Дифузійна металізація - студопедія
Насичення поверхні стали металами в ході їх високотемпературної хіміко-термічної обробки у відповідних насичують середовищах називається дифузійної металізацією. Метою такого виду хіміко-термічної обробки є зміна складу, структури і властивостей поверхневого шару сталі шляхом введення в нього таких металів, як хром, алюміній, титан, цинк, вольфрам, ванадій, ніобій. Дифузійна металізація, в залежності від насичує елемента, може проводитися в діапазоні температур від 400 до 1700 ° С. Технічне виконання цього виду хіміко-термічної обробки може бути виконано поруч способів, наприклад, зануренням оброблюваної деталі в ванну з розплавленим металом. Такий метод можна застосовувати в тому випадку, коли температура плавлення насичує металу виявляється значно нижче температури плавлення сталі. У разі необхідності насичення поверхні сталевої деталі тугоплавкими металами можливе використання занурення деталі в розплави солей насичує металу, насичення поверхні деталі з газової фази, що складається галогенідів диффундирующего металу, дифузії насичує металу шляхом його випаровування з сублімованої фази, методу циркуляційного газового насичення і т. П.
Подібна хіміко-термічна обробка може включати в себе як насичення тільки одним елементом, наприклад, насичення поверхні деталі хромом - хромування, насичення алюмінієм - алитирование, так і насичення групою металів - хромоалітірованіе (одночасне насичення хромом і алюмінієм), одночасне насичення поверхні деталі металами і неметаллами - карбохромірованіе (насичення поверхні вуглецем і хромом). Спільне насичення поверхні деталі поруч елементів може проводитися як одночасно, так і послідовно.
В результаті дифузійної металізації в поверхні стали виникають шари високолегованих твердих розчинів дифундують елементів в залозі, створюючи принципово інші фізико-хімічні властивості поверхневих, захисних шарів вироби. Виріб, поверхня якого збагачена цими елементами, купує цінні властивості, до числа яких відносяться висока жаростійкість, корозійна стійкість, підвищена зносостійкість і твердість.
Алітування - насичення поверхні стали алюмінієм. В результаті алітірованія сталь набуває високої окалиностойкость (до 850 - 900 0 С), так як в процесі нагрівання на поверхні алітірованних виробів утворюється щільна плівка окису алюмінію Al2 O3. оберігає метал від окислення.
Алітування проводять в порошкоподібних сумішах (50% Al або ферроалюмінія, 49% Al2 O3 і 1% NH4 CI або 99% ферроалюмінія і 1% NH4 CI) при температурі 1000 ° С і витримці протягом 8год. В результаті утворюється шар в 0,4-0,5 мм, насичений алюмінієм. Алітування виконується також металізацією в розплаві алюмінію (з 6-8% заліза) при 700-800 ° С з наступною витримкою і ін. Методами.
Алітування застосовують також при виготовленні клапанів автомобільних двигунів, лопаток і сопел газових турбін, деталей апаратури для крекінгу нафти і газу, труб пароперегрівачів, пічної арматури і т. П. Алітування в розплавленому алюмінії широко користуються замість гарячого цинкування (листи, дріт, труби, будує , деталі).
Хромування - спосіб хіміко-термічної обробки, що складається в високотемпературному (900-1300 ° С) диффузионном насиченні поверхні оброблюваної деталі хромом в насичують середовищах з метою надання їй жаростійкості (до 800 ° С), корозійної стійкості в прісній і морській воді, розчинах солей і кислот, ерозійної стійкості. Дифузійне насичення поверхні стали хромом, також зменшує швидкість повзучості матеріалу, підвищує його опір термічним ударам. Хромування також підвищує межу витривалості стали при кімнатних і підвищених температурах, що пов'язано з виникненням в шарі стискаючих напруг.
Хромування сталей, що містять понад 0,3 - 0,4% С, підвищує також твердість і зносостійкість. Дифузійний шар, одержуваний при хромування технічного заліза, складається з твердого розчину хрому в a-залізі. Карбідний шар має високу твердість. Твердість шару, отриманого хромування заліза, 250 - 300 HV, а хромуванням стали - 1200 - 1300 HV.
Хромированию піддаються стали різних класів - феритних, перлитових і аустенітних, сталей різного призначення.
Найбільш широко застосовується метод дифузійного хромування в порошках, що містять хром або ферохром і активні добавки у вигляді галогенідів амонію (контактний метод). При цьому піддаються хіміко-термічній обробці деталі укладаються в спеціальні контейнери (ящики) з подвійними кришками для підвищення герметичності і піддаються високотемпературним нагріву для кожного виду сумішах протягом 6-12 ч. Особливо широке застосування цього методу пояснюється простотою застосовуваного обладнання, відсутністю необхідності створення спеціальних виробництв і ділянок.
