы в отличие от элементов внедрения диффундируют в железе по ваканспон-ному механизму. В табл. 2, по данным различных исследователей, приведены сведения о константах диффузии Сг, А1, 51, XV, Мо в а- и у-железе.
...
Константы диффузии хрома в а- и у-фазах прн условии временной зависимости концентрации на поверхности образца при вакуумном хромировании углеродистых сталей составляют £ц = 44 см2/с, фа= 67 ккал/(г.-атом) и 1,8 X X 103 см2/с, 0
...
яин и кремний. Небольшая энергия активации диффузии алюминия в у-железо, вероятно, связана с малой атомной массой (26,98) и сравнительно высоким коэффициентом всестороннего сжатия 1,49- 10е см2/кг против 0,3—0,9'Ю6 см2/кг для других элементов замещения. Сравнительная легкость диффузии кремния в а-же-лезе может быть объяснена тем, что вакансии легче обмениваются с его атомами, чем с атомами других элементов [29].
...
Во многих случаях с увеличением различия атомных размеров Д/? и химической природы основного металла и диффундирующего элемента скорость гетеро-диффузии не уменьшается, а возрастает. Искажения решетки вблизи примесного атома за счет Д/?, видимо, делают переход его в вакансию более легким, чем атома основного металла. Подобная зависимость имеет место при диффузии элементов второй, третьей и четвертой групп (Бп, 51, А1, 2п)
...
Энергия активации в ккал/(г- атом) определена при хромировании низкоуглеродистой стали (0,05—0,07% С), содержащей Т1, 1ЧЬ и V в количестве 1,0 [16]: <г#
...
При реактивной диффузии нередко в диффузионном слое образуются фазы на основе твердого раствора вычитания. Диффузионное перемещение металлов в твердых растворах вычитания протекает по сравнению с твердыми растворами замещения сравнительно легко, поскольку в них имеются в большом количестве вакансии.
...
При проведении химико-термической обработки следует также учитывать, чтр гетеродиффузия по границам зерен протекает в среде, отличающейся не только по структуре, но и по составу от тела зерна. Скорость диффузии по границам зерен существенно могут изменить горофильные- легирующие элементы. Изменяя состав твердого раствора в межкристаллитных сочленениях, они могут ускорить нли, наоборот, замедлить межкристаллитную диффузию.
...
Поскольку межкристаллитная диффузия определяет общую скорость насыщения поликристаллического металла, то межкристаллитная сегрегация без выделения оказывается важным фактором, определяющим эту скорость. При химико-термической обработке межкристаллитная сегрегация без выделения легирующих элементов определяет и общую скорость роста диффузионного слоя и характер его строения.
...
Многие исследователи считают, что ускорение диффузии по границам зерен имеет место только для элементов, диффундирующих по вакансиям, например хрома.
...
Так, например, методом авторадиографии [10] было показано ускоряющее влияние границ зерен на диффузию 1JC
...
С. 3. Бокштейн [10] считает, что эффект ускорения диффузии углерода по границам зерен феррита связан с малой растворимостью его в железе и высокой плотностью дефектов на границе. Чем ниже температура насыщения, тем больше разница в Drp
...
При сравнительно высоких температурах, при которых осуществляют поверхностное насыщение стали углеродом и различными металлами, разница в скорости и граничной объемной диффузии обычно не слишком велика.
...
Более часто граничная диффузия наблюдается при насыщении стали азотом, которое проводится при сравнительно низких температурах. Преимущественная диффузия азота по границам зерна а-железа и его сплавов отмечалась неоднократно. Это хорошо иллюстрирует рис. 10. Быстрое насыщение азотом границ зерен а-фазы и прилегающих к ним объемов зерна до предела насыщения приводит
...
В. Г. Борисов, В. М. Голиков и Г. В. Щербединский показали, что повышение плотности дислокации в результате пластической деформации снижает коэффициент диффузии углерода в железе независимо от состава сплава и типа кристаллической решетки. Авторы объясняют это тем, что связь атомов углерода с дефектами сильнее, чем с атомами железа, вследствие чего время «оседлой жизни» атома углерода вблизи дефекта больше, чем в правильной решетке. Влияние плотности дислокации особенно велико при низких температурах и менее заметно при высоких температурах (550° С
...
По данным Ю. М. Лахтина, В. Д. Кальнера и др., наоборот, предварительная холодная деформация увеличивает глубину насыщения углеродом при цементации 930—950°
...

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