Metalo gaminio paviršinio sluoksnio sutvirtinimo užduotis daugeliu atvejų yra gana aktuali, nes dauguma mašinų dalių ir įvairių mechanizmų veikia veikiami didelių mechaninių apkrovų. Šią problemą galima išspręsti tiek kietinimu šaltuoju, tiek šaltuoju grūdinimu, kurie, nepaisant jų panašumo, vis dar turi tam tikrų skirtumų.
Šalto grūdinimo ir šalto grūdinimo esmė
Metalo grūdinimas yra vienas iš metalo gaminio grūdinimo būdų. Taip atsitinka dėl plastinės deformacijos, kuriai toks produktas yra veikiamas žemesnėje nei rekristalizacijos temperatūra. Dėl deformacijos kietėjimo metu pasikeičia tiek vidinė metalo struktūra, tiek fazinė sudėtis. Dėl tokių kristalinės gardelės pokyčių atsiranda defektų, kurie atsiranda deformuoto gaminio paviršiuje. Natūralu, kad šie procesai lemia ir metalo mechaninių savybių pokyčius. Visų pirma, jam atsitinka taip:
- padidina kietumą ir stiprumą;
- mažėja plastiškumas ir kietumas, taip pat atsparumas priešingo ženklo deformacijoms;
- pablogėja atsparumas korozijai.
Kietėjimo reiškinys, jei jis susijęs su feromagnetinėmis medžiagomis (pavyzdžiui, geležimi), lemia tai, kad metalo parametro, pvz., priverstinės jėgos, vertė didėja, o jo magnetinis pralaidumas mažėja. Jei grūdintas plotas susidarė dėl nedidelės deformacijos, tai medžiagai būdinga liekamoji indukcija mažėja, o padidinus deformacijos laipsnį, šio parametro reikšmė smarkiai padidėja. Tarp teigiamų šalto kietėjimo pasekmių reikėtų pažymėti, kad jo pagalba galima žymiai pagerinti lankstesnių metalų, kurie naudojimo metu sukuria didelę trintį, eksploatacines charakteristikas.
Sukietėjęs sluoksnis ant metalo gaminio paviršiaus gali būti suformuotas arba tyčia, tokiu atveju toks procesas yra naudingas, arba netyčia, tokiu atveju jis laikomas kenksmingu. Dažniausiai netyčinis metalo gaminio paviršinis sukietėjimas įvyksta pjovimo metu, kai apdorojamas metalas iš pjovimo įrankio smarkiai spaudžiamas.
Padidėjęs stiprumas lemia tai, kad metalo paviršius tampa trapesnis, o tai yra labai nepageidaujama apdorojimo pasekmė.
Jei šaltasis grūdinimas gali susidaryti tiek dėl sąmoningų, tiek dėl nesąmoningų veiksmų, tai šaltasis grūdinimas visada atliekamas specialiai ir iš tikrųjų yra visavertė technologinė operacija, kurios tikslas – metalo paviršinis grūdinimas.
Grūdinimo rūšys
Yra du pagrindiniai šaltojo grūdinimo tipai, kurie skiriasi procesais, vykstančiais jo formavimosi medžiagoje metu. Jei dėl fazių pokyčių metale susidaro naujos fazės, pasižyminčios skirtingu specifiniu tūriu, tai šis reiškinys vadinamas faziniu kietėjimu. Jei pokyčiai, įvykę metalo kristalinėje gardelėje, įvyko dėl išorinių jėgų įtakos, jie vadinami tempimo kietėjimu.
Deformacinis grūdinimas, savo ruožtu, gali būti išcentrinis rutulinis arba šratinys. Pirmojo tipo šaltajam grūdinimui atlikti apdorojamas paviršius yra apmušamas rutuliais, iš pradžių esančiais specialaus ratlankio vidinėse plyšiuose. Kai ratlankis sukasi (kas daroma kuo arčiau apdirbamo paviršiaus), rutuliai, veikiami išcentrinės jėgos, išmeta į jo periferiją ir atsitrenkia į detalę. Srautinio pūtimo įrenginiuose kietėjimas susidaro dėl granulių srauto, judančio per tokios įrangos vidinę kamerą iki 70 m/s greičiu, poveikio apdorojamam paviršiui. Grūdinimui kaip tokias granules galima naudoti ketaus, plieno ar keramikos rutulius, kurių skersmuo gali būti 0,4–2 mm.
Tam, kad suprastumėte, kodėl kietėjant šaltam ar šaltam kietėjimui metalas sukietėja, atlikdami tokias procedūras turėtumėte suprasti medžiagoje vykstančius procesus. Šaltos plastinės deformacijos metu, kuri atsiranda veikiant apkrovai, kurios dydis viršija metalo takumo ribą, jo vidinėje struktūroje atsiranda įtempių. Dėl to metalas deformuosis ir išliks tokioje būsenoje net pašalinus apkrovą. Takumo riba padidės, o jo reikšmė atitiks medžiagoje susidariusių įtempių dydį. Norint vėl deformuoti tokį metalą, reikės taikyti daug didesnę jėgą. Taigi metalas taps tvirtesnis arba, kaip sako specialistai, pereis į sunkiai apdirbtą būseną.
Šaltosios metalo deformacijos metu, kuri atsiranda veikiant atitinkamam slėgiui (proceso metu, pavyzdžiui, kietėjant šaltam), pradeda judėti dislokacijos, sudarančios vidinę medžiagos struktūrą. Net viena judančių defektų linijų pora, suformuota kristalinėje gardelėje, gali lemti vis daugiau panašių vietų susidarymą, o tai galiausiai padidina medžiagos takumo ribą.
Metalo vidinė struktūra, kai jis deformuojasi šalto grūdinimo ar grūdinimo metu, patiria rimtų pokyčių. Visų pirma, kristalinės gardelės konfigūracija yra iškraipoma, o kristalų, kurie yra atsitiktinai orientuoti, erdvinė padėtis yra sutvarkyta. Šis išdėstymas lemia tai, kad kristalų ašys, kuriose jie turi didžiausią stiprumą, yra išilgai deformacijos krypties. Kuo aktyvesnė deformacija, tuo daugiau kristalų užims panašią erdvinę padėtį. Yra klaidinga nuomonė, kad grūdeliai, sudarantys vidinę metalo struktūrą, susmulkinami jį deformuojant. Tiesą sakant, jie tik deformuojasi, o jų paviršiaus plotas išlieka nepakitęs.
Iš viso to, kas išdėstyta aukščiau, galime daryti išvadą, kad šaltojo grūdinimo ar šaltojo grūdinimo proceso metu keičiasi plieno ar kito metalo kristalinė struktūra, dėl to medžiaga tampa kietesnė ir tvirtesnė, bet tuo pačiu ir trapesnė. Todėl apdorotas plienas yra medžiaga, kuri buvo specialiai plastiškai deformuota, siekiant pagerinti jo stiprumo savybes.
Grūdinimas ir įranga jam
Plieno gaminių grūdinimas šaltuoju būdu ypač svarbus tais atvejais, kai reikia padidinti jų atsparumą paviršiaus trūkinėjimui, taip pat neleisti jame atsirasti nuovargio procesų. Pramonės šakos, kuriose šaltai apdoroti produktai ypač pasitvirtino, yra orlaivių ir automobilių gamyba, naftos gavyba, naftos perdirbimas ir statyba.
Metalo grūdinimo būdai, tokie kaip kontroliuojamas šaltas grūdinimas ar grūdinimas šaltuoju būdu, gali būti įgyvendinami naudojant įvairią įrangą, kurios kokybė ir funkcionalumas lemia atliekamų operacijų rezultatą. Įranga gaminių, pagamintų iš plieno ar kitų lydinių, grūdinimui, kuri šiandien atstovaujama įvairiausių modelių, gali būti bendrosios paskirties arba speciali – tam tikros rūšies detalėms (varžtams, spyruoklėms ir kt.) apdoroti.
Pramoniniu mastu šaltas grūdinimas atliekamas automatizuotuose įrenginiuose, kurių visi darbo režimai nustatomi ir valdomi naudojant elektronines sistemas. Visų pirma, tokiose mašinose automatiškai koreguojamas apdorojimui naudojamo šūvio kiekis ir padavimo greitis.
Grūdinimas, kurio metu kontroliuojamas jo susidarymo procesas, naudojamas tais atvejais, kai plieno gaminio negalima sustiprinti termiškai apdorojant. Be šaltojo grūdinimo ir kietinimo šaltuoju būdu, metalo gaminio paviršinio sluoksnio stiprumą gali padidinti ir kiti šaltosios plastinės deformacijos būdai. Tai visų pirma apima piešimą, raižymą, šaltą valcavimą, šratavimą ir kt.
Be plieno, kuriame anglies kiekis neturėtų viršyti 0,25%, šis grūdinimo būdas yra būtinas vario gaminiams, taip pat kai kuriems aliuminio lydiniams. Nerūdijančio plieno juosta taip pat dažnai yra kietinama šaltai. Šaltai apdorota juosta naudojama tais atvejais, kai įprasta nerūdijančio plieno juosta neatlaiko jaučiamų apkrovų.
Metalo gaminio paviršiuje apdirbant įvairiais būdais susidaręs sukietėjimas gali būti pašalintas, tam naudojamas specialus terminis apdorojimas. Atliekant šią procedūrą metalo gaminys pašildomas, o tai lemia tai, kad jo vidinės struktūros atomai pradeda aktyviau judėti. Dėl to jis patenka į stabilesnę būseną.
Atliekant tokį procesą kaip atkaitinimas perkristalizuojant, reikia atsižvelgti į metalinės dalies įkaitimo laipsnį. Jei įkaitimo laipsnis yra nereikšmingas, metalo konstrukcijoje pašalinami antrosios rūšies mikroįtempimai, o jo kristalinė gardelė iš dalies iškraipoma. Padidinus šildymo intensyvumą, pradės formuotis nauji grūdeliai, kurių ašys orientuotos toje pačioje erdvinėje padėtyje. Dėl intensyvaus kaitinimo visiškai išnyksta deformuoti grūdeliai ir susidaro tie, kurių ašys orientuotos viena kryptimi.
