Știința metalului este o știință care stabilește o legătură între compoziția, structura și proprietățile metalelor și aliajelor și studiază modelele schimbărilor lor în influențele termice, chimice, mecanice, electromagnetice și radioactive.
Toate metalele și aliajele sunt împărțite în două grupe.
De fier și aliajele sale (otel, fonta) numite metale feroase și alte metale (Be, Mg, Al, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Ag, Sn , W, Au, Hg, Pb etc.) și aliajele lor sunt colorate.
Construcția modernă a mașinilor este caracterizată de intensitatea energetică în continuă creștere, precum și de condițiile grele de funcționare a mașinilor. Aceste condiții de funcționare ale mașinilor fac cerințe speciale pentru materiale. Pentru a îndeplini aceste cerințe, au fost create numeroase aliaje pe bază de metale diferite.
În tehnologia modernă a devenit utilizat pe scară largă, oferind rezistență structurală ridicată și aliaje care rămân puternic la temperaturi ridicate, vâscos la temperaturi apropiate de zero absolut, cu rezistență mare la coroziune în medii agresive sau alte proprietăți fizico-chimice.
Numărul de aliaje noi este în continuă creștere.
În industria construcțiilor speciale de mașini, se folosesc din ce în ce mai multe materiale așa-numite compozite, aliaje de memorie de formă etc.
În ultimii ani, realizările din domeniul științei materialelor au oferit progrese fără precedent în dezvoltarea materialelor structurale și instrumentale din diferite domenii ale tehnologiei. Investigațiile privind structura reală a solidelor au arătat principala posibilitate de obținere a aliajelor cu rezistență apropiată de teoretică, determinată de puterea legăturilor interatomice.
Hârtia Termenul materialul de timbru atribuit izgotovleniya- oțel 15H2NGTA.Eto înseamnă că oțelul conține 0,15% C, 2% crom, 1% nichel și 1% mangan, 1% titan, oțel inoxidabil, și anume conține o cantitate redusă de impurități fosfor și sulf.
Prezența cromului mărește rezistența, rezistența la coroziune, duritatea (în timp ce plasticitatea și vâscozitatea scad).
În oțelurile de crom, transformarea intermediară se dezvoltă într-o măsură mai mare, iar atunci când se răcește cu răcire în ulei, efectuată după cimentare, miezul produsului are o structură bainitică. Ca o consecință, oțelurile de crom au proprietăți mai mari de rezistență în comparație cu oțelurile de carbon cu plasticitate puțin mai mică în miez
Nichelul este numai într-o soluție solidă și crește proprietățile de coroziune ale oțelurilor, precum și rezistența și vâscozitatea.
Manganul și nichelul sunt austenizatoare, adică dizolvarea în glandă, extinde zona austenită.
Metoda de întărire (tratament termic): cimentare (gaz).
Ca metodă de tratare termică a dinților, luăm carburi de gaz, urmată de călire și temperatură scăzută.
Cimentarea este procesul de saturare a stratului de suprafata din otel carbon. Există două tipuri principale de carburizare: amestecuri solide de carbon (carburatoare) și gaze. Scopul este de a obține o suprafață solidă carburare și rezistentă la abraziune, care se realizează printr-un strat de suprafață îmbogățit cu carbon la o concentrație de 0,8 ÷ 1,2%, urmată de stingerea și călire scăzută. Cimentarea și tratamentul termic ulterior cresc limita de anduranță.
Pentru prelucrarea pieselor vin după prelucrare, adesea cu adaosul pentru măcinare 0.05 ÷ 0.10 mm. În multe cazuri de cimentare, este expusă doar o parte a părții; atunci zonele care nu trebuie durificată, un strat subțire de protecție de cupru (0,02 ÷ 0,04 mm), care se aplică pe cale electrolitică sau izolarea strat special constând dintr-un amestec de argilă refractară, nisip și azbest sticlă lichid implicate, și altele.
Cimentarea se realizează la temperaturi de 920 ÷ 950 ° C, când austenita, care se dizolvă în cantități mari de carbon, este stabilă. La carburizarea oțelului, atomii de carbon difuzează în rețea # 947; - gheață. După atingerea limitei de saturație a austenitei cu carbon, determinată de linia SE în diagrama Fe-Fe3C, se poate forma un strat continuu de cementită pe suprafață.
În condiții reale de cimentare, formarea unui strat de cementită pe suprafață este extrem de rară. De obicei, la o temperatură de carburare 920 ÷ 950 ° C, stratul de difuziune constă în austenită, iar după răcirea lentă - datorită produselor sale de degradare - ferita si cementita.
Stratul cimentat are o concentrație variabilă de carbon în adâncime, în scădere de la suprafață la miezul piesei. În acest sens, după răcirea lentă în structura stratului cimentate poate distinge (de la suprafață până la bază) trei zone: hypereutectoid format din perlită și cementită și formând ochiurile secundară în fosta cereale austenită; eutectoid, constând dintr-un singur perlit lamelar și o zonă pre-eutectoidă constând din perlit și ferită. Cantitatea de ferită din această zonă crește continuu pe măsură ce se apropie miezul.
