Конспект лекций Часть 2 Омск 2006 (075. 8) Ббк 34. 202: 34. 206я73 Б95

Лазерная закалка – перспективный метод упроч­нения сложных стальных и чугунных деталей, долговечность которых лимитируется износостойкостью и усталостной проч­ностью, когда их упрочнение другими методами затруднено. Износостойкость чугунных деталей повышается в несколько раз, а предел выносливости стальных – на 70 – 80 %.


3.3. Химико-термическая обработка

Химико-термической обработкой называют поверхностное насыщение стали каким-либо химическим элементом (угле­родом, азотом, бором и т. п.) путем его диффузии из внеш­ней среды. Изделие помещают в среду, богатую этим элементом, и нагревают. При этом происходят следующие процессы:

диссоциация – распад молекул во внешней среде и обра­зование атомов диффундирующего элемента;
адсорбция – осаждение атомов элемента на поверхности стальной детали;
диффузия – проникновение атомов элемента вглубь металла (в поверхностные слои детали).
При химико-термической обработке в стали протекают фазовые превращения, связанные с нагревом и охлаждением, изменяется химический состав и структура поверхностных слоев, что в широких пределах изменяет свойства.


3.3.1. Операции химико-термической обработки


Цементация стали – операция диффузионного на­сыщения поверхностного слоя низкоуглеродистой стали угле­родом при нагревании выше критических точек в соответствующей среде – карбюри­заторе.
При науглероживании, а затем закалке и отпуске поверхностный слой приобретает высокую твердость, износостойкость, в нем образуется остаточное напряжение сжатия. Сердцевина из­делия (углерода – менее 0,3 %) закалку не воспримет – оста­нется мягкой, пластичной.
Цементации подвергают конструкционные углеродистые и легированные стали с низким содержанием углерода (например, марки 15Х, 18ХГТ, 20ХНМ, 12ХН3А и др.). Этот процесс широко применяется в локомотиво-, станко- и автотракторостроении, инструментальном производстве и т. п.
Цементация в твердом карбюризаторе – наиболее древ­ний способ. В настоящее время используется редко (чаще в единичном и мелкосерийном производстве). Карбюризатор – смесь порошка древесного угля и углекислых солей бария и натрия (10 – 40 %). Детали укла­дывают в стальной ящик, равномерно пересыпая карбюриза­тором. Ящик закрывают, помещают в печь и нагревают до 925 – 950°С. Длительность выдержки после нагрева зависит от требуемой глубины слоя (0,5 – 2,0 мм) при содержании в нем углерода до 1,0 – 1,2% (10 ч – для слоя глубиной в 1 мм). Контроль за процессом ведется по изломам стержней (свидетелей), специально вставляемых в ящик вместе с деталями.