Egzistuoja ir tokia technologinė operacija kaip tiesinimas peening, kurio pagalba metalinis velenas ar lakštas atgabenamas į pradinę būseną. Norint atlikti tokią operaciją, kuria siekiama pašalinti neatitikimus tarp geometrinių parametrų ir jų reikalingų verčių, nereikia naudoti specialios staklės – ji atliekama naudojant įprastą plaktuką ir plokščią plokštę, ant kurios klojamas ruošinys. Tokiu plaktuku mušant gaminį, kurio formą reikia koreguoti, ant jo paviršiaus susidaro sukietėjęs sluoksnis, dėl kurio galiausiai bus pasiektas reikiamas rezultatas.
VAMZDŽIO PLIENO STIPRINIMO METODAI
Elizaveta Vladimirovna Filipenko
studentas gr. 3 metai, GBOU SPO SO "Pervouralsko metalurgijos koledžas", Pervouralskas
E- Paštas: cher - ev @ Paštas . ru
Shcherbinina E.V.
mokytojas specialus VKK disciplinos, Pervouralsko vadovas
Metalurgijos pramonė– vienas didžiausių šalies ūkio sektorių ir pagal eksporto pajamas yra antroje vietoje po naftos ir dujų komplekso.
Pastaraisiais metais Rusijos juodosios metalurgijos išsivystymo lygis labai išaugo. Tai visų pirma lemia didelės finansinių investicijų apimtys, skirtos didžiausių pramonės įmonių gamybos modernizavimui.
Viena iš pagrindinių metalurgijos komplekso šakų yra vamzdžių gamyba.
Vamzdžiai gaminami pramoniniu būdu, iš metalų ir lydinių, organinių medžiagų (plastikų, dervų), betono, keramikos, stiklo, medžio ir jų kompozicijų.
Vamzdžiai naudojami įvairioms terpėms transportuoti, izoliuoti ar grupuoti kitus laidus. Metalinis vamzdis plačiai naudojamas statybose, kaip konstrukcinis profilis, mechanizmuose – kaip velenas sukimui perduoti ir kt.
Vamzdžiai klasifikuojami pagal gamybos metodą (valcuoti besiūliai, ekstruziniai, suvirinti plieniniai ir liejiniai).
Vamzdžiai, pagaminti iš įvairių rūšių plieno, plačiai naudojami pramonėje.
Yra keli vamzdžių plieno grūdinimo būdai, kurie plačiai naudojami gamyboje:
1. Termomechaninis apdorojimas susideda iš plastinės austenito deformacijos, po kurios seka sukietėjimas iki martensito ir žemas grūdinimas.
2. Paviršiaus grūdinimas susideda iš plieno paviršiaus sluoksnio kaitinimo virš Ac 3 taško ir vėlesnio aušinimo, kad būtų pasiektas didelis detalės paviršiaus sluoksnio kietumas ir stiprumas kartu su klampia šerdimi. Šildymas kietėjimui atliekamas naudojant aukšto dažnio sroves, dujų arba deguonies-acetileno degiklių liepsną, taip pat lazerio spinduliuotę.
3. Gydymas šalčiu atliekami siekiant padidinti plieno kietumą, sulaikytą grūdinto plieno austenitą paverčiant martensitu. Tai atliekama atšaldant plieną iki žemesnio martensito taško temperatūros.
4. Paviršiaus grūdinimas plastine deformacija - Detalės paviršius sukietėja dėl šaltos deformacijos, o tai leidžia padidinti jos nuovargio stiprumą.
5. Cheminis terminis apdorojimas - metalų terminis apdorojimas įvairiose chemiškai aktyviose aplinkose, siekiant pakeisti metalo paviršinio sluoksnio cheminę sudėtį ir struktūrą, padidinant jo savybes. Šios procedūros apima cementavimą, nitrokarburizacija azotavimas, cianidavimas - tikslas: detalės paviršiaus kietumas, atsparumas dilimui ir patvarumo riba; difuzinė metalizacija (alitizavimas, silikonizavimas, chromavimas ir kt.) - tikslas: padidinti paviršiaus atsparumą korozijai dirbant įvairiose korozinėse aplinkose.
Vamzdžių plienui stiprinti naudojami novatoriški metodai.
Valdomas riedėjimas.
Tai aukštos temperatūros termomechaninio plieno ir lydinių apdorojimo procesas, kuriam būdingas reguliuojamas, priklausomai nuo cheminės sudėties, metalo šildymo sąlygos, proceso temperatūros ir deformacijos parametrai bei nurodyti metalo aušinimo režimai įvairiuose etapuose. plastiko apdirbimas.
Rezultatas: ši technologija leidžia išgauti optimalius gatavų valcuotų gaminių stiprumo ir kietumo savybių derinius nenaudojant terminio apdorojimo ir sunaudojant mažiau legiruojančių priedų.
Pagrindinis valdomo valcavimo principas yra išgryninti austenito ir atitinkamai ferito grūdelius, dėl kurių tuo pačiu metu padidėja plieno stiprumas ir kietumas.
Kontroliuojamas valcavimas turi 3 vamzdžių plieno gamybos etapus: deformacija austenito rekristalizavimo zonoje, nekristalizuojančio austenito deformacija ir deformacija dvifazėje austenito-ferito srityje. Tyrimai parodė, kad valcavimo metu apdailos stende, esant žemesnei nei Ar 3 temperatūrai, mechaninėms savybėms įtakos turi išnirimas, pagrindo ir tekstūros stiprinimas. Pagrindiniai skirtumai tarp įprasto ir kontroliuojamo valcavimo yra tai, kad valdomo valcavimo metu deformacinės juostos atskiria austenito grūdelius į kelis blokus. Kiekvieno bloko riba yra ferito grūdelių branduolių susidarymo šaltinis. Dėl to iš vienodo dydžio austenito grūdelių kontroliuojamo valcavimo metu susidaro mažesni ferito grūdeliai nei įprasto karštojo valcavimo metu, kai ferito grūdelių branduoliavimasis vyksta ties austenito grūdelių ribomis. Be to, padidėjus aktyvių ferito branduolių susidarymo centrų skaičiui, transformacijos procesas pagreitėja, dėl to sumažėja tikimybė, kad susidarys bainitinė struktūra, suteikianti plienui mažą kietumą. .
Valcavimo gamyboje imamasi priemonių detalės matmenų tikslumui padidinti:
1) standžių stovų, užtikrinančių minimalias tamprias riedėjimo stovo deformacijas, naudojimas;
2) kaitinimo krosnių konstrukcijos ir šildymo kokybės tobulinimas, leidžiantis išlaikyti vienodą temperatūrą ruošinio ir skirtingų ruošinių skerspjūvyje;
3) optimalaus juostelių aušinimo panaudojimas, kompensuojantis ritinių temperatūros padidėjimą veikiant įkaitusių juostų karščiui ir plastinės deformacijos metu išsiskiriančiai šilumai;
4) ritinio darbinio paviršiaus kietumo didinimas;
5) vienoda metalo deformacija matuokliuose ir slėgio mažinimas valcavimo metu, naudojant optimalų valcavimo ritinių kalibravimą, naudojant modernius riedėjimo guolius ir skysčių trintį valcavimo stenduose, įrengiant ištisinius valcavimo staklynus su nuolatiniais įtaisais, reguliuojančiais valcavimo gaminių įtempimą tarp stendų. ir kt.
1 pav. Deformacijos temperatūros valdomo valcavimo metu poveikio austenito grūdelių morfologijai ir ferito-perlito struktūrai mažai anglies turinčio mikrolegiruoto plieno schema.
Mažai anglies išskiriantis plienas, turintis sudėtingą grūdinimą ir heterofazę, turintis žemoje temperatūroje austenito skilimo produktų.
Plienas, kurio struktūra yra daugiakampio ferito, bainito ir mažų martensito (liekančio austenito) salelių, turi ištisinę tempimo diagramą be išeigos plynaukštės. Skirtingai nuo ferito-perlito struktūros plienų, tai gali užtikrinti pastebimą tempimo sukietėjimą gamybos proceso metu, o tai parodo vamzdžio metalo stiprumo padidėjimą, palyginti su ruošiniu, o tai padidina šios klasės plieno naudojimo perspektyvas. Galima sumažinti derlingumo plotą ir padidinti polinkį susidaryti lygią tempimo diagramą, pakeitus perlitą bainitu, kai yra martensitinis-wastenitinis komponentas. Reikėtų pažymėti, kad perskaičiavimo koeficiento sumažėjimas didžiąja dalimi yra susijęs su liekamųjų įtempių poveikiu makro lygiu. Šiuo atžvilgiu mikrostruktūros įtaka yra sudėtingesnė, todėl reikia atskirai apsvarstyti. Lakštuose, kurių storis iki 12–15 mm, išeigos plokštuma gali būti pašalinta, jei laikomasi šio santykio:
32,5 Mo + 10 (Mn + Cr) +2,5 Ni > 23
Deja, Rusijos metalurgai dar nėra visiškai pasirengę pramoninei šios klasės plieno lakštų ir ritinių gamybai, o pasaulinėje vamzdynų tiesimo praktikoje jau naudojami X100 ir X120 tikslumo klasės vamzdžiai.
Akivaizdu, kad naujos kartos mažai anglies dioksido išskiriantys plienai, kurių stiprumas užtikrinamas dėl žematemperatūrių virsmo produktų susidarymo, išsiskiria unikaliu savybių rinkiniu, lyginant su ferito-perlitiniais plienais su dispersiniu ir substruktūriniu sustiprinimu. Ferito-perlito (mažo perlito) plieno savybių lygį daugiausia lemia ferito stiprinimo laipsnis, atsirandantis dėl pagrindo sukūrimo ir karbidonitridų, daugiausia vanadžio, išsiskyrimo.
Išvada.