Pentru grosimi tehnice (efectivă) cimentată în strat, de obicei, ia suma hypereutectoid, jumătate tranziția eutectoid (doevtektoidnoy) zone sau adâncimea de HRC50 durității sau HV500 ÷ 600 dupa calire.
Experiența arată că grosimea stratului cimentat pentru piesele din oțel cu ≤ 0,17% C este de 15% din cea mai mică grosime sau diametru a secțiunii cimentate. Atunci când conținutul în oțel> 0,17% grosimea stratului C se reduce la 5 ÷ 9%, iar produsul de uzură de lucru, nu sunt supuse unei mari sarcini specifice 3 ÷ 4% din cele mai mici secțiuni de grosime sau diametru cementate. Cel mai adesea grosimea stratului este de 0,5 ÷ 2,0 mm.
2.2 Caracteristicile carburizării gazelor
Sub cimentare se obișnuiește să se înțeleagă procesul de saturare la temperatură ridicată a stratului de suprafață din oțel cu carbon. Deoarece carbonul în # 945; - faza este practic nerastvorim; procesul de carburizare se desfășoară în intervalul de temperatură 930-950 ° C - adică de mai sus # 945; → Conversii # 947; Structura stratului de suprafață al produsului este cimentat structura metalica hypereutectoid (perlită și secundar cementita), astfel încât să dea oțel final - operare - proprietăți după procesul de carburare trebuie să efectueze un mod de procesare termică constă în călire și revenire la temperatură scăzută; Parametrii de temperatură și de timp ai regimului de tratament termic sunt atribuiți în funcție de compoziția chimică a oțelului, responsabilitatea, scopul și dimensiunile geometrice ale produsului cimentat. De obicei este utilizat cu rigidizarea temperaturii carburare imediat după finalizarea prelucrării-chimice termică sau după podstuzhivaniya la 800-850 ° C și reîncălzirea deasupra AC3 central (netsementovannoy) a produsului. După temperare, temperarea trebuie efectuată la temperaturi de 160-180 ° C.
Cimentarea se realizează în medii solide, lichide sau gazoase saturate în carbon, numite carburizatoare, ale căror compoziții principale sunt prezentate în tabelul. 1, și în Tabelul. 2 și 3 sunt recomandări privind modurile de tratare termică a produselor cimentate.
În cimentarea în fază solidă, procedeul se efectuează după cum urmează. Piesele cimentate sunt ambalate în cutii de ciment, astfel încât volumul acestora, în funcție de complexitatea construcției părții, ocupă între 15 și 30% din volumul cutiei de ciment. Cutiile sunt încărcate într-un cuptor încălzit la temperaturi de la 600-700 ° C și încălzite la o temperatură de cimentare de 930-950 ° C. La sfârșitul procesului de carburizare, cutiile sunt scoase din cuptor - piesele sunt răcite în interiorul cutiilor de ciment din aer. Dezavantajele carburare carburizer solide includ: incapacitatea de a controla gradul de saturație și imposibilitatea călire direct după cementare, un consum suplimentar de energie neproductiv pentru cutii de mortar de încălzire etc. Cu toate acestea, simplitatea metodei, abilitatea de a opera procesul pe un echipament cuptor standard, fără a fi nevoie să instaleze dispozitive suplimentare fac .. Această metodă este foarte comună în producția la scară redusă în magazinele de reparații și la întreprinderile mari.
Proprietățile finale ale produselor cimentate sunt obținute ca rezultat al tratamentului termic efectuat după cimentare. Acest tratament poate fi corectat și macină structura granulară a stratului de bază și cimentate, în mod inevitabil, în creștere în timpul expunerii prelungite la carburare temperatură ridicată, pentru a obține o duritate ridicată în stratul carburat și proprietățile mecanice bune ale miezului; eliminați plasa de carbură din stratul cimentat, care poate apărea atunci când este saturată cu carbon până la concentrația hipereutectică.
2.3.1 Caracteristicile de stingere
Rigidizarea de oțel este încălzită la temperatura de 30 ÷ 50 ° C peste Ac3 pentru oțelurile hipoeutectoide AC1 sau pentru expunerea otelurilor hypereutectoid pentru a completa transformare de fază și răcire ulterioară, la o rată mai critică. Pentru oțelurile de carbon, această răcire se efectuează mai des în apă, pentru uleiul dopat sau în alte medii. Încălzirea nu este operația finală a tratamentului termic. Pentru a reduce fragilitatea și tensiunile cauzate de călire și pentru a obține proprietățile mecanice necesare, oțelul după răcire este în mod necesar temperat.
Oțelul din oțel este în principal stins și temperat pentru a crește duritatea, rezistența la uzură și rezistența, și oțelul structural - pentru a crește rezistența, duritatea, pentru a obține o ductilitate și o viscozitate suficient de ridicată; pentru un număr de piese, precum și o rezistență ridicată la uzură.
În cele mai multe cazuri, după întărire, se aplică o temperatură deasupra punctului Ac1 (miez) la 820 ÷ 850 ° C.
