Таблица 53
Характеристики основных видов поверхностного упрочнения
Операции упрочняющей термической обработки
|
Типовая глубина упрочняемого слоя
|
Твердость поверхностного слоя
|
Поперечное сечение детали, мм
|
Предел текучести сердцевины
0,2, МПа
|
Примеры
типовых марок
сталей
|
HV
|
HRC
| Химико-термическая обработка |
Цементация,
закалка и низкий
отпуск
|
1,5…1,8
|
-
|
58…62
|
До 50…60
|
390…830
|
20Х, 25ХГТ, 20ХН2М
и др.
|
Нитроцемен-тация, закалка и низкий
отпуск
|
0,2…0,8
|
-
|
58…64
|
До 30
|
930
|
35Х, 25ХГМ,
и др.
|
Продолжение таблицы 53
Борирование
|
0,1…0,2
|
1800…
2000
|
-
|
До 150
|
Зависит от
марки
стали и термообработки
|
Конструк-ционные стали (40Х, 30ХГСА
и др.)
|
Азотирование
|
0,3…0,5
|
850…
1050
|
65…68
|
До 60…200
|
880…590
|
38Х2МЮА и др.
| Поверхностная термическая обработка |
Поверхностная индукционная закалка (закалка с нагревом ТВЧ) и низкий отпуск
|
1,6…5,0
|
-
|
45…55
|
40…100
|
375
|
40Х, 45 и др.
|
Объемно-поверхностная индукционная закалка с глубинным нагревом и низкий отпуск
|
1,5…2,0
|
-
|
58…61
|
6
|
1850
|
55ПП
|
Лазерная закалка (термоупрочнение) и низкий отпуск
|
0,5…1,0
|
950…
1200
|
67…72
|
16…25
|
460…780
|
45, 45Х
и др.
|
Таблица 54
Механические свойства в сердцевине некоторых типичных цементуемых
сталей после цементации и низкого отпуска при 180…200 0С
(по данным Ю.М. Лахтина)
Марка
стали
|
Рекомендуемое максимальное поперечное рабочее сечение, мм
|
Температура
закалки, 0С
|
Механические свойства
|
в, МПа
|
0,2, МПа
|
,
%
|
,
%
|
20Х
|
35
|
820
|
650
|
800
|
11
|
40
|
18ХГТ
|
35
|
870
|
900
|
1000
|
9
|
50
|
20ХГР
|
40…60
|
880
|
800
|
1000
|
9
|
50
|
20ХГМ
|
60…80
|
860
|
1100
|
1200
|
10
|
45
|
30ХГТ
|
60…80
|
850
|
1300
|
1500
|
9
|
40
|
12Х2Н4А
|
100…120
|
800
|
110
|
1300
|
9
|
45
|
18Х2Н4МА
|
более 120
|
860
|
850
|
1150
|
12
|
50
|
Таблица 55
Данные по поверхностной индукционной закалке
Диаметр
изделия, мм
|
Рекомендуемая
глубина
закаленного слоя, мм
|
|
Глубина
закаленного слоя, мм
|
Рекомендуемая частота тока, Гц
|
40
|
1,6…3,1
|
|
1,5
|
25000*
|
60
|
2,3…3,9
|
|
2,0
|
15000*
|
80
|
2,6…4,5
|
|
3,0
|
8000**
|
100
|
2,9…5,0
|
|
4,0
|
4000**
|
Генератор тока: * ламповый или
машинный; ** машинный.
Некоторые виды поверхностного упрочнения деталей машины
Газовая цементация. При проведении цементации используются различные науглероживающие газы и жидкие карбюризаторы (бензол, кероснн, синтин и др.), которые подают каплями в шахтные печи; при их разложении образуется газ (расход газа 0,9…1,2 м3/ч). В массовом производстве (автомобилестроение и др.) часто применяют получаемый в генераторах эндотермический газ (эндогаз) состава (мас. %): 19...23 СО; 1СН4; 0,2СО2; 39…44 Н2; 33…37 N2. Для эндогаза существует функциональная зависимость между достигаемым при цементации содержанием углерода в стали и количеством Н2О или СО2 в газе, что позволяет автоматически регулировать состав газа для получения требуемого содержания углерода в поверхностном слое деталей (обычно 0,8...1,1 % С).
Температура газовой цементации составяяет 910...930 0С. Продолжительность процесса зависит, кроме глубины слоя, также от ряда других факторов: состава газа, величины садки в печи, толщины деталей и др. На скорость цементации оказывает влияние и химический состав цементуемых легированных сталей. Данные ЗИЛа при газовой цементации деталей из стали 25ХГТ в безмуфельной печи СЩЦ при 930 0С. (табл. 56).
