Дифузійна металізація
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, получа6мий 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.
Твердість насиченою хромом поверхні у середньо- і високовуглецевих сталей, тобто тоді, коли хром в поверхні знаходиться у вигляді шару карбідів, становить 12 000-13 000 МПа. Твердість хромованого шару у низьковуглецевих сталей, коли хром знаходиться в твердому розчині, не перевищує 1500-3000 МПа.
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, по відношенню до хромованим деталям, жаростійкістю, що досягає 900 ° С, і ерозійної стійкістю. Залежно від вимог, що пред'являються до оброблюваного виробу, можливе отримання хромоалітірованних шарів з різними співвідношеннями в концентраціях дифундують 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. Підвищення корозійної стійкості при цинкування сталевих деталей досягається за рахунок двох хімічних процесів: 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 часів витягів 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 шару 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, зазвичай - від 45 до 65 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.
Недоліки дифузійного насичення металів
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 зумовили деяке 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.
Всі теми даного розділу:
Діаграма стану залізовуглецевих сплавів
Залізовуглецеві сплави - стали і чавуни - найважливіші металеві сплави сучасної техніки. Виробництво чавуну і сталі за обсягом перевершує виробництво всіх інших металів разом узятих бо
Компоненти в діаграмі залізо-вуглець
Компонентами в сплавах заліза з вуглецем є метал залізо і неметалл вуглець. У промисловості чисте залізо практично не використовується, а найбільш широко застосовуються його сплави. Про
Структурні складові системи залізо-вуглець
Тверді розчини впровадження вуглецю та інших домішок в a-залізі називають ферритом, а в g-залозі - аустенітом. Ферит отримав свою назву від латинського найменування заліза - «Ferrum». ра
кристалізація стали
Первинна кристалізація стали в залежності від вмісту вуглецю відбувається по-різному. При змісті вуглецю від 0 до 0,5% з рідини починає виділятися феррит, а при вмісті вуглецю від
Вплив постійних домішок на структуру з властивості стали.
До постійних домішок відносяться Mn, Si, S, P і гази O, N, H. Верхня межа присутності S, P обмежується 0,05%, Mn, Si - 0,08%. Марганецвводят в сталь для розкислення, тобто
Вплив вуглецю на властивості стали
Вуглець - не є випадкова домішка, а найважливіший компонент вуглецевої сталі, від кількості якого завічсят її властивості.
застосування сталей
Конструкційні вуглецеві сталі. На частку вуглецевих сталей припадає 80% від загального обсягу виробництва сталі. Ці стали дешеві і поєднують задовільні механічні свій
Структура, властивості та застосування чавунів
Чавуни - це сплави на основі заліза, що містять від 2 до 5% вуглецю, а також марганець, кремній і шкідливі домішки. Це ливарний і передільний матеріал. допустимі кол
Види термічної обробки металів.
Властивості сплаву залежать від його структури. Основним способом, що дозволяє змінювати структуру, а, отже, і властивості є термічна обробка. Основи термічної обробки розроб
загартування
Загартування - термічна обробка, яка проводиться для сплавів, що зазнають фазові перетворення в твердому стані при нагріванні і охолодженні, з метою підвищення твердості і міцності шляхом освіти не
старіння
Старіння - термообробка, яка застосовується до сплавів, які були піддані загартуванню без поліморфного перетворення. Пересичений твердий розчин в таких сплавах термодін
Хіміко-термічна обробка
Хіміко-термічною обробкою називають процеси, що призводять до диффузионному насиченню поверхневого шару різними елементами. Хіміко-термічна обробка включає в себе одночасне
термомеханічна обробка
Термомеханічна обробка - вид термічної обробки, що включає в себе операцію пластичної деформації, яка створюючи підвищену щільність дефектів кристалічної будови, впливає тим
Основні фазові перетворення при термообробці стали
Основою для вивчення термічної обробки стали є діаграма залізо - вуглець (область сталей). При розгляді різних видів термообробки залізо-вуглецевих спла
Чотири основних перетворення при термічній обробці в стали
При термічній обробці стали спостерігаються такі перетворення: 1. Перетворення перліту в аустеніт, що протікає вище точки А1. # 945;
відпал стали
Відпал стали- термічна обробка, яка полягає в нагріванні металу до певної температури, витримки і охолодженні з відключеною піччю (тобто з мінімально можливою швидкістю
Відпал доевтектоїдної стали.