Крім однокомпонентного насичення поверхні стали хромом досить широке застосування знайшли процеси спільного насичення: вуглецем і хромом - карбохромірованіе, хромом і кремнієм - хромосіліцірованіе, хромом і алюмінієм - хромоалітірованіе.
Карбохромірованіе - це процес послідовного насичення поверхні деталі вуглецем, а потім хромом, сприяє підвищенню твердості, зносостійкості, жароміцності, корозійної стійкості матеріалу. Режими і способи даної хіміко-термічної обробки відповідають режимам і способам цементації і хромування виробів.
Хромосіліцірованіе - це одночасне насичення поверхні деталі хромом і кремнієм. Температура хромосіліцірованія становить, в залежності від складу оброблюваного матеріалу і способу хромосіліцірованія, 900-1200 ° С. Деталі, які зазнали хромосіліцірованію, в порівнянні з хромованими деталями, мають підвищену окаліностойкостью і кислотостойкостью, підвищеним опором ерозії в області високих температур.
Хромоалітірованіе - це спільне або послідовне насичення поверхні деталі хромом і алюмінієм. Температура процесу знаходиться в межах 900-1200 ° С. Хромоалітірованіе проводиться для створення в поверхні деталі шарів з підвищеною жаростійкістю, що досягає 900 ° С, і ерозійної стійкістю. Залежно від вимог, що пред'являються до оброблюваного виробу, можливе отримання хромоалітірованних шарів з різними співвідношеннями диффундирующих елементів.
Цинкування - процес дифузійного насичення поверхні деталі цинком. Хіміко-термічні методи цинкування включають в себе гаряче цинкування або цинкування зануренням, цинкування в порошку цинку - шерардизации, цинкування в парах цинку. Крім цих методів використовується електролітичне цинкування, металізація напиленням і нанесення цинкосодержащих фарб. Цинкування - процес, що сприяє різкому підвищенню корозійної стійкості. Цинк, по відношенню до заліза будучи електропозитивні металом, гальмує корозію поверхні деталі. Під впливом атмосферної вологи на цинкованої поверхні сталевої деталі утворюється шар карбонатів і оксидів цинку, який надає також захисну дію. Температура цинкування залежить від способу проведення операції. Так, при цинкування в порошках температура процесу коливається в межах 370-430 ° С, при цинкування зануренням - 430-470 ° С. Також широкий інтервал часу витримки при цинкування. Якщо при цинкування в порошкових сумішах шар товщиною близько 0,1 мм досягається в середньому за 10 годин, то при цинкування зануренням товщину покриття в 0,3 мм отримують за 10 секунд процесу.
Гаряче цинкування вважається одним з найнадійніших, економічних і тому поширених методів захисту заліза і сталі від корозії. Для металоконструкцій гаряче цинкування є, безперечно, найпоширенішим видом покриття. Товщина цинкового шару коливається від 40 до 85 мкм.
Залежно від режиму насичення в дифузійному шарі на поверхні заліза може утворитися # 951; фаза (твердий розчин заліза в цинку), далі шар інтерметаллідних фаз FeZn13. FeZn7. Fe3 Zn10. а ближче до серцевини - твердий розчин цинку в залозі.
Для підвищення корозійної стійкості різних виробів (листи, труби, дріт, посуд, апаратура для отримання спиртів, холодильників, газових компресорів і т. Д.) Частіше застосовують цинкування шляхом занурення виробів в розплав цинку.
Дифузія хрому, алюмінію та інших металів протікає значно повільніше, ніж вуглецю та азоту, тому що вуглець і азот утворюють з залізом розчини впровадження, а метали - розчини заміщення. При однакових температурних і тимчасових умовах дифузійні шари при металізації в десятки, а то і в сотні разів тонші, ніж при цементації. Така мала швидкість дифузії перешкоджає широкому поширенню процесів дифузійного насичення в промисловості, так як процес є дорогим, його проводять при високих температурах (1000-1200 ° C) тривалий час. Тільки особливі властивості шару і можливість економії легуючих елементів при використанні процесів дифузійної металізації обумовлює їх застосування в промисловості.
3.Марочнік сталей і сплавів. Під ред. Сорокіна В.Г. - М .; Машинобудування, 1989 г.
4.Металловеденіе і термічна обробка. Методичний практикум з лабораторних робіт.