Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі семей каласы

1.Шынықтыру дегеніміз не?

2.Шынықтыру түрлері

3.Жұмсарту дегеніміз не?

4.Жұмсарту түрлері

5.Жүмсарту мен шынықтыру не үшін жүргізіледі?

1. Болаттарды химия-термиялық өңдеу

2. Химия-термиялық өңдеу түрлерінің технологиясы мен тағайындалуы.

3. Цементтендіру.

4. Қатты карбюризаторда цементтендіру.

5. Газды цементтендіру.

6. Цементтендірілген қабаттың құрылымы.

7. Цементтендірілгеннен кейін детальдарды термиялық өңдеу

8. Азоттандыру.

9. Цианирлеу және нитроцементтендіру.

10.Диффузионды металлдандыру..

Болаттарды химия-термиялық өңдеу

Химия- термиялық өңдеу дегеніміз - детальдардың беткі қабаттарының қасиеттерін,

микроқұрылымын және химиялық құрамының өзгеру үрдісі.

Беткі қабаттарының химиялық құрамының өзгеруі олардың сыртқы ортамен (қатты, сұйық,

газ, плазма) қарым-қатынасы нәтижесінде қыздырыда іске асады.

Беткі қабаттарының химиялық құрамының өзгеруі нәтижесінде оның фазалық құрамы мен

микроқұрылымы өзгереді.

Химия- термиялық өңдеудің негізгі параметрі болып қыздыру темепературасы мен төзімділік

ұзақтығы.

Химия- термиялық өңдеу түрлерінің негізінде диссоциация, адсорбция, диффузия үрдістері

жатады.

Диссоциация- химиялық реакция және булану нәтижесінде белсендірілген атомарды

Мысалы

Адсорбция - яғни бұйымға берілетін атомдардың металдық бетке «жабысуы». Адсорбция

экзотермиялық үрдіс, металдың бетіндегі атомдардың еркін байланыстарының сыртқа

қарай бағытталғандығымен түсіндіріледі, бұл жағдай металдың беткі энергиясын

арттырады.

82

Диффузия – адсорбталған атомдардың бұйым түбіне ауысуы.

металмен әсерлесіп, қатты ерітінді және химиялық қосылыс құрау керек.

Химия-термиялық өңдеу бұйым бетінің мықтылығының негізгі түрі болып табылады.

Химия- термиялық өңдеудің негізгі түрлері болып табылады:

-Цементтендіру (беткі қабаттың көміртегімен қанығуы)

-Азоттандыру (беткі қабаттың азотпен қанығуы)

-Нитроцементтелу және цианерлену (беткі қабаттың бір уақытта көміртегімен де, азотпен де

қанығуы)

Цементтендіру.

Цементтендіру - болат детальдардың беткі қабатын 900...950 0С температураға дейін

көміртекпен диффузиялык қанықтыру үрдісі. Көміртегі мөлшері төмен болаттар ғана

цементтендіріледі. (0,25 % дейін).

Бұйымдардың қыздырылуы көміртегін жеңіл беретін ортада жүреді. Өңдеу режимдері

таңдалынып, беткі қабатты белгілі бір тереңдікке дейін көміртегімен қанықтырады.

Цементтендірілу тереңдігі құрылысында феррит пен перлит көлемдері бірдей болатын

бұйымның беткі қабатынан орта зонаға дейінгі ара қашықтықтығы.

Цементтендірілу дәрежесі – беткі қабаттағы көміртегінің орташа мөлшерде болуы (әдетте

шамамен 1,2 %).

Көміртегі мөлшерінің жоғары болуы екінші цементит санының пайда болуына және жоғары

морт сынғыштыққа алып келеді. Тәжірибе кезінде цементтендіруді қатты және газды

карбюризаторда қолданады.Цементтендірілмеген бұйым беті алдын-ала мыс немесе сазбен

(электролиттік әдіспен) қапталады.

Қатты карбюризаторда цементтендіру.

Толықтай дайын емес бұйымдарды темір жәщіктерге салып, қатты карбюризатормен

жабады.10-40% мөлшерде BaCO3, Na2CO3 көмірқышқыл тұздарымен қосылған ағаш көмір

қолданылады. Жабық жәшіктерді пешке салып, 930-9500С температурада ұстайды. Оттегі

әсерінен көмір толық жанбай СО көміртек оксиді пайда болады, реакциясы нәтижесінде

атомарды көміртек бөлініп шығады. 2СО→СО2 + Сат

Пайда болған көміртек атомдары бұым бетімен адсорбцияланып, металл түбіне

диффузияланады.