Pastaruoju metu Rusijoje nuolat auga plieninių vamzdžių gamyba. Tam tikrų tipų plieninių vamzdžių suvartojimas tęsia ankstesnių metų tendencijas: mažėja mažo ir vidutinio skersmens suvirintų vamzdžių ir didėja gamybai naudojamų didelio skersmens suvirintų vamzdžių ir besiūlių alyvos kokybės vamzdžių suvartojimas. dujų ir naftos transportavimas; Besiūliai vamzdžiai ir toliau bus keičiami suvirintais vamzdžiais, kurių gamyba jau pasiekė 64% visos vamzdžių gamybos apimties.
Artimiausiais metais Rusijos gamintojai aktyviai modernizuos įrangą, įves naujus pajėgumus aukštos kokybės ruošinių gamybai ir tarptautinius standartus atitinkančių vamzdžių gamybai.
Pasaulinės Rusijos pramonės ateitis yra užsienio ir vidaus rinkose. Užsienio rinkoje lygis jau siekia iki 25% šalyje pagamintų vamzdžių; Geros perspektyvos yra ir vidaus rinkoje, atsižvelgiant į Rusijos pirmaujančias naftos ir dujų atsargas, didelius jų transportavimo atstumus ir daugelio didelių vamzdynų projektų įgyvendinimą.
Poreikis didinti plienų konstrukcinį stiprumą lemia perėjimą prie didelio tikslumo, daug žinių reikalaujančių metalurgijos technologijų. Aukštų stiprumo klasių vamzdžiams – sudėtingo grūdinimo ir heterofazės struktūros, turinčio žemoje temperatūroje austenito skilimo produktų, perspektyva mažo anglies kiekio plienams ir kontroliuojamos valcavimo technologijos, leidžiančios gauti optimalius stiprumo ir kietumo derinius. gatavų valcuotų gaminių savybės nenaudojant terminio apdorojimo ir sunaudojant mažai legiruojančių priedų, yra akivaizdžios.
Norint įsisavinti tokių gaminių gamybą, reikia kokybiškai pakeisti pagrindinius vidaus metalurgijos įmonių pajėgumus, remiantis šiuolaikinių technologijų, plačiai naudojamų pasaulinėje praktikoje, naudojimu.
Bibliografija:
1. Ekonominės informacijos agentūra "Prime"
2. Analitinis portalas „Kainų stebėjimas“
3. Bronfinas B.M., Emelyanovas A.A., Šveikinas V.P. Dviejų fazių feritiniai-martensitiniai plienai, sustiprinti vanadžio karbidais / Vanadžio junginių chemija, technologija ir taikymas: IV visos sąjungos konferencijos tezės. Nižnij Tagilas, 1982. P. 106.
4. Bronfinas B.M., Emelyanovas A.A., Šveikinas V.P. Dviejų fazių feritinių-martensitinių plienų substruktūrinis grūdinimas // Metalų substruktūrinis grūdinimas ir difrakcijos tyrimo metodai. Kijevas: Naukova Dumka. 1985. 133-135 p.
5. Gračiovas S.V., Barazas V.R., Bogatovas A.A., Šveikinas V.P. Fizinė metalurgija. Vadovėlis universitetams. Jekaterinburgas. Red. 2, pridėti. Ir teisingai. Leidykla USTU-UPI, 2001, p. 534.
Pagrindiniai metalų ir lydinių stiprinimo būdai: legiravimas formuojant kietus tirpalus; plastinė deformacija; išsklaidytų išmetimų kūrimas; grūdinimas terminiais metodais; stiprinimas cheminiais-terminiais metodais.
Stiprinimas legiruojant
Palankios konstrukcijos suformavimas ir patikimas detalių veikimas užtikrina racionalų legiravimą, grūdelių rafinavimą ir geresnę metalo kokybę.
Stiprinimas legiravimo metu didėja proporcingai legiruojančio elemento koncentracijai kietame tirpale. Reikia atsiminti, kad įvairių legiravimo elementų tirpumas pagrindinėse lydinio fazėse yra ribotas ir tai priklauso nuo santykinio komponentų atominių spindulių skirtumo. Įvairių tipų kietų tirpalų (pakaitinių, intersticinių, tvarkingų, netvarkingų ir kt.) susidarymas sukuriamas derinant įvairius dislokacinius darinius, turinčius įvairias stiprumo charakteristikas.
Grūdų rafinavimas atliekamas legiruojant ir termiškai apdorojant. Veiksmingiausias struktūros tobulinimas pasiekiamas naudojant aukštos temperatūros termomechaninį apdorojimą. Tai apima plastinę austenito deformaciją, po kurios virsta martensitu. Dėl aukštos temperatūros termomechaninio apdorojimo užtikrinamas palankiausias didelio stiprumo ir padidinto plastiškumo, kietumo ir atsparumo lūžiams derinys. Stiprinimas didėja didėjant ištirpusio legiruojančio elemento koncentracijai ir didėjant geležies ir šio elemento atominių spindulių skirtumui. Lėtai aušinamo ferito kietumas stipriausiai didėja (10.1 pav.) Si, Mn, Ni t.y. tie elementai, kurie turi skirtingą Fe α kristalinė gardelė. Silpnesnė įtaka Mo, V ir Cr , kurių gardelės yra izomorfinės Fe α . Lydinio grynumo didinimas pasiekiamas metalurginiais metodais pašalinant kenksmingas sieros, fosforo, dujinių elementų – deguonies, vandenilio, azoto – priemaišas.
Kai į plieną įterpiami legiravimo elementai, kurių tirpumas geležies grotelėje gali skirtis priklausomai nuo temperatūros, atsiranda efektas, vadinamasdispersinis kietėjimas. Norėdami tai padaryti, reikia gauti persotintą kietą tirpalą su padidinta ištirpusio elemento koncentracija. Toks kietas tirpalas yra nesubalansuotas ir linkęs irti. Persotinto kieto tirpalo skilimo kambario temperatūroje procesas vadinamasnatūralus senėjimas. Su šiek tiek šildymudirbtinis senėjimas.
Senėjimo metu elemento perteklius išsiskiria iš tirpiklio metalo kristalinės gardelės mažyčių dalelių, vadinamų.dispersinė fazė.
Disperguota fazė, tolygiai pasiskirsčiusi kietame tirpale, iškreipia pastarosios kristalinę gardelę ir keičia lydinio mechanines savybes. Kietumo ir stiprumo padidėjimas pastebimas tik tada, kai išlaikomas dispersinės fazės ir kieto tirpalo atominių kristalų gardelių koherentiškumas (tolydumas).
Dispersinis kietėjimas yra susijęs su difuzijos procesais, todėl senėjimo trukmė turi didelę įtaką dispersinio kietėjimo poveikiui. Dispersinis grūdinimas sudėtingame legiruotoje pliene su keliais legiravimo elementais dažnai pasireiškia visiškai kitaip nei plieno su vienu legiravimo elementu. Papildomi legiravimo elementai gali padidinti arba sumažinti pagrindinio elemento tirpumą, sukeldami sukietėjimą nuo kritulių ir taip padidinti arba sumažinti medžiagos kietėjimo poveikį. Dispersinis grūdinimas lydi įprastą plieno terminio apdorojimo procesą ir turi didelę įtaką jo savybėms. Stiprinimo fazės plienuose gali būti karbidai, nitridai, intermetaliniai junginiai, cheminiai junginiai ir kt.
Kietėjimas plastine deformacija
Dėl šaltosios plastinės deformacijos kinta metalo savybės: didėja stiprumas ir elektrinė varža, mažėja plastiškumas, tankis, atsparumas korozijai. Šis reiškinys vadinamas grūdinimas ir gali būti naudojamas metalinių medžiagų savybėms keisti. Kuo stipriau kinta šaltai apdirbto metalo savybės, tuo didesnis deformacijos laipsnis. Metalai pradinėje deformacijos stadijoje kietėja intensyviau, o didėjant deformacijai mechaninės savybės šiek tiek pakinta (1 pav.). Didėjant deformacijos laipsniui, takumo riba didėja greičiau nei tempiamasis stipris. Stipriai šaltai grūdintų metalų abi charakteristikos lyginamos ir pailgėjimas tampa lygus nuliui. Ši sukietėjusio metalo būsena vadinama ribine; jei bandysite tęsti deformaciją, gali atsirasti metalo sunaikinimas. Dėl grūdinimo galima padidinti kietumą ir atsparumą tempimui 1,5 3 kartus, o takumo ribą - 3-7 kartus. Metalai su fcc grotelėmis yra stiprinami stipriau nei metalai su bcc grotelėmis. Tarp lydinių su fcc grotelėmis stipriau sutvirtinami tie, kuriuose krovimosi gedimo energija yra minimali (austenitinis plienas ir nikelis yra intensyviai grūdinami, o aliuminis tik šiek tiek sutvirtintas).
Ryžiai. 1. Mechaninių savybių priklausomybė nuo deformacijos laipsnio
Kietėjimas sumažina metalo tankį dėl atomų išsidėstymo sutrikimų, didėja defektų tankis ir susidaro mikroporos. Tankio mažinimas naudojamas siekiant padidinti dalių, kurios eksploatacijos metu patiria kintamą apkrovą, ilgaamžiškumą. Labiausiai paplitęs šalto plastiko paviršiaus deformacijos būdas yra šratymas. Jį sudaro šratų dalelių, pagreitintų išcentriniais arba pneumatiniais šratinio pūtimo įtaisais, smūgis į apdorotą paviršių. Tam naudojamas plieninis arba ketaus šratinys, kurio matmenys 0,5 2,0 mm. Detalės paviršiaus apdirbimo laikas neviršija 2 3 min., o paviršinio sluoksnio storis yra 0,2 0,4 mm.
Paviršiaus sukietėjusiame sluoksnyje didėja kristalinės gardelės defektų tankis, gali keistis grūdelių forma ir orientacija. Paviršiniuose sluoksniuose susidaro gniuždymo įtempiai, kurie stabdo įtrūkimų atsiradimą ir vystymąsi. Srautinis pūtimas gali būti efektyvus įvairios sudėties plienams ir po įvairių terminio apdorojimo (atkaitinimo, normalizavimo, grūdinimo, gerinimo, karbonizavimo ir kt.).