După carburizarea cu gaz, întărirea este utilizată fără reîncălzire și direct din cuptorul de cimentare după întărirea produselor la 840 ÷ 860 ° C. Acest tratament nu corectează structura stratului cimentat și a miezului. Prin urmare, întărirea directă este utilizată numai atunci când produsele sunt fabricate din oțel cu granulație fină. Pentru a reduce deformarea produselor cimentate, se efectuează și întărirea treptată a uleiului fierbinte 160 ÷ 180 ° C.
Uneori, tratamentul termic constă în călirea dublă și temperarea. Prima întărire (sau normalizare) cu încălzire la 880-900 ° C este utilizată pentru a corecta structura de bază. În plus, atunci când este încălzit în stratul de suprafață, o plasă de cementită se dizolvă în austenită, care din nou nu se formează prin răcire rapidă. A doua întărire este efectuată cu încălzire la 760 ÷ 780 ° C pentru a elimina supraîncălzirea stratului cimentat și pentru a conferi o duritate ridicată. Dezavantajul unui astfel de tratament termic rezidă în complexitatea procesului, în răsturnarea crescută a produselor cu formă complexă și în posibilitatea oxidării și decarburizării.
Eliberarea constă în încălzirea oțelului întărit la o temperatură sub Ac1. ținând la o temperatură dată și apoi răcind la o anumită rată. Lăsarea este operația finală a tratamentului termic, ca urmare a faptului că oțelul obține proprietățile mecanice necesare. În plus, eliberarea elimină total sau parțial solicitările interne apărute în timpul stingerii. Aceste tensiuni sunt îndepărtate cu atât mai mare este temperatura temperaturii.
Cele mai intense tensiuni sunt reduse prin menținerea la 550 ° C timp de 15-30 de minute. După menținerea timpului de 1,5 ore, tensiunile sunt reduse la valoarea minimă care poate fi obținută prin temperarea la o temperatură dată.
Rata de răcire după temperare are, de asemenea, un efect mare asupra tensiunilor reziduale. Cu cât răcirea este mai lentă, cu atât mai scăzute sunt tensiunile reziduale. Răcirea rapidă în apă de la 600 ° C creează noi solicitări termice. Răcirea după călire în aer dă tensiunea pe suprafață este de 7 ori mai mică, iar uleiul de răcire este de 2,5 ori mai mică decât tensiunea sub răcire în apă. Din acest motiv, produsul de formă complexă, în scopul de a le evita deformări după recoacere la temperaturi ridicate trebuie răcite lent, și produse realizate din oțel aliat, predispuse la friabilitatea temper reversibil după călire la 500 ÷ 650 ° C, în toate cazurile, trebuie răcite rapid.
călirea Low subjugate tăiere și instrumente de măsurare din oțel carbon și aliaje, precum și piese care au fost supuse călire de suprafață, cementare, carbonitrurare sau cianurare. Durata temperării este de obicei 1 ÷ 2,5 h, iar pentru secțiunile mai mari și pentru mijloacele de măsurare este prevăzută o vacanță mai lungă.
Duritatea stratului de suprafata pentru otel carbon este HRC60 ÷ 64; și pentru aliajul HRC58 ÷ 61; Scăderea durității se datorează formării unei cantități crescute de austenită reziduală.
Cementare urmată de un tratament termic îmbunătățește produsele din oțel limita de anduranță și reduce foarte mult sensibilitatea la stres concentratori prevăzută o lungime continuă a stratului durificat pe întreaga suprafață a piesei. În plus, limita de anduranță a produselor cimentate poate fi mărită prin pușcare.
2.4 Procesul de tratare termică a dinților
Înainte de neîncepere zonele de tratament termic trebuie durificată, izolat special daubing constând dintr-un amestec de argilă refractară, nisip și azbest implicate sticlă lichidă.
Cimentarea se realizează într-un carburier solid folosind un cuptor C-105A sau SShC. Produsele supuse carburare într-un carburizer solid, este plasat într-o cutie ignifugat și acoperit amestec carburare constând din cărbune activat și săruri de carbonat (K2CO3, Na2CO3 sau VaSOz). Caseta a pus într-un cuptor și se menține la 900 950 ° C timp de 5 ore G. Carbonatul este disociat cu degajare de CO care reacționează cu monoxid de carbon fierbinte carbon și formă (L + CO = CO). In contact cu suprafața de oxid de oțel carbon descompune (2CO -) - CO 2 + C) și carbon în stare atomically activă diffuses într-o rețea cristalină y: Fe, formând o soluție solidă (austenită). Cu o expunere ulterioară în cuptor, produsul este carburat la o anumită adâncime (1,2 mm).
Apoi efectuăm un test de duritate utilizând scara C Rockwell. Ar trebui să fie egală cu HRC60 ÷ 65.
3 Lakhtin Yu.M. Metalurgie și tratarea termică a metalelor. - ed. 2 Revizuit. și suplimentare. - M. Metalurgie, 1979.
5 "Știința materialelor" Moscova "Inginerie mecanică", 1986