Бұл әдістің кемшіліктері:

-Уақыттың көп жұмсалуы '280,1мм тереңдікте цементтендіру үшін 1 сағат уақыт жұмсалады)

-Үрдістің өнімділігі төмен

Газбен цементтендіру.

Бұл үрдіс газбен толтырылған герметикалық камерасы бар пештерде іске

асады.Көміртекқұрамды газдар активті газдар болып табылатын газ-тасығыш, көміртегі

оксиді, метан және басқа да көмірсутек құрайтын азот, сутегі, су буынан тұрады.

Цементтендіру тереңдіг төзімділік ұзақтығы мен қыздыру температурасымен анықталады.

Әдістің артықшылығы:

-қабаттағы көміртегінің белгілі бір концентрациясын алу мүмкіндігі (құрайтын газдардың

қатынасын өзгерту арқылы көміртегі мөлшерін қадағалауға болады)

-жай термиялық өңдеу әсерінен үрдістің ұзақтығының қысқаруы

-үрдістің толық механикаландырылуы мен автоматтандырылуы

Бұл әдіс өнімді жаппай немесе көп сериялы өндірісте қолданылады.

Цементтендірілген қабаттың құрылысы.

Цементтендірілген қабаттың құрылысы 15,1 суретте көрсетілген.

83

Сур.15.1.Цементтерілген қабаттың құрылымы

қабаты пайда болады.Беткі қабаттың жойылуына байланысты көміртегінің мөлшері азаяды

және келесі бет перлиттен ғана құралады. Содан кейін ферриттік түйіршіктер пайда болады,

олардың мөлшері бетті қабаттың жойылуына байланысты көбейеді. Сонында, бұйымның

құрлымы бастапқы құрамға сай келеді.

Цементтендіруден кейінгі термиялық өңдеу.

Цементтендірудің нәтіжесінде кескін жерінде көміртек тиімді үйлестіріледі.

Цементтендірілген бұйымның құрамын келесі термиялық өңдеуден кейін толығымен

түзіледі.Барлық бұйымдар төмен жұмсартумен шынықтыруға ұшырайды.

Шынықтырылғаннан кейін цементтерілген бұйым жоғары қаттылыққа, тозуға төзімді

болады, және контакты шыдамдылығтың шегі өседі және тұтқырлығын сақтап иілу кезіндегі

шегі жоғарлайды. Термиялық өңдеудің комплексі материалдын және бұйымның

қолдануынан тәуелді болады. Әртүрлі термиялық өңдеудің комплексті графиктері 15.2-

суретте келтірілген.

Сур.15.2.Цементтендірілген бұйымның термиялық өндеудің режимі

Егер болат үсақ дәнді немесе бұйым жауапсыз қолданылатын болса, бір ретте шынықтыру

820-8500 С t арасында жүргізіледі.

Сонымен қатар,цементтендірілген қабатта жоғары көміртекті мартенсит алынады және де

бөлшектеп қайта кристалдандыруын және дәннің өзегінің ұсақталуын қамтамасыз етеді.

84

Газбен цементтендірілген кезде мына процесс біткенде осы температураға дейін суытады,

Цементтендірілген бұйымдардың жоғары механикалық қасиеттеріне жеткізу үшін 2-рет

шынықтыу қолданады:

-Бірінші шынықтыру 880-9000 С температура аралықында құрылым өзегін түзеу үшін

жүргізіледі.

-Екінші рет шынықтыру 760-7800 С температура аралығында беткі қабатта ұсақ ине тәрізді

мартенситті алу үшін жүргізіледі.

Термиялық өндеудің соңғы операциясы ретінде 150-1800C аралығында жүргізілетін төменгі

жұмсарту болып саналады.

Жұмсарту соңында беткі қабатта жасытылған мартенситті құрылым алынады және аз ғана

мөлшерде кернеуді азайтады.Цементтендіруге ұшырайтындар:тісті дөңгелектер, поршеньді

сақиналар, червяктар, осьтер, роликтер.