Pagrindinis šratinio pūtimo tikslas – padidinti nuovargio stiprumą. Taip apdorojamos spyruoklės, spyruoklės, krumpliaračiai, įvairūs velenai ir kt. Ypatingai efektyvus yra detalių šratavimas su filė, grioveliais, grubaus apdirbimo pėdsakais ir kitais įtempių koncentratoriais. Palyginimui, 7.1 lentelėje pateikti kai kurių mašinos dalių atsparumo nuovargio gedimui didinimo pavyzdžiai.
1 lentelė.
|
p/p |
Dalies pavadinimas |
σ -1, MPa |
|
|
Prieš apdorojimą |
Po apdorojimo |
||
|
Krumpliaratis po grūdinimo iš plieno 45 |
|||
|
Automobilio priekinės pakabos spyruoklės pagamintos iš 65G plieno |
|||
|
Variklio vožtuvų spyruoklės pagamintos iš 50HFA plieno |
|||
Jei struktūros ir savybių pokytis dėl plastinės deformacijos yra nepageidaujamas, jį galima pašalinti vėliau termiškai apdorojant ir atkaitinant perkristalizaciją.
Stiprinimas terminiais metodais
Temperatūros poveikis įvairioms medžiagoms, siekiant pakeisti jų struktūrą ir savybes, yra labiausiai paplitęs grūdinimo būdas šiuolaikinėse technologijose. Šis poveikis gali būti atliekamas dažniau esant teigiamai temperatūrai, rečiau esant neigiamai temperatūrai ir gali būti derinamas su cheminiais, deformaciniais, magnetiniais, elektriniais ir kitais procesais.
Pagal klasifikaciją A.A. Bochvaras, pagrįstas metalo fazių ir struktūrinių transformacijų tipais, išskiria šiuos terminio apdorojimo tipus:
Faktinis terminis apdorojimas;
Termo-mechaninis apdorojimas;
Cheminis terminis apdorojimas
Tikrasis terminis apdorojimassuteikia tik temperatūros poveikį metalui ar lydiniui. Plieno valdomi konstrukciniai fazės procesai, užtikrinantys reikiamą fazės ir dislokacijos struktūrą, atsiranda dėl alotropijos.
Termomechaninis apdorojimas(TMO) šiluminio poveikio ir plastinės deformacijos derinys. TMT leidžia išgauti didesnes plieno stiprumo ir kietumo-plastines savybes nei po įprasto grūdinimo ir žemo grūdinimo. Teigiamas papildomas poveikis TMT metu paaiškinamas preliminariu austenito sukietėjimu plastinės deformacijos metu. Šio sukietėjimo pasekmės perkeliamos į martensitą kietėjimo metu atsirandančių papildomų dislokacijų pavidalu, kuriuos pridėjus prie vėlesnės martensitinės transformacijos metu atsiradusių dislokacijų susidaro tankesnė dislokacijos struktūra. Toks didelis dislokacijos tankis (iki 10 13 cm -2 ) nesukelia įtrūkimų kietėjimo metu. Yra du termomechaninio apdorojimo tipai: aukšta temperatūra (HTMT) ir žema temperatūra (LTMT). HTMT metu austenitas deformuojasi aukštesnėje nei A linijos temperatūroje C3 iki 20-30% deformacijos. LTMT metu peršalusi medžiaga deformuojama iki 400 600 0 Naudojant austenitą, deformacijos laipsnis yra 75-90%.
Cheminis terminis apdorojimas(CTO) cheminių ir šiluminių efektų derinys, siekiant pakeisti detalės paviršiaus sluoksnio sudėtį, struktūrą ir savybes reikiama kryptimi. Tokiu atveju metalinės medžiagos paviršius prisotinamas atitinkamu elementu ( C, N, B, Al, Cr, Si, Ti tt) difuzijos būdu atominėje būsenoje iš išorinės aplinkos (kietos, dujinės, garų, skysčio) aukštoje temperatūroje.
Cheminis terminis apdorojimas susideda iš trijų pagrindinių etapų:
Difuzinio elemento išskyrimas atominėje būsenoje dėl išorinėje aplinkoje vykstančių reakcijų;
Difuzinio elemento atomų kontaktas su plieno gaminio paviršiumi ir jų įsiskverbimas (ištirpimas) į geležies gardelę (adsorbcija);
Sočiųjų elementų atomų difuzija giliai į metalą.
Paviršiaus grūdinimas
Tarp paviršiaus grūdinimo būdų plačiausiai naudojamas paviršiaus grūdinimas, apdorojimas lazeriu ir elektrinis kibirkštinis legiravimas.
At paviršiaus grūdinimasIki tam tikro nurodyto gylio sukietinamas tik viršutinis sluoksnis, o gaminio šerdis lieka nesukietėjusi.
Pagrindinis paviršiaus grūdinimo tikslas – padidinti ruošinio kietumą, atsparumą dilimui ir patvarumo ribą. Gaminio šerdis išlieka klampi ir sugeria smūgines apkrovas. Paviršiaus grūdinimas atliekamas keliais būdais: kaitinant aukšto dažnio srovėmis; šildymas
Paviršiaus grūdinimas atliekamas keliais būdais: kaitinant aukšto dažnio srovėmis (HFC); šildymas dujine liepsna.
Aukšto dažnio grūdinimą pirmasis pasiūlė V. P. Vologdinas. Grūdinant šiuo būdu, plieno gaminys dedamas į induktoriaus vidų spiralės arba kilpos pavidalu (2 pav.). Aukšto dažnio srovė tiekiama iš generatoriaus į induktorių. Tekant srovei per induktorių gaminio paviršiaus sluoksniuose, dėl indukcijos atsiranda priešingos krypties srovė, kaitinanti plieną.
Dėl to, kad HDTV kaitinimo greitis yra žymiai didesnis nei kaitinimo greitis krosnyje, pliene vyksta fazinės transformacijos esant aukštesnei temperatūrai, o kaitinimo temperatūra pakyla. Pavyzdžiui, kaitinant aukštu dažniu 400 °C/s greičiu, plieno 40 kietėjimo temperatūra nuo 840...860 °C pakyla iki 930...980 °C. Pakaitinus aukšto dažnio plieną iki kietėjimo temperatūros, produktas atšaldomas vandeniu. Grūdinant aukšto dažnio šiluma, gaunama labai dispersinė martensito kristalų struktūra, kuri suteikia didesnį plieno kietumą ir stiprumą nei kaitinant krosnyje.
Ryžiai. 2. Šildymo kontūras su aukšto dažnio srovėmis: 1 dalis; 2 induktorius; 3 magnetinis laukas; aš srovės kryptis induktoriuje; II srovės kryptis dalyje
Yra šie indukcinio šildymo grūdinimo būdai:
Vienu metu viso paviršiaus šildymas ir vėsinimas; šis metodas taikomas gaminiams su mažu paviršiumi (pirštai, voleliai, ašiniai įrankiai);
Nuoseklus atskirų sekcijų šildymas ir aušinimas: naudojamas alkūninio veleno kakliukų grūdinimui (vieno po kito kakliuko kaitinimas ir grūdinimas nuosekliai), krumpliaračiai, kurių modulis didesnis nei 6 (grūdinimas „dantis prie danties“), skirstomojo veleno kumšteliai ir kt.
Nuolatinis nuoseklus šildymas ir vėsinimas. Metodas naudojamas grūdinant ilgus velenus, ašis ir kt. Taikant šį metodą, gaminys juda stacionaraus induktoriaus ir aušinimo įtaiso (purkštuvo) atžvilgiu arba atvirkščiai. Palyginti su pirmuoju metodu, didelės sumontuotos generatoriaus galios nereikia.
At grūdinimas kaitinant deguonies dujų degiklio liepsna, esant 2000...3000 °C temperatūrai, tam tikras paviršiaus plotas labai greitai įkaista iki kietėjimo temperatūros, po to į šią vietą nukreipiama vandens srovė iš specialaus aušintuvo. Perkeliant degiklį paviršiaus atžvilgiu ir tuo pačiu aušintuvą sekantį degiklį, galima sukietinti didelį stambių gabaritų gaminių paviršių.
Dėl didelio šilumos kiekio tiekimo gaminio paviršius greitai įkaista iki kietėjimo temperatūros, o detalės šerdis nespėja įkaisti. Vėlesnis greitas aušinimas užtikrina paviršinio sluoksnio sukietėjimą. Kaip kuras naudojamas acetilenas, apšvietimo ir gamtinės dujos, taip pat žibalas. Šildymui naudojami plyšiniai degikliai (turintys vieną plyšio formos angą) ir daugialiepsniai degikliai.
Sukietėjusio sluoksnio storis paprastai yra 2 4 mm, o jo kietumas – 50 56 H.R.C. . Martensitas susidaro ploname paviršiniame sluoksnyje, o troosto-martensitas – apatiniuose sluoksniuose. Kietinimas liepsna sukelia mažesnę deformaciją nei tūrinis grūdinimas ir dėl didelio kaitinimo greičio išlaikomas švaresnis paviršius.
Liepsnos grūdinimo procesas gali būti lengvai automatizuotas ir integruotas į bendrą apdirbimo eigą. Didelėms dalims šis grūdinimo būdas dažnai yra ekonomiškesnis nei indukcinis grūdinimas.
Esmė grūdinimas lazeriususideda iš galingo impulsinio (arba nenutrūkstamo) itin didelio energijos tankio šviesos pluošto poveikio, dėl kurio paviršius akimirksniu įkaista iki aukštų temperatūrų, viršijančių metalo struktūrinių fazių virsmų temperatūras ir lydymosi temperatūrą. Atsižvelgiant į itin didelius aušinimo greičius, kurie 10 100 kartų viršija aušinimo greitį aušinimo metu, medžiagos paviršiuje susidaro itin smulkiagrūdė ar net pseudoamorfinė struktūra su padidintu kietumu (20-30%). .
