refik.in.ua 1

Лекція 11. Хіміко-термічна обробка сталі (ХТО)


  1. ХТО полягає в насиченні поверхні деталей одним або кількома хім. елементами з метою підвищення зносо- та корозійної стійкості. Досягагється це шляхом тривалої витримки деталей у хім. середовищі при підвищеній температурі.

  2. Основні етапи ХТО:

а) одержання насичуючого хім.елементу в активному атомарному стані (NH3N+3H; CH4C+4H);

б) адсорбція активного елементу поверхнею деталі;

в) дифузія елементу у середину деталі.

  1. Види ХТО – цементування, азотування, нітроцементування, борування, хромування, алітування та ін., що означають відповідно насичення сталі вуглецем, азотом, азотом та вуглецем одночасно, бором, хромом, алюмінієм.

  2. Цементування – насичення поверхневого шару деталей вуглецем до 1%. Мета – підвищення твердості та зносостійкості після гартування, при збереженні високих показників в’язкості та пластичності у середині деталі. Вихідна сталь для цементування повинна містити 0,15...0,20%С. Для підвищення прогартовуваності використовують леговані сталі. У такому разі в середині після цементування та гартування утворюється структура низьковідпущеного низьковуглецевого мартенситу з хорошим комплексом властивостей в, KCU, -1 при середній твердості.

Види цементування – у твердому та газоподібному карбюризаторах: твердий карбюризатор – дубове та березове вугілля з домішками активаторів:

20...25% BaCO3+5%CaCO3, t-ра 930...950С, r=8...10год на 1мм шару.

Газове: CO+CH4, 1мм за 6...7год, t=910...930С, скоріше.

Технологія обробки – ХТО, усунення великого зерна (нормалізація, проміжне гартування), гартування, низьке відпускання.

  1. Азотування – насичення азотом для підвищення твердості до HV=11000 МПа, зносо- та корозійної стійкості, термоміцності (до 400С).

Твердість азотованого шару на вуглецевих сталях низьька (HV 3000...3500 МПа), на сталі 38Х2МЮА HV 12000 МПа, зберігається до 400...450С.

Середовище – аміак (NH3N+3H), t=500...600С.

Поверхні, що не азотуються, покривають Sn до  15 мкм або рідким склом.

Технологічна схема обробки – механічна обробка, гартування в маслі, високе відпускання (650С), чистова обробка, азотування, доводка.

Швидкість азотування – v0,01 мм/год. Товщина шару 0,15...0,4 мм. Застосування – вимірювальний інструмент, гільзи циліндрів, зубчасті колеса, лопатки турбін.


  1. Нітроцементування – насичення сталі азотом і вуглецем при 840...860С, =4...10год, товщина шару 0,2...0,8 мм. Середовище – CO, CH4+NH3. Після гартування й низького відпускання (160...180С) HRC60. Структура – мартенсит+карбонітриди+30...50 залишкового аустеніту. Добре приробляється. Кращий від цементування спосіб. На 80С нижча t-ра, немає перегріву, менше жолоблення, гартування відразу після ХТО, вищий опір зносу корозії. Застосовується на автотракторних заводах для ХТО шестерень, втулок, пальців і т.п.

  2. Борування – насичення поверхневого шару бором. Твердість може підвищуватись до HV 20000 МПа, тепло- та зносостійкість, корозійна стійкість також зростають.

Види – електролізне у розплаві бури N2B4O7, t=930С, 6...8год, товщина шару 0,15...0,25 мм; порошкове – B4C+активатор, t=1000...1100С, 6...8год.

Призначення – гільзи, штампи, матриці, пальці, ролики.

  1. Термомеханічна обробка – НТМО; ВТМО (рис.1) це простіше, дає приріст міцності до 25%.



НТМО ВТМО

Т1оС Т1оС


А3 А3

А1 А1




tрекр, tрекр,




Мн

Мк Мн

Мк

τхвил, τхвил,

Рис.1