Азоттандыру- беткі қабаты азотпен қанықтыратын химико- термиялық өңдеу. Ең бірінші

рет азоттандыруды Чижевский И.Л.өндірісте 20 жылдары қолданды. Азоттандыру кезінде

тек қана қаттылық пен тозуға төзімділік жоғарламайды,сонымен қатар коррозияға төзімділігі

өседі. Азоттандыру кезінде бұйымды белгілі бір жылдамдықпен аммиак NH3 келетін

герметиялық пешке салады.Қыздыру кезінде аммиак мына реакция бойыша диссоциаланады:

2NH3=2N+3H2. Атомдық азот бұйым беті сіңіріп және түбіне диффундіріледі. Көміртекті

болаттардың азоттандырылган қабатта алынған фазалар жоғары қаттылықты қамтамасыз

етпейді және морт сынғыш қабат түзеді. Азоттандыру үшін құрамды

алюминий,молибден,хром,титан бар болаттар құрылады. Бұл элеметтердің нитридтері

дисперсті және жоғары қаттылық пен термиялық тұрақтылыққа ие болады. Типтік

азоттандырылған болаттар:38 ХМЮА, 35ХМЮА,30 ХТ2Н3Ю.

Азоттандырылған қабаттың тереңдігі мен беткі қаттылығы кейбір факторларға

байланысты оның ішінде негізгілері: азоттандыру температурасы,азоттандыру ұзақтығы

және азоттандырылатын болаттың құрамы.

Детальдардың жұмыс істеу шартына байланысты азоттандыру келесілерге бөлінеді:

1.Бетінің қаттылығын және тозуға төзімділігін жоғарлату

2.Коррозияға қарсылығын жақсарту (антикоррозиялық азоттандыру)

Бірінші жағдайда үрдіс 500...560°С температурада 24...90 сағат бойы жүргізіледі,себебі

азоттандыру жылдамдығы 0,01мм/сағ құрайды.Беткі қабаттағы азоттың құрамы 10...12%

құрайды,ал қабат қалыңдығы(Һ)-0,3...0,6мм.Бетінің қаттылығы шамамен 1000 HV.Салқындау

пешпен бірге аммиак ағынында жүргізіледі.

Иондық азоттандыру кезінде азоттандырудың уақыты барынша

қысқарады.Катод(детальмен) және анод иондарының арасында бықсу разряды пайда

болады.Азотқұрамдас газдар иондалады,және иондар катодтың бетін бомбылайды,оны

қанығу температурасына дейін қыздырады.Катодтық шаңдану 1100...1400 В қысыммен

5...60мин бойы орындалады және қысымы 0,1...0,2 мм рт.ст, ал жұмыстық қысым 400...1100

В,үрдістің ұзақтылығы 24 сағатқа дейін.

Антикоррозиялық азоттандыру легирленген және көміртекті болаттарда жүргізіледі.

Азоттандыру температурасы 650...700°С,үрдіс ұзақтығы -10 сағат.Бетінде коррозияға қарсы

жоғары төзімділікке ие ε- фаза қалыңдығы 0,01...0,03 мм қабат пайда болады (ε-фаза-

гексагональді торға ие, темір нитридінің Fe3N негізіндегі қатты ерітінді).

Азоттандыру ақырғы механикалық және термиялық өңдеуден өткен дайын бұйымда

жүргізіледі.

Азоттандырудан кейін бұйым өзегінде жоғары беріктікке және тұтқырлыққа ие сорбит

құрылымын сақтайды.

Цианерлеу- беті бір уақытта көміртек және азотпен қанығатын химия- термиялық

өңдеу.Ол цианисті тұз балқытылған ваннада жүргізіледі u1084 мысалы NaCN-тың NaCL,BaCL

85

тұздарының қосылуымен және т.б.Цианисті натрийдің тотығуында атомдық азот және

Қабаттың тереңдігі және ондағы көміртек пен азоттың концентрациясы үрдістің

температурасына және оның ұзақтылығына байланысты.

Цианирлі қабат жоғары қаттлыққа 58...62HRC ие және тозуға жақсы

қарсыласады.Коррозияға төзімділігі және беріктігі жоғарлайды.

Үрдістің ұзақтығы 0,5...2 сағат.