Lazerinio apdorojimo technologiniai procesai turi daug neabejotinų pranašumų, palyginti su kitais paviršiaus grūdinimo būdais:
Lengvas lazerio spindulio transportavimas, nesant kietinamo paviršiaus mechaninio kontakto su energijos poveikio šaltiniu;
Dozuotos energijos poveikio galimybė;
Galimybė įgyvendinti grūdinimo procesą vakuuminėje, dujų ir skysčio aplinkoje;
Platus energetinio ir kombinuoto fizinio bei cheminio poveikio spektras grūdinamam paviršiui.
Lazeriniai optiniai kvantiniai generatoriai (OQG), leidžiantys gaminti didelės energijos koncentracijos elektromagnetinę spinduliuotę.
Lazerių naudojimas terminiam apdorojimui pagrįstas šviesos energijos pavertimu šiluma. Didelė energijos koncentracija optinio kvantinio generatoriaus šviesos sraute leidžia paviršių įkaitinti iki terminio apdorojimo temperatūros per labai trumpą laiką.
3 pav. Kompozicinės struktūros schema terminio apdorojimo lazeriu metu
Lazerinio apdorojimo technologinius procesus lemia lazerio švitinimo sąveika su medžiaga ir priklauso nuo apdorojamų medžiagų termofizinių ir optinių savybių. Pagrindiniai lazerio spinduliuotės sąveikos su medžiaga etapai yra redukuojami iki šių procesų: šviesos srauto sugertis elektronais ir energijos perdavimas į kietosios medžiagos kristalinę gardelę, medžiagos kaitinimas jos nesunaikinant, medžiagos sunaikinimas šviesos srauto įtakos zona, skilimo produktų sklaida ir aušinimas pasibaigus šviesos impulsui. Lygiagrečiai su šiais procesais apdorojamoje medžiagoje vyksta aktyvios difuzijos ir cheminės reakcijos bei fazių virsmai, kurie žymiai pakeičia pradinę struktūrą ir turi įtakos pačiai lazerio spinduliuotės sąveikai su medžiaga.
Sukietėjęs paviršius yra sudėtinė struktūra (3 pav.):
1 - sluoksnis yra išlydyto ir greitai kristalizuoto metalo zona, 2 - termiškai paveikta zona, kurioje visi struktūriniai pokyčiai vyksta kietoje būsenoje. Tada stebimas pereinamasis sluoksnis 3 ir 4 - pagrindinė medžiaga.
Terminis apdorojimas lazeriu leidžia padidinti sukietėjusių medžiagų kietumą ir atsparumą dilimui. Kietumas priklauso nuo anglies ir legiravimo elementų koncentracijos stiliuje. Vidutinio ir didelio legiruoto anglies ir įrankių plienai yra gerai grūdinti. Plienas su mažu anglies kiekiu ir didelio stiprumo mažai legiruotas plienas apdirbant lazeriu yra blogai grūdinamas. Terminis apdorojimas lazeriu neturi įtakos plieno atsparumui tempimui ir takumo ribai.
Elektros parko lydinys (ESA)reiškia grūdinimo technologijas, pagrįstas medžiagų sąveika su labai koncentruotais energijos ir medžiagos srautais. Sustiprintas sluoksnis susidaro dėl sudėtingų plazmos-cheminių, termofizinių ir mechanoterminių procesų, realizuojamų mikrolokalinėse medžiagos sąveikos su vienu kibirkštiniu išlydžiu srityse.
ESA procesas apima šiuos veiksmus (4 pav.):
1. Perpildymas. Kai elektrodas-įrankis artėja prie grūdinamo metalo paviršiaus tam tikru atstumu, atsiranda impulsinė elektros iškrova, kurios trukmė yra 10-6 …10 -3 Su. Dėl to ant anodo (lydinio elektrodo) ir katodo (sukietėjusios dalies) paviršių susidaro vietiniai elektrinės erozijos destrukcijos centrai.
2. Elektros erozija. Tai yra sudėtingas naikinimo procesas, apimantis lydymą, garavimą, termotrapus ir kitus mechanizmus. Erodijanti legiruotojo elektrodo masė turi perteklinį teigiamą iškrovą, patekusi į tarpelektrodų erdvę, ji veržiasi į katodo dalies paviršių, pagreitindama ir kaitindama dėl anodo ir katodo elektrinio lauko.
4 pav. Fizikinių procesų schema tarpelektrodiniame tarpelyje elektrinio kibirkštinio legiravimo metu: a) lydymosi stadija; b) elektros erozija; c) – fizikinė-cheminė sąveika
5 pav. Medžiagos kompozicinės struktūros schema po elektrinio lydinio: 1 plonasluoksnių arba ištisinių darinių zona; 2 anodo ir katodo medžiagų mišinio zona; 3 zona, susidariusi dėl legiruojamųjų elektrodų elementų difuzijos sustiprintoje katodo dalies matricoje; 4 termiškai paveikta zona sklandžiai pereinanti į pagrindinės medžiagos struktūrą -5.
3. Fizikinė-cheminė sąveika. Judant anodinė erozijos masė patenka į fizinę ir cheminę sąveiką su tarpelektrodine terpe ir katodo dalies lakiaisiais erozijos produktais. Iki nusodinimo eroduotos masės fragmentai neša elektros, kinetinę ir šiluminę energiją, kuri, sąveikaudama su sukietėjusiu paviršiumi, išsiskiria didelės galios šiluminio impulso pavidalu. Nusodinus eroduotą masę, sukietėjusį paviršių veikia vibracinio pobūdžio kontaktiniai-deformacijos efektai. Didelės koncentracijos energetinis poveikis skatina lydinčius ESA mikrometalurginius energijos ir masės perdavimo konvekcinius-difuzinius procesus.
Sukietėjęs paviršius yra kompozitinė konstrukcija (5 pav.).
Viršutinį sluoksnį sudaro plonasluoksnė „sala“ arba ištisiniai dariniai, susidedantys iš anodo medžiagos ir tarpelektrodinės terpės. Šio sluoksnio tęstinumas priklauso nuo kietėjimo režimų ir sąlygų. Po viršutiniu sluoksniu yra zona, vaizduojanti anodo ir katodo medžiagų mišinį, susidariusį dėl jonų-plazmos ir lašelių fazių kondensacijos ant stiprinamo paviršiaus. Po to seka sluoksnis, susidaręs dėl legiruojamųjų elektrodų elementų difuzijos stiprinant katodo dalies matricą. Po juo yra termiškai paveikta zona, kuri vaizduoja transformuotą pradinės medžiagos struktūrą su pakitusiu kristalinės struktūros defektų tankiu dėl impulsinio šiluminio poveikio. Judant gilyn, termiškai paveiktos zonos struktūra sklandžiai virsta pagrindinės medžiagos struktūra. Priklausomai nuo elektrinio kibirkštinio legiravimo režimų, kiekvieno sluoksnio kietėjimo dydis ir laipsnis gali skirtis plačiame diapazone, tačiau termiškai paveiktoje zonoje visada yra didžiausias storis, o tai daugeliu atvejų lemia paviršiaus eksploatacines savybes.
Pagrindinė ESA proceso energinė charakteristika yra vienos kibirkšties iškrovos energija, kurią lemia:
= , (1)
kur t ir - vienos kibirkšties iškrovos trukmė; U(t) ir I(t ) įtampa ir srovė impulse.
Glaudus ryšys tarp kristalinės struktūros defektų tankio, modifikuotos struktūros difuzinio-klijavimo aktyvumo ir perdavimo koeficiento yra pagrindas kuriant originalias technologijas, skirtas pagerinti stiprinimo kokybę atliekant ESA. Tai visų pirma apima nuoseklų paviršiaus plastinės deformacijos ir elektrinio kibirkštinio lydinio derinį, kuris leidžia padidinti legiruotojo dangos storį iki kelių dešimtųjų milimetro, sumažinti liekamųjų įtempių lygį ir stabilizuoti struktūrą sumažinant. poringumas.
Plieninis cementavimas
Cementavimas Paviršinio plieno sluoksnio prisotinimo anglimi procesas vadinamas. Yra du pagrindiniai karburizacijos tipai: kietas anglies turintis mišinys (karbiuratoriai) ir dujos. Karburizavimo tikslas – išgauti kietą dilimui atsparų paviršių, kuris pasiekiamas paviršinį sluoksnį prisodrinus anglimi iki 0,8 1,2 % koncentracijos ir vėliau grūdinant mažai grūdinant. Cementavimas ir vėlesnis terminis apdorojimas tuo pačiu padidina ištvermės ribą.
Karbiurizacijai dažniausiai naudojamas mažai anglies turintis 0,1–0,18% plienas. Didelėms dalims naudojami plienai su didesniu anglies kiekiu (0,2 0,3%). Tokių plienų pasirinkimas yra būtinas, kad gaminio šerdis, kuri nėra prisotinta anglies karbonizavimo metu, po sukietėjimo išlaikytų didelį klampumą.
Karbieruojant kietame karbiuratoriuje produktai dedami į dėžutes ir uždengiami anglimi. Kaitinant, anglies anglis susijungia su ore esančiu deguonimi ir susidaro anglies monoksidas, kuris, savo ruožtu, reaguoja su geležimi, kad susidarytų atominė anglis. Šią aktyviąją anglį sugeria austenitas ir giliai pasklinda į gaminį. Siekiant pagreitinti cementavimo procesą, į anglį (koksą) dedama aktyvatorių: bario karbonato (BaCO) 3 ) ir sodos pelenai ( Na 2 CO 3 ) 10 40 % anglies masės.
Dėl dujų cementavimasGamtinės dujos, skystieji angliavandeniliai (žibalas, benzinas ir kt.) arba kontroliuojamos atmosferos naudojamos kaip karbiuratorius. Kaitinant susidaro atominė anglis:
2 CO CO 2 + C atomas
arba
CH4 2H2 + C atomas; C Fe atomas (austenitas).
Karbiuravimas dujomis yra pagrindinis masinės gamybos procesas, o kietasis karbiuravimas naudojamas nedidelės apimties gamyboje.
Karbiurizacijos gylis, priklausomai nuo gaminio paskirties ir plieno sudėties, paprastai yra 0,5–2,00 mm.