Для доевтектоїдної стали застосовують такі види відпалу: -повний; -ізотерміческій; нормалізація; -патентірованіе.
Відпал заевтектоідной стали.
Для заевтектоідной стали застосовують неповний відпал і нормалізацію. Неповний отжіг.Заевтектоідние стали піддають неповного відпалу, так як повний відпал приводить до появи
загартування сталі
Загартування - це термічна операція, яка полягає в нагріванні сплаву до температури вище критичних точок і охолодженні з високою швидкістю. Залежно від того чи відбувається
Відпустка стали.
Загартована сталь дуже тверда, але вона крихка, у неї низька пластичність і велика внутрішня напруга. У такому стані вони не працездатний, що не надійно в експлуатації. Тому для уменьш
Способи загартування стали.
Вибір того чи іншого способу охолодження при загартуванню визначається по-перше отриманням найбільшої прокаливаемости і по-друге мінімальним рівнем залишкових внутрішніх напружень, щоб зменшити до
Обробка стали холодом.
Обробку стали холодом застосовують для зменшення кількості залишкового аустеніту в загартованих високовуглецевих сталях. При охолодженні до -70 ..- 1900С залишковий аустеніт перетворюється в
Загартування з самоотпуском.
При наскрізний прокаливаемости всі крапки деталі мають практично однакову твердість. Однак, для ударного інструменту типу зубил, доліт, штампів необхідно мати високу твердість робочої поверхно
поверхневе загартування
Для деяких деталей при експлуатації необхідна висока твердість і зносостійкість поверхні в поєднанні з хорошою в'язкістю в серцевині. Це стосується деталей, що працюють в ус
Прожарювана і закаливаемость стали.
Прожарювана найважливіша характеристика стали, яка визначає вибір марки стали в залежності від розмірів гартує заготівлі. Закаливаемость стали характеризує твердість правильно зам
Термомеханічна обробка стали.
Термомеханічна обробка включає в себе пластичну деформацію, яка впливає на формування структури під час термічного впливу на метал. Пластична деформація змінює характер
цементація
Цементацією називається процес насичення поверхневого шару стали вуглецем з метою підвищення працездатності деталей металургійних машин (всілякі шестерні, зубчасті муфти і втулки, паль
Азотування
Азотування називається ХТО, при якій поверхневий шар деталі насичується азотом. Процес здійснюється в атмосфері аміаку, який при нагріванні розкладається. При цьому збільшуються не тіль
нітроцементація
Нитроцементацией називають процес дифузійного насичення поверхневого шару стали одночасно вуглецем і азотом при 840 - 860 ° С в газовому середовищі, що складається з науглероживается газу і АММ
ціанування
Ціануванням називають також спільне насичення поверхні стали вуглецем і азотом внаслідок окислення розплавлених ціаністих солей при нагріванні до 820 - 960 ° С. Для отримання шару
Сульфоазотірованіе
Сульфоазотірованіе застосовують для поліпшення підробітки, підвищення зносостійкості і протизадирних властивостей, особливо при «сухому» і «напівсухому» терті, застосовують сульфоазотірованіе, т. Е. Одновремен
борирование
Борирование стали - хіміко-термічна обробка насиченням поверхневих шарів сталевих виробів бором при температурах 900. 950 ° С. Мета борирования - підвищення твердості, зносостійкості і Незнач
силіціювання
Силіціювання - поверхневе або об'ємне насичення матеріалу кремнієм. Силіціювання проводиться обробкою матеріалу в парах кремнію, що утворюються при високій температурі над кремнієвої Засипка