Таблица 56
Глубина слоя и время цементации
Глубина слоя, мм
|
0,5…0,7
|
0,6…0,9
|
0,9…1,3
|
1,2…1,6
|
Время цементации, часов
|
6
|
7
|
9
|
12
|
В промышленности широко применяют следующую технологию газовой цементации: первый этап - более активная цементация в смеси эндогаза с добавками природного газа; второй этап - цементация только в эндогазе. Это сокращает общую продолжительность цементации. Для газовой цементации применяются периодические шахтные электропечи серии Ц и печи непрерывного действия. В шахтных печах внутрь нагревательной камеры устанавливается реторта, в которую помещаются детали и подается жидкий карбюризатор (40…60 капель/мин). При цементации в шахтных печах глубина слоя 1,3…1,6 мм достигается за 6…8 часов при 920 0С.
Термическая обработка цементированных деталей. При проведении газовой цементации в печах непрерывного действия после ее завершения, детали несколько охлаждают в печи до 830…860 °С (подстуживание), т.е. до температуры закалки выше Ас3 сердцевины деталей, а затем закаливают с охлаждением в минеральном масле (легированные стали). После цементации в шахтных печах детали обычно охлаждают на воздухе до комнатных температур, а далее закаливают отдельно с нагревом в других печах без защитной атмосферы. Закаленные детали подвергают отпуску при 160…180 °С в течение 1…2 часов. Используются и другие разновидности цементации и схемы термической обработки, рассматриваемые в литературе по термической обработке.
Нитроцементация. Процесс насыщения поверхностных слоев деталей углеродом (0,65…0,95 %) и азотом (0,35…0,40 %) ведется в печах непрерывного действия в газовой среде из 80…90 % зндогаза, 5…8 % природного газа; 2…7 % аммиака при 840…870 °С. Длительность процесса при 850 °С для получения слоя 0,5…0,7 или 0,8…1,0 мм составляет соответственно 5 и 9 ч. Далее детали несколько подстуживают до 820...830°С и проводят ступенчатую закалку с охлаждением в масляной или щелочной ванне ("горячая'' среда с температурой 170…190°С), а затем низкий отпуск при 160…180°С. Нитроцементация может проводиться в шахтных печах с подачей каплями жидкого триэтаноламина (С2Н3О)N.
Азотирование деталей из легированных сталей. Процесс азотирования применяют для деталей, работающих на износ и воспринимающих знакопеременные нагрузки (детали дизелей, авиамоторов и др.). Применение при азотировании имеет специальная сталь 38Х2МЮА и др. С целью ускорения процесса, используют двухступенчатый режим азотирования в диссоциированном аммиаке: I - при 500...520 °С 12 ч (степень диссоциации аммиака 20…40 %}; 2 - при 550…570 °С 42 ч (степень диссоциации 50…60 %). При этом обеспечивается глубина слоя 0,5…0,7 мм и твердость поверхностного слоя по Виккерсу НV 950…1000. После азотирования дополнительную термообработку не проводят. Для азотирования широко применяются шахтные печи. Внутри нагревательной камеры устанавливается герметически закрытая реторта (муфель), в которую из баллона подается аммиак. Аммиак при нагреве диссоциирует с образованием атомов азота и водорода.
Снижение продолжительности азотирования в 1,6…2,0 раза достигается в случае применения ионного азотирования в тлеющем разряде. Деталь подключают в качестве катода в цепь постоянного тока высокого напряжения 500…1500 В, а анод помещают над деталями или вокруг них. В герметичную камеру вводят аммиак и поддерживают низкое давление.
Возбуждается тлеющий разряд, атомы азота ионизируются и бомбардируют поверхность детали, нагревая ее до 500…550 °С и насыщая азотом.
Лазерное термоупрочнение. При термической обработке лазерным нагревом используются газовые и твердотельные лазерные установки, которые имеют системы транспортировки и фокусировки луча лазера, механизмы перемещения изделий по заданному режиму. При воздействии лазерного луча на поверхность происходит поглощение и передача энергии высокой концентрации тонкому поверхностному слою, соответствующий нагрев выше Ас1 и Ас3, возможно плавление и переход в жидкое состояние тонкого поверхностного слоя. В процессе охлаждения нагретого участка путем теплоотвода холодной массой изделия без применения специальной охлаждающей среды, создается скорость охлаждения до 1000 градусов в секунду (охл. крит.зак.), происходит фазовое превращение аустенита в мартенсит, то есть закалка. Непосредственно у поверхности микроструктура состоит из мелкоигольчатого мартенсита, небольшого количества остаточного аустенита и высокодисперсных карбидов. В более глубокой переходной зоне образуется структура из мартенсита, троостита и карбидов.
При лазерной обработке в непрерывном режиме параметрами технологии являются мощность излучения Nизд., диаметр пятна луча D, скорость перемещения V луча относительно обрабатываемой поверхности изделия (по ГОСТ ЕСТД 3.1405-86).
Для деталей из стали 45 при Nизд = 700…1000 Вт, V = 4....12 мм/с, глубина закаленного слоя =0,5... 1,0 мм (по данным ЭНИМС). Штампы из стали У8 обрабатывали при Nизд = 600 Вт, V =12 мм/с, D=3 мм с получением =0,9 мм; твердость поверхности составляет НV 950…1100 МПа.
Достарыңызбен бөлісу: |