Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Краткие теоретические сведения. Цементация является одним из основных видов химико-терми­ческой обработки стали



Цементация является одним из основных видов химико-терми­ческой обработки стали. Цементация – это насыщение поверхностного слоя стали углеродом. Проводится для получения высокой твердости и износостойкости поверхностного слоя при сохранении вязкой пластичной середины. По­этому для цементации используют углеродистые и легированные ста­ли с содержанием углерода (0,1-0,25 %).

В зависимости от состояния насыщения среды цементация де­лится на твердую, газовую и жидкую.

При твердой цементации науглероживающим веществом является твердый карбюризатор, в состав которого входит древесный уголь с добавлением углекислых солей ВаСОз, СаСОз, NаСОз, К2СОз, уско­ряющих процесс. Цементацию проводят при температурах 900-950 °С. Скорость цементации ориентировочно 0,1-0,12 мм/час.

При нагреве углерод образует окись углерода СО, которая при контакте с металлом разлагается по реакции

2СО → СО2 + Сакт.

Активный (атомарный) углерод диффундирует в металл. Одновре­менно с разложением окиси углерода идет разложение углекислых солей по реакции

ВаСО3→ ВаО + С2 ,

СО2 + С = 2СО,

2СО → СО2 + Сакт (диффундирует в металл).

Газовая цементация происходит путем нагрева стали в газовой среде, содержащей углерод. В качестве среды используют светиль­ный газ, природный газ, газ пиролиза керосина, бензола и т. д. Основным компонентом этих газов является метан СН4. Температура цементации 900-950 °С. При этой температуре метан диссоциирует по реакции

СН4 → 2Н2 + Сакт (диффундирует в металл).

Чем выше температура и продолжительность цементации, тем больше глубина цементованного слоя. Структура цементованного слоя образуется в соответствии с диаграммой состояния «железо-углерод» (рис. 23.1).

Из диаграммы состо­яния следует, что при температурах 900-950 °С (отмечено пунктирными линиями) максимальная растворимость углерода в аустените составляет 1,4-1,5 %.

 

    Рисунок 23.1. Нижняя левая часть диаграммы Fe-C

 

После мед­ленного охлаждения в поверхностном слое образу­ется структура заэвтектоидной стали (перлит + вторичный цементит). По мере удаления от по­верхности образца к се­редине содержание углерода постепенно уменьшается, и структура переходит в перлит (структура эвтектоидной стали); далее появля­ется феррит, количество которого будет постепенно увеличиваться до исходной структуры феррита и небольшого количества перлита (структура доэвтектоидной стали) (рис. 23.2).



 

 

Рисунок 23.2 – Схема распределения углерода и структуры в стали после цементации

 

После цементации сталь подвергают термической обработке, в результате которой обеспечивается требуемая твердость и износос­тойкость поверхностного слоя, а также измельчается зерно в сердцевине и в поверхностном слое.

Существует три режима термической обработки стали после цементации.

1. Непосредственная закалка от температуры цементации. После цементации сталь подстуживают до 780 °С и закаливают в воде или масле в зависимости от марки стали. После закалки на поверхности получают структуру мартенсита с повышенным количест­вом остаточного аустенита, внутри – структуру феррита и перлита (сталь имеет низкую прокаливаемость). Для уменьшения количества остаточного аустенита сталь после закалки обрабатывают холодом.

2. Одинарная термическая обработка. После цементации сталь медленно охлаждают до комнатной тем­пературы (отжиг), затем закаливают от 850 °С. При нагреве перлит переходит в аустенит. Благодаря перекристаллизации зерно измель­чается, структура улучшается, а, следовательно, улучшаются меха­нические свойства.



3. Двойная термическая обработка. После цементации и медленного охлаждения до комнатной тем­пературы сталь нагревают выше точки Асз. Для стали, содержащей 0,2 % С, эта температура составляет 920 °С. При этой температуре происходит перекристаллизация перлита, феррита и растворение цементитной сетки на поверхности. Охлаждают в масле или на воздухе. Содержание углерода на поверхности стали больше 0,8 % С, поэтому температура 920 °С соответствует перегреву. Для устранения перегрева и придания высокой твердости поверхностному слою применяют вторую закалку от 750-780 °С. В этом случае перекристаллизации подвергается только перлит.

Для снятия напряжений после любого из режимов закалки дает­ся низкий отпуск (150-200 °С).

Задание

1. Изучить микроструктуру цементованного слоя исследуемой стали.

2. Определить по изменению микроструктуры глубину цементованного слоя.

3. Зарисовать схему микроструктуры.

4. Определить твердость (НRС) цементованного слоя и сердцевины образца после цементации и термической обработки.

5. Сделать вывод о влиянии цементации на микроструктуру и твердость стали.

6. Оформить отчет об исследовании в соответствии с п.п. 1-5.

 

Контрольные вопросы

1. Что такое ХТО?

2. Для чего проводят цементацию?

3. Какие стали подвергают цементации?

4. Используя диаграмму состояния «железо-углерод», опишите структуру поверхностного слоя дозвтектоидной стали после цементации.

5. Какие режимы термической обработки применяют после це­ментации стали?

6. Почему окончательной термической обработкой цементован­ной стали служит низкий отпуск?

7. Опишите структуру поверхностного слоя дозвтектоидной стали после цементации, закалки и отпуска.


Лабораторная работа 24

 


Просмотров 305

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!