көміртегі бар болаттың қанығуымен жүргізіледі(сұйық цементтелу).Цианерлеу қабатындағы

азоттың құрамы 0,2...0,6%, ал қабаттың қалыңдығы 0,15…2 мм.Бұйым цианирленгеннен

кейін төмен жұмсаруға және шынықтыруға ие болады.Жобаланған қабаттың ақырғы

құрылымы Fe2(C,N) карбониттердің жуқа қабатынан,сосын азоттық мартенситтен құралады.

Цементтендіруді жоғары температуралы цианерлеумен салыстырғанда жоғары

жылдамдықпен жүреді,бұйымды аз деформацияға әкеліп соқтырады, тозуға қарсыласады

және жоғары қаттылыққа ие.

қанығуымен жүргізіледі.Бұл үрдіс бұйымдарға тезкезкіш,жоғары хромды болаттардан

жасалады.Ақырғы өңдеу болып табылады. Цианирлеудің негізгі кемшілігі болып цианисті

тұздардың ұлы болып келуі.

тұратын газ тәріздес құймада жүргізілетін цианерлеу.

Газдың құрамы және үрдіс температурасы жоспарланған қабатта көміртек пен азоттың

қатынасымен анықталады.

жүргізіледі.Құрамында аммиак мөлшері жоғары көміртекті және аз легирленген болаттардан

жасалатын бұйымдар машина жасауда қолданылады.Шынықтырудың төменгі жұмсаруымен

жүруі ақырғы термиялық өңдеу болып табылады.Қаттылығы 56...62 HRC.

ВАЗ-да бұйымның 95% нитроцементтендіруге ұшырайды.

Төменгі температуралы u1085 нитроцементтендіруге термиялық өңдеуден кейінгі тезкескіш

болаттардан жасалатын бұйымдар ұшырайды.Үрдіс 530...570°С температурада 1,5...3 сағат

бойы жүреді.Қаттылығы 900...1200 HV, қалыңдығы 0,02...0,004 мм болтын беткі қабат

түзіледі.

Диффузионды металдандыру болаттан жасалатын бұйымның беті әртүрлі:алюминимен,

хроммен, кремниймен, бормен және т.б. элементтермен қанығатын химия-термиялық

өңдеу.Хроммен қанықса үрдіс- хромдандыру, алюминиймен- алитирлендіру, кремниймен-

силицендіру, бормен – борландыру деп аталады.

Диффузиоды металдандыруды қатты, сұйық және газ тәрізді ортада жасауға болады.

Қатты диффузионды металдандыруда металдаушы болып құрамында хлорлы аммониясы

бар ферроқорытпа болып табылады(NH4CL).Металдаушының НСl реакциялану

нәтижесінде хлордың металмен қосылысы (ALCL3,CrCL2,SiCL4 )пайда болады.Бетімен

қатынас кезінде бос атомдардың байда болуымен диссоциациялайды.

Сұйық диффузионды металдандыру балқыған металға металдардың салынуымен

жүреді.Газ тәріздес диффузионды металдандыру әртүрлі металдардың хлоридтары болып

есептелінетін газ тәрізді ортада жүреді.

Металдардың диффузиясы өте баяу жүреді,себебі орын басу ерітіндісі пайда

болады.Сондықтан, бірдей температураларда диффузиондық қабат цементация кезіндегіге

қарағанда он және жүз есе жұқа болып келеді.

Диффузионды металдандыру- ұзақ уақыт бойы және жоғары температуралар

аралығында(1000...1200°С) болатын,қымбат тұратын үрдіс болып саналады.

86

Металдандырылған беттің негізгі қасиеттерінің бірі болып ыстыққа төзімділігі болып

көміртекті металдардан жасалады.

1. Химия –термиялық өңдеу дегеніміз не?

2. Химия – термиялық өңдеудің негізгі параметрлері

3. Химия –термиялық өңдеу үрдістері

4. Цементтендіру

5.Қатты карбюризаторда цементтендіру

6. Газбен цементтендіру

7. 2-рет шынықтыру не үшін қолданылады?

8. Шынықтыру қандай температураларда жүреді?

9. Азоттандыру дегеніміз не?

10. Цианерлеу, оның түрлері

11. Нитроцементтендіру және оның түрлері