Cementavimas atliekamas 910 930 arba norint pagreitinti procesą 1000-1050. Didėjant temperatūrai, laikas, per kurį pasiekiamas tam tikras cementavimo gylis, mažėja. Taigi karbonizuojant dujomis prie 920 °C per 15 valandų gaunamas 1,0 1,3 mm storio karbonizuotas sluoksnis, o per 8 valandas – esant 1000. Siekiant užkirsti kelią stipriam austenito grūdelių augimui, paveldimas smulkiagrūdis plienas yra veikiamas aukštos temperatūros. karburizacija.
Anglies koncentracija gaminio paviršiniame sluoksnyje paprastai yra 0,8 x 1,0 % ir nesiekia tirpumo ribos karburizacijos temperatūroje. Todėl tinklelis Fe 3 Karburizacijos temperatūroje C nesusidaro, o paviršinis sluoksnis, kaip ir šerdis, yra austenitinės būsenos. Po lėto aušinimo karbonizuotas sluoksnis su kintama anglies koncentracija susideda iš ferito ir cementito ir pasižymi daugybe struktūrų, būdingų hipereutektoidiniam, eutektoidiniam ir hipoeutektoidiniam plienui (6 pav.).
Cementavimas – tai tarpinė operacija, kurios tikslas – praturtinti paviršinį sluoksnį anglimi. Reikalingas gaminio paviršinio sluoksnio sukietėjimas pasiekiamas kietinant po karburizacijos. Grūdinimas turėtų ne tik sustiprinti paviršinį sluoksnį, bet ir pakoreguoti perkaitimo struktūrą, atsirandančią dėl to, kad plienas daugelį valandų laikomas karbiuracinėje temperatūroje.
Ryžiai. 6. Anglies koncentracijos pokytis išilgai cementuoto sluoksnio gylio (a) ir nesukietėjusio karbonizuoto sluoksnio mikrostruktūros diagrama (b): 1 hipereutektoidas; 2 eutektoidas;
3 hipoeutektoidinė zona
Po karbonizavimo kietame karbiuratoriuje kritiniai produktai yra dvigubai grūdinami, nes anglies kiekis gaminio šerdyje ir paviršiuje skiriasi, o optimali grūdinimo temperatūra priklauso nuo anglies kiekio pliene.
Pirmasis grūdinimas atliekamas kaitinant iki 850900°C (virš gaminio šerdies taško A), kad įvyktų visiška perkristalizacija, tobulinant austenito grūdelius hipoeutektoidiniame pliene. Dėl mažo grūdinimo gylio anglinio plieno gaminio šerdį po pirmojo grūdinimo sudaro feritas ir perlitas. Vietoj pirmojo grūdinimo anglies plienui galima pritaikyti normalizavimą. Per kietėjantį legiruotą plieną gaminio šerdį sudaro mažai anglies išskiriantis martensitas. Ši struktūra užtikrina didesnį stiprumą ir pakankamą šerdies klampumą.
Po pirmojo sukietėjimo sucementuotas sluoksnis perkaista ir jame yra padidintas sulaikyto austenito kiekis. Todėl naudojamas antrasis grūdinimas nuo 700×780°C temperatūros, kuri yra optimali hipereutektoidiniams plienams. Po antrojo sukietėjimo paviršinis sluoksnis susideda iš smulkiai adatos formos didelio anglies martensito ir rutuliškų antrinio karbido intarpų.
Karbieruojant dujomis, dažniausiai naudojamas vienas grūdinimas su karbiurizaciniu šildymu gaminį atvėsus iki 840×860 °C.Galutinė cementuotų gaminių terminio apdorojimo operacija visais atvejais yra žemo grūdinimo 160 180 0 C ir gesintą martensitą paviršiniame sluoksnyje paverčia grūdintu martensitu, mažinančiu įtampą.
Cementavimas plačiai naudojamas mechaninėje inžinerijoje, siekiant padidinti gaminių kietumą ir atsparumą dilimui, išlaikant aukštą jų šerdies klampumą. Sukietėjusio karbonizuoto sluoksnio savitasis tūris yra didesnis nei šerdies, todėl jame atsiranda didelių gniuždymo įtempių. Liekamieji gniuždymo įtempiai paviršiniame sluoksnyje, siekiantys 400×500 MPa, padidina gaminio patvarumo ribą.
Mažas anglies kiekis (0,08 x 0,25%) užtikrina aukštą šerdies klampumą. Aukštos kokybės plienas 08, 10, 15 ir 20 bei legiruotasis plienas 12KhNZA, 18KhGT ir kt. yra karbonizuojamas.
Anglies plieno paviršiaus sluoksnio kietumas yra 60 64 H.R.C. , o legiruotoms 58 61 H.R.C. ; kietumo sumažėjimas paaiškinamas padidėjusio išlaikyto austenito kiekio susidarymu.
Plieno azotavimas
Azotavimas yra paviršinio plieno sluoksnio difuzinio prisotinimo azotu procesas, kai jis kaitinamas amoniake. Azotavimas labai padidina paviršiaus sluoksnio kietumą, jo atsparumą dilimui, patvarumo ribą ir atsparumą korozijai tokioje aplinkoje kaip atmosfera, vanduo, garai ir kt. Azotuoto sluoksnio kietumas yra pastebimai didesnis nei grūdinto plieno ir išlaikomas kaitinant iki aukštos temperatūros (500 550 0 C), o martensitinės struktūros cementuoto sluoksnio kietumas išlaikomas tik iki 200 225 0 C.
Prieš azotavimą detalės grūdinamos, stipriai grūdinamos (tobulinamos) ir apdorojamos. Po azotavimo detalės šlifuojamos arba poliruojamos.Plieno gaminių azotavimas atliekamas 500-620 laipsnių temperatūroje 0 C amoniake, kuris kaitinant disocijuoja, tiekdamas aktyvų atominį azotą:
NH3 → N + 3H.
Sistemoje F еN esant azotinimo temperatūrai, gali susidaryti šios fazės: α-azoto tirpalas geležyje (azoto feritas), γ-azoto tirpalas geležyje (azoto austenitas), tarpinė γ-fazė kintamos sudėties su f.c. gardele ir tarpiniu ε -fazė su AG grotelėmis ir plačiu homogeniškumo diapazonu (nuo 8,1 iki 11,1% N kambario temperatūroje). Apskritai azotuoto plieno difuzinio sluoksnio struktūros susidarymas priklauso nuo plieno sudėties, temperatūros ir kaitinimo trukmė, taip pat ir aušinimo greitis po nitridavimo. Azotuojant plieną 590 ºС temperatūroje difuzinis sluoksnis susideda iš trijų fazių: ε, γ" ( Fe 4 N ), ir α.
Didelį nitriduotų konstrukcinių plienų kietumą ir atsparumą dilimui užtikrina legiruojamųjų elementų nitridai, kurie reikšmingai įtakoja nitriduoto sluoksnio gylį ir paviršiaus kietumą.Didžiausias paviršiaus kietumas ir atsparumas dilimui azotinimo metu pasiekiamas chromo-molibdeno plienuose, papildomai legiruotuose su aliuminiu, kurio tipinis atstovas yra 38Kh2MYuA plienas.
Azotavimas padidina konstrukcinių plienų nuovargio ribą dėl paviršiaus sluoksnio liekamųjų įtempių susidarymo.
Plonas ε fazės sluoksnis (0,01 × 0,03 mm) gerai apsaugo paprastus anglies plienus, kuriuose anglies kiekis yra 0,1–1,0 %, nuo korozijos drėgnoje atmosferoje ir kitoje aplinkoje.
Nitrokarburizacija
Plieno vienu metu prisotinimo anglimi ir azotu dujinėje aplinkoje procesas vadinamasnitrokarburizacija. Nitrokarburizacija atliekama žemesnėje temperatūroje (850 870 0 C), palyginti su cementavimu. Taip yra dėl to, kad azotas, prasiskverbdamas į plieną kartu su anglimi, sumažina kieto tirpalo egzistavimo temperatūrą.γ-geležis ir taip skatina plieno karbiuraciją žemesnėje temperatūroje. Sumažinus prisotinimo temperatūrą nedidinant proceso trukmės, galima sumažinti ruošinių deformaciją ir sumažinti krosnies įrangos įkaitimą. Beveik ta pati įranga naudojama dujų karbonizacijai ir nitrokarburizacijai.
Nitrokarburizacijai rekomenduojama naudoti kontroliuojamą endoterminę atmosferą, į kurią įpilama 3 15 % neapdorotų gamtinių dujų ir 2 10 %. NH3 arba šachtinės krosnies skysto karbiuratoriaus atveju trietanolaminas(C 2 H 5 O) 3 N, kuris lašelių pavidalu įvedamas į darbo erdvę.
Legiruotasis plienas, kurio kiekis yra iki 0,25%, paprastai yra nitrokarburizuojamas. SU . Proceso trukmė 4-10 val.Azoto karbonizuoto sluoksnio storis 0,20,8 mm. Po nitrokarburizavimo seka kietėjimas arba tiesiai iš krosnies, aušinant iki 800 825 0 C arba po pakaitinimo; Taip pat naudojamas žingsninis grūdinimas. Po sukietėjimo grūdinimas atliekamas esant 160 180 0 C.
Esant optimalioms prisotinimo sąlygoms, azotuoto sluoksnio struktūrą turėtų sudaryti smulkus kristalinis martensitas, nedidelis kiekis mažų tolygiai pasiskirstytų karbonitridų ir 25 30% užsilikusio austenito.
Sluoksnio kietumas po grūdinimo ir žemo grūdinimo yra 58 64 HRC (5700 6900 HV ). Didelis sulaikyto austenito kiekis užtikrina gerą, pavyzdžiui, nešlifuotų automobilių pavarų dėvėjimąsi, o tai užtikrina jų tylumą. Didžiausi stiprumo rodikliai pasiekiami tik esant optimaliam tam tikram plieno anglies ir azoto kiekiui azoto karbonizuojančio sluoksnio paviršiuje.
Pastaraisiais metais buvo naudojamas žemos temperatūros nitrokarburizacijos procesas.
