Главная
Разделы
Материаловедение
Книги
Лекции
Методички
Контрольные
Сварка
Книги
Метрология
Лекции
Книги
Заказать работу!!!
Гостевая книга
дипломы,курсовые,рефераты,контрольные,диссертации,отчеты на заказ
Materialscience.ru / Разделы / Материаловедение / Контрольные / Контрольная работа 1, вариант 27, вопрос 4

В чем отличие процесса в твердом карбюризаторе от процесса газовой цементации? Как можно исправить крупнозернистую структуру перегрева цементированных изделий?

Цементация твердым карбюризатором.

 

В этом процессе насыщающей средой является древесный уголь (дубовый или березовый) в зернах поперечником 3,5-10 мм или каменноугольный полукокс и торфяной кокс, к которым добавляются активаторы: углекислый барий (BaCO2) и кальцинированную соду (Na­2CO) в количестве 10-40% массы угля.

Детали, подлежащие цементации, после предварительной очистки укладывают в ящики: сварные стальные или, реже, литые чугунные прямоугольной или цилиндрической формы. При упаковке изделий на дно ящика насыпают и утрамбовывают слой карбюризатора толщиной 20-30 мм, на который укла­дывают первый ряд деталей, выдерживая расстояния между ними и до боковых стенок ящика 10-15 мм. Затем засыпают и утрамбо­вывают слой карбюризатора толщиной 10-15 мм, на него укла­дывают другой ряд деталей и т. д. Последний (верхний) ряд дета­лей засыпают слоем карбюризатора толщиной 35-40 мм с тем, чтобы компенсировать возможную его усадку. Ящик накрывают крышкой, кромки которой обмазывают огнеупорной глиной или смесью глины и речного песка. После этого ящик помещают в печь.

Нагрев до температуры цементации (910-930°С) составляет 7-9 мин на каждый сантиметр минимального размера ящика. Продолжительность выдержки при температуре цементации для ящика с минимальным размером 150 мм составляет 5,5-6,5 ч для слоя толщиной 700-900 мкм и 9-11 ч для слоя толщиной 1200-1500 мкм. При большем размере ящика (минимальный раз­мер 250 мм) для получения слоя толщиной 700-900 мкм продол­жительность выдержки равна 7,5-8,5 ч, а при толщине 1200-1500 мкм – 1-4 ч.

После цементации ящики охлаждают на воздухе до 400-500°С и затем раскрывают.

Цементация стали осуществляется атомарным углеродом. При цементации твердым карбюризатором атомарный углерод обра­зуется следующим образом. В цементационном ящике имеется воздух, кислород которого при высокой температуре взаимодей­ствует с углеродом карбюризатора, образуя окись углерода. Окись углерода в присутствии железа диссоциирует по уравнению 2СО  СО2 + Сат.

Углерод, выделяющийся в результате этой реакции в момент его образования, является атомарным и диффундирует в аустенит:

Сат  Feγ  аустенит Feγ (С).

Газовая цементация.

Этот процесс осуществляют нагревом изделия в среде газов, содержащих углерод. Газовая цементация имеет ряд преимуществ по сравнению с цементацией в твердом карбюризаторе, поэтому ее широко применяют на заводах, изго­товляющих детали массовыми партиями.

В случае газовой цементации можно получить заданную кон­центрацию углерода в слое; сокращается длительность процесса, так как отпадает необходимость прогрева ящиков, наполненных малотеплопроводным карбюризатором; обеспечивается возмож­ность полной механизации и автоматизации процессов и значи­тельно упрощается последующая термическая обработка деталей, так как закалку можно проводить непосредственно из цемента­ционной печи.

Наиболее качественный цементованный слой получается при использовании в качестве карбюризатора природного газа, состоя­щего почти полностью из метана (СН4) и пропанбутановых сме­сей, подвергнутых специальной обработке, а также жидких угле­водородов. Основной реакцией, обеспечивающей науглерожива­ние при газовой цементации, является:

2СО  СО2 + Сат; Сат  Feγ -> аустенит Feγ (С).

Процесс ведут при температуре 910-930 °С 6-12 ч (толщина слоя 1000-1700 мкм).

В серийном производстве газовую цементацию обычно прово­дят в шахтных печах. Необходимая для газовой цементации атмосфера создается при подаче в камеру печи жидкостей, богатых углеродом (керосин, синтин, спирты и т. д.). Углеводородные соединения при высокой температуре разлагаются с образованием цементующего газа.

В крупносерийном и массовом производствах газовую цемен­тацию проводят в безмуфельных печах непрерывного действия. В этих установках весь цикл химико-термической обработки (це­ментация, закалка и низкий отпуск) полностью механизирован и автоматизирован. В печах непрерывного действия для цементации применяют эндотермическую атмосферу, в которую добавляют природный газ, об. %; 95-97 эндогаза (20% СО, 40% На и 40% Ni) и 3-5  природного газа.

Основное преимущество эндотермической атмосферы – воз­можность автоматического регулирования углеродного потенциа­ла, под которым понимают ее науглероживающую способность, обеспечивающую определенную  концентрацию углерода на поверхности цементованного слоя.

Термическая обработка стали после цементации и свойства цементованных деталей. Окончательные свойства цементованных деталей достигаются в результате термической обработки, выпол­няемой после цементации. Этой обработкой можно исправить структуру и измельчить зерно сердцевины и цементованного слоя, неизбежно увеличивающееся во время длительной выдержки при высокой температуре цементации, получить высокую твер­дость в цементованном слое и хорошие механические свойства сердцевины; устранить карбидную сетку в цементованном слое которая может возникнуть при насыщении его углеродом до заэвтектоидной концентрации.

В большинстве случаев, особенно при обработке наследственно мелкозернистых  сталей,   применяют   закалку  от  820-850°С.

Это обеспечивает измельчение зерна и полную закалку цемен­тованного слоя и частичную перекристаллизацию и измельчение зерна сердцевины. После газовой цементации часто применяют закалку без повторного нагрева, а непосредственно из печи после подстуживания изделий до 840-860°С для уменьшения коробле­ния обрабатываемых изделий. Такая обработка не исправляет структуры цементованного слоя и сердцевины, поэтому непосред­ственную закалку применяют только в том случае, когда изделия изготовлены из наследственно мелкозернистой стали.

Заключительной операцией термической обработки цементо­ванных деталей во всех случаях является низкий отпуск при 160-180°С, переводящий мартенсит закалки в поверхностном слое в отпущенный мартенсит, снимающий напряжения.

Оставить комментарий
Ваше имя: (Осталось - 50 символов)
Комментарий: (Осталось - 500 символов)
Проверка, что вы не робот:
Получи промокод и заказывай любую студенческую работу со скидкой в 15%!!!