Žemos temperatūros nitrokarburizacija atliekama 570 laipsnių temperatūroje 0 C 0,5–3,0 valandos atmosferoje, kurioje yra 50% endogas (egzogų) ir 50% amoniako arba 50% propano (metano) ir 50% amoniako. Dėl šio apdorojimo plieno paviršiuje susidaro plonas karbonitrido sluoksnis. Fe3 (N, C) su dideliu atsparumu dilimui. Tokio sluoksnio kietumas ant legiruotojo plieno yra 5000 10000 H.V. . Žemos temperatūros nitrokarburizacija padidina produktų ištvermės ribą. Šiuo procesu rekomenduojama pakeisti skystą azotavimą išlydytose cianido druskose.
Visi šie stiprinimo terminio apdorojimo tipai turi savo specifiką ir ypatybes ir, kaip taisyklė, naudojami įvairiose technologinėse operacijose termiškai apdorojant plieną ir lydinius.
Šis išradimas yra susijęs su kietos dilimui atsparios dangos padengimo ant metalinio paviršiaus, pavyzdžiui, įrankio arba žemės ūkio padargo metalinio paviršiaus, būdu. Išradimo tikslas yra sukurti nusidėvėjimui atsparią dangą, kurios tankis būtų vienodas ir kurioje daugiausia nėra intarpų. Siūlomas metodas, apimantis miltelių pavidalo dilimui atsparaus lydinio suspensiją ir polivinilo alkoholio (PVA) tirpalą. Arba ant metalinio paviršiaus galima užtepti PVA jungties dangos tirpalą, o po to padengti miltelinio lydinio sluoksniu. Po to, kai PVA srutos arba rišiklio danga išdžiovinama su likusiu sauso lydinio dangos sluoksniu PVA matricoje, metalo paviršius kaitinamas vakuume, inertinėse dujose arba vandenilyje iki lydinio lydymosi temperatūros. Metalinė dalis su išlydyta danga yra termiškai apdorojama, kad pagrindinė medžiaga suteiktų norimas mechanines savybes. Techninis šio išradimo rezultatas – sukurti lygią, tankią dangą, kuri suteikia atsparumą dilimui ir sukietina paviršių be nemetalinių intarpų. 3 s. ir 14 atlyginimų failai, 1 lentelė.
IŠRADIMO FAKTAS Šis išradimas yra susijęs su kietos dilimui atsparios dangos padengimo ant metalinio paviršiaus, tokio kaip įrankio ar žemės ūkio padargo metalinis paviršius, būdu. Metalurgijos srityje gerai žinomas metalų paviršiaus padengimas kitu metalu ar metalų lydiniu, siekiant pagerinti išvaizdą, apsaugoti nuo korozijos ar padidinti atsparumą dilimui. Įrankių, ypač įrankių pjovimo briaunų, padengimas kietu, dilimui atspariu lydiniu yra įprasta praktika, ypač žemės ūkio įrangos pramonėje, ir dažnai vadinama „paviršiaus grūdinimu“ arba „paviršiaus grūdinimu“. Pavyzdžiui, žr. JAV patentą Nr. 27852 Alessi, JAV patentą 5 027 878 ir 5 443 916 Revankar, JAV patentą 4 682 987 Brady ir kt. ir JAV patentą 5 456 323 Hill. Paviršiaus grūdinimas dažnai pasiekiamas lydant kietą miltelių pavidalo metalo lydinį ant metalo paviršiaus. Šis metodas paprastai apima metalo paviršiaus padengimą vienalyčių lydinių miltelių, srauto miltelių, rišiklio ir suspenduojančios medžiagos vandenine suspensija; suspensijos džiovinimas, kad susidarytų vientisas sluoksnis, ir metalo paviršiaus kaitinimas iki pakankamai aukštos temperatūros, kad lydinys ištirptų paviršiuje. Flux skirtas apsaugoti lydinį nuo sąveikos su lydymosi krosnies atmosferoje esančiomis dujomis lydinio kaitinimo metu. Suspensijos medžiaga padeda gauti vienalytę suspensiją. Rišamoji medžiaga išlaiko lydinį ir srauto miltelius vietoje, o lydinio suspensija džiovinama ant metalinio paviršiaus. Viena iš šio paviršiaus grūdinimo metodo problemų yra ta, kad srautas, rišiklis ir suspenduojantis agentas, pridėtas į srutą, lieka išlydytoje dangoje kaip nepageidaujami nemetaliniai intarpai ir sumažina veiksmingos dilimui atsparios dangos kiekį tam tikram dangos storiui. Šie intarpai yra išsklaidyti visoje dangoje, o tai padidina trapumą ir skatina dangos medžiagos skilimą ne dėl sunaikinimo, o dėl abrazyvinio nusidėvėjimo, dėl ko per anksti nusidėvi ir sutrumpėja dangos tarnavimo laikas. Kita problema, susijusi su ankstesniais metodais, yra netolygus dangos storis. 1) Padengimas suspensija skatina jos tekėjimą, kol ji šlapia, išilgai vertikalių ir pasvirusių paviršių, todėl susidaro netolygus miltelių lydinio pasiskirstymas. 2) Dengimo srutoje naudojamas srauto ir jungiamosios medžiagos mišinys išsilydo prieš dengiant milteliniu būdu, o susidaręs skystis linkęs perkelti miltelių daleles vertikaliais ir pasvirusiais paviršiais ir sukelti netolygų pasiskirstymą, kol miltelių lydinys pradeda tirpti. Japonijos patente JP-A-60089503 siūlomas nusidėvėjimui atsparios medžiagos gamybos būdas. Miltelių pavidalo abrazyvinė medžiaga, pvz., nikelio arba kobalto lydinys, kuriame yra mažiau nei 5 % geležies, ir organinė rišamoji medžiaga, pvz., polivinilo alkoholis, sumaišomi, kad susidarytų srutos, padengtos mašinos dalių paviršiumi. Dalys kaitinamos vakuume arba neoksiduojančioje atmosferoje, kad susidarytų aglomeruotas dilimui atsparios medžiagos sluoksnis, kuris difuziniu sluoksniu sujungiamas su dalimis. US patente Nr. 3 310 870 aprašomas nikeliuoto plieno gamybos būdas, naudojant suspensiją, kurią sudaro nikelio milteliai rišamojoje medžiagoje, pavyzdžiui, polivinilo alkoholio tirpale, kuriame gali būti disperguojančios arba deflokuliuojančios medžiagos, kad rišamoji medžiaga suskaidytų. pasklido srutose. Suspensija užtepama ant metalinio pagrindo purškiant arba valcuojant voleliu, išdžiovinama, sukepinama plienui neoksiduojančioje atmosferoje, karštai sutankinama ir atšaldoma. Europos patente EP-A-0459637 siūlomas būdas padengti kietojo lydinio turinčią dangą ant metalinio arba keramikinio objekto. Karbido sudėtyje yra tik nedidelis geležies kiekis. Jis sumaišomas su organiniu rišikliu, pvz., polivinilchloridu, ir tepamas ant objekto panardinant, purškiant, valcuojant ar kitais būdais. Pirmoje šildymo operacijoje rišiklis suskaidomas, o antroje operacijoje sutankinimas vyksta aukštoje temperatūroje esant pertekliniam slėgiui. JAV patente 4 175 163 siūlomas būdas padengti nerūdijančio plieno gaminį korozijai atspariu paviršiaus sluoksniu. Metalo milteliai, kuriuose daugiausia yra chromo ir nikelio, sumaišomi su organiniu tirpikliu, pavyzdžiui, vandeniniu polivinilo alkoholio tirpalu. Išpurškus mišinį ant gaminio paviršiaus, jis šildomas aukšto dažnio srovėmis neoksiduojančios atmosferos sąlygomis, pavyzdžiui, azotu arba argonu, o tai turėtų užtikrinti tarpinio difuzinio sluoksnio susidarymą medžiagoje tarp paviršiaus. sluoksnis ir plieno gaminys. Šio išradimo tikslas yra sukurti metalo paviršiaus vienodo sutvirtinimo dilimui atspariu lydiniu iš esmės be nemetalinių intarpų būdą. Antrasis tikslas – gauti dilimui atsparią lydinio suspensiją, skirtą naudoti paviršiaus grūdinimui. Trumpas išradimo aprašymas Pirmasis šio išradimo aspektas yra metalo paviršiaus su dilimui atsparia danga grūdinimo būdas. Pirmąjį metodo variantą sudaro tokie etapai: a) gaunama daugiausia vienalytė vandeninė polivinilo alkoholio suspensija ir lydymui skirtas kietas metalų lydinys, turintis mažiausiai 60 % geležies, smulkių miltelių ir vieno ar daugiau priedai iš grupės, susidedančios iš dispersinių medžiagų, deflokuliavimo medžiagų ir plastifikatorių, be srauto; b) metalo paviršiaus padengimą vandenine suspensija; c) vandeninės suspensijos džiovinimą, kad ant metalo paviršiaus susidarytų sukietėjęs sluoksnis, skirtas kietam metalo lydiniui polivinilo alkoholio matricoje lydyti; d) metalo paviršiaus kaitinimas kieto metalo lydinio sluoksniu, kuris turi būti ištirpintas polivinilo alkoholio matricoje iki lydinio lydymosi temperatūros apsauginėje atmosferoje, esant maždaug 10-4 Torr (1,33310-2 Pa) iki 2 psi slėgiui. (13 ,79 kPa), kol lydinys išsilydys ant metalinio paviršiaus; f) metalo paviršiaus atšaldymas su išlydyta armuojančia danga iki aplinkos temperatūros. Žingsniai b) ir c) gali būti kartojami vieną ar daugiau kartų, kad susidarytų storesnis polivinilo alkoholio lydinio/matricos dangos sluoksnis. Antroji metalinio paviršiaus grūdinimo būdo versija apima tokias operacijas: a) metalo paviršiaus padengimą vandeniniu polivinilo alkoholio tirpalu; b) daugiausia vienalyčio sluoksnio, skirto lydymui, paskirstymą iš kietųjų metalų lydinio smulkių miltelių pavidalu ant polivinilo alkoholio tirpalo dangos, atliekamą a) pakopoje prieš džiovinant polivinilo alkoholio tirpalą;
c) vandeninės polivinilo alkoholio dangos džiovinimą, kad susidarytų sukietėjęs lydančio kietojo metalo lydinio sluoksnis, prijungtas prie metalo paviršiaus polivinilo alkoholio danga;
d) metalinio paviršiaus, padengto lydančio kietojo metalo lydinio sluoksniu, sujungtu su metalo paviršiumi polivinilo alkoholio danga, kaitinimas iki lydinio lydymosi temperatūros apsauginėje atmosferoje, esant maždaug 10–4 torų (1,33310–2) slėgiui. Pa) iki 2 psi (13,79 kPa), kol lydinys išsilydys ant metalinio paviršiaus;
f) metalo paviršiaus atšaldymas su išlydyta armuojančia danga iki aplinkos temperatūros. A), b) ir c) žingsniai gali būti kartojami vieną ar daugiau kartų, kad susidarytų lydinio sluoksniai, kurių kiekvienas yra sujungtas su apatiniu sluoksniu polivinilo alkoholio danga, o apatinis sluoksnis yra tiesiogiai prijungtas prie metalo paviršiaus. Antrasis šio išradimo aspektas yra vandeninė polivinilo alkoholio suspensija, skirta lydyti kietą metalo lydinį, turintį mažiausiai 60 % geležies smulkių miltelių pavidalu, naudojamų pirmajame šio metodo įgyvendinimo variante. Pageidautina, kad vidutinis lydinio dalelių dydis būtų apie 200 akių (atitinka 200 akių ir 25,4 mm ilgio sietą) arba mažesnis. Dėvėjimui atsparios dangos, kurios dedamos pagal dabartinius srutos dengimo būdus, kad paviršius sukietėtų, turi vienodą tankį ir iš esmės neturi intarpų, skirtingai nuo srutų dangų, dengtų taikant žinomus metodus. Todėl dangos pagal išradimą yra mažiau trapios ir patvaresnės nei dangos, dengtos žinomais būdais. Išsamus išradimo aprašymas
Plačiai naudojamas metalų, ypač žemės ūkio padargų, paviršiaus grūdinimo būdas yra pasiūlytas JAV patente Re. 27852, Alessi (įtrauktas čia kaip nuoroda). Šis metodas apima: a) miltelių kietojo lydinio, rišiklio ir srauto vandeninės suspensijos paruošimą; b) suspensijos užtepimą ant grūdinamos metalinės dalies paviršiaus; c) vandens pašalinimas iš suspensijos esant žemai šilumai, kad ant metalo paviršiaus liktų sausas lydinio, rišiklio ir srauto sluoksnis; ir d) visos metalinės dalies kaitinimas, pageidautina iki aukštos lydinio lydymosi temperatūros, ir suformuoti kietėjančią dangą. tvirtai prigludę prie metalinio paviršiaus detalių. Išradimo metodas yra Alessi metodo ir šiuo metu naudojamų metodų, pagrįstų Alessi metodu, patobulinimas, pavyzdžiui, metodas, vadinamas "Dura-Face" US patente Nr. 5 456 323. Paviršiaus grūdinimo metodai, pagrįsti Alessi patentas, dangos suspensijai paruošti naudojamas srauto ir jungiamojo agento mišinys (fliusas / jungiamasis agentas) išlydomas iki skystos būsenos žymiai žemesnėje temperatūroje nei lydinio miltelių, esančių suspensijoje, lydymosi temperatūra. Fliusas / rišiklis ir toliau egzistuoja kaip skystis net esant aukštesnei miltelių lydinio lydymosi temperatūrai. Tačiau skystas srautas / rišamoji medžiaga nespėja visiškai pakilti į išlydyto lydinio paviršių per trumpą lydymosi laiką ir prieš metalui sukietėjus. Todėl srautas / jungiamoji medžiaga lieka dangos lydinyje kaip mažos nemetalinės dalelės, žinomos kaip "inkliuzai". Inkliuzai yra gana minkšti ir trapūs, todėl susilpnėja lydinio danga ir sumažėja jos atsparumas dilimui. Net jei yra pakankamai laiko, kad skystas srautas / jungiamosios medžiagos pakiltų į paviršių per išlydyto lydinio sluoksnį, srautas / jungiamoji medžiaga nepašalinama iš dangos, bet sudaro viršutinio dangos sluoksnio dalį. Be to, kadangi srauto / jungiamojo agento lydymosi temperatūra yra iš esmės žemesnė nei dangos lydinio, skystos srauto / jungiamosios medžiagos terpės klampumas tampa mažas dar ilgai prieš pasiekiant lydinio lydymosi temperatūrą. Čia terminas „lydymas“ reiškia, kad smulkios lydinio dalelės suminkštėja, o atskiros dalelės išsilydo ir susijungia sudarydamos ištisinę dangą. Skysta srauto / jungiamosios medžiagos terpė linkusi lengvai tekėti žemyn nuožulniais paviršiais, nešiodama kai kurias miltelių pavidalo lydinio daleles prieš ištirpstant miltelių pavidalo lydiniui. Taigi, srauto / rišiklio lydymas sukelia nevienodą sukietėjusios dangos storį, dėl kurio pablogėja lydinio dangos dėvėjimosi charakteristikos. Pirmajame šio išradimo būdo įgyvendinimo variante vandeninis polivinilo alkoholio (PVA) tirpalas yra naudojamas kaip rišiklis vandeninėje lydinio suspensijoje be srauto. Kaitinamas PVA netirpsta iki termoplastinės būsenos, o suyra esant aukštesnei nei 150 o C temperatūrai dėl vandens praradimo iš dviejų gretimų hidroksilo grupių. Kai lydinio / PVA danga kaitinama iki lydinio lydymosi temperatūros, PVA beveik visiškai išgaruoja iš dangos, palikdamas švarių lydinio miltelių dalelių aglomeratą, turintį pakankamą rišlumo stiprumą, kuris išsilydo ir sudaro švarų, tankų, be intarpų. danga. Tačiau, kadangi PVA skyla ir išgaruoja esant temperatūrai, kuri yra gerokai žemesnė už paviršių stiprinančio miltelių lydinio lydymosi temperatūrą, jis neapsaugo lydinio, kai jis įšyla iki lydymosi temperatūros nuo cheminės sąveikos su atmosferos dujomis, tokiomis kaip deguonis, azotas ir anglies dioksidas. . Tokia apsauga yra srauto medžiagos funkcija, kuri sąmoningai neįtraukta į išradimo būdą. Todėl kaitinant, lydant ir aušinant, pageidautina naudoti apsauginę atmosferą, jei lydinys yra linkęs sąveikauti su oru aukštesnėje temperatūroje. Laboratorinėmis sąlygomis ir mažiems gamybos kiekiams lydinį patogu lydyti krosnyje esant dideliam vakuumui (apie 10 -4 Torr arba 1,33310 -2 Pa), efektyviai pašalinant atmosferos dujas. Taip pat priimtina krosnį eksploatuoti esant žemam inertinių dujų slėgiui (100–200 µm [Hg] = 13,33–26,7 Pa/m2), pavyzdžiui, argono arba helio. Azotas taip pat gali būti naudojamas esant žemam slėgiui, tačiau jo nauda nėra tokia pati kaip argono ar kitų inertinių dujų. Tačiau darbas esant dideliam vakuumui ir mažam inertinių dujų slėgiui vakuuminėje krosnyje gamybos sąlygomis yra gana brangus ir mažas našumas. Inertinės dujos, t. y. argonas ir helis, tik esant didesniam atmosferos slėgiui, ir redukuojančios dujos, tokios kaip vandenilis, taip pat tik esant didesniam atmosferos slėgiui, gali būti naudojamos kaip apsauginė atmosfera lydymosi procese esant priimtinam gamybos greičiui. Vandenilis, kadangi jis yra pigesnis nei argonas ar helis, yra tinkamas naudoti kaip apsauginė atmosfera dideliems gamybos kiekiams. Krosnys, kuriose naudojamas vandenilis kaip apsauginė atmosfera, yra žinomos metalurgijos srityje ir yra parduodamos. Šiame išradime naudojama suspensija paruošiama kruopščiai sumaišius armavimo lydinio miltelius su PVA jungiamosios medžiagos tirpalu, kad būtų gautas norimas lydinio ir jungiamosios medžiagos tirpalo masės santykis. Čia aprašytos suspensijos kompozicijos identifikuojamos naudojant aštuonių skaitmenų kodą. Pavyzdžiui, „0550/0750“ suspensijos pirmieji keturi „0550“ skaitmenys rodo lydinio miltelių ir PVA tirpalo masės santykį nuo 5,5 iki 1, o paskutiniai keturi „0750“ skaitmenys rodo, kad masės santykis yra 7,5. lydinio milteliai iki PVA tirpalo. % vandeninis PVA tirpalas kaip rišiklis. Šis žymėjimas daro prielaidą, kad dešimtainis kablelis (kablelis) yra kiekvienos keturių skaitmenų grupės viduryje. Taigi „1075/1025“ reiškia lydinio ir PVA santykį 10,75:1, o vandeniniame PVA tirpale yra 10,25 masės % PVA vandenyje. Metalurgijos srities specialistai supras, kad norint gauti vienodą dilimui atsparią dangą, grūdinamo metalo paviršius turi būti jaunatviškai švarus metalinis paviršius, be oksidų. Pageidautina, kad prieš naudojant čia aprašytus grūdinimo būdus, grūdinamo metalo paviršius būtų paruoštas nuvalant iki metalinio blizgesio. Pageidautina, kad metalinį paviršių būtų galima paruošti kietėjančios dangos padengimui plaunant karštu plovikliu, o po to apliejant smėliasrove. Pageidautina, kad smėliasrove būtų nuo maždaug 80 iki 120 akių. Jei padengiamos tik kelios dalys, oksidus nuo paviršiaus galima pašalinti šlifuojant smulkiu abrazyviniu skudurėliu ant popieriaus arba audinio pagrindo, pavyzdžiui, abrazyviniu popieriumi ant popieriaus arba audinio, kurio abrazyvinis dydis yra 120 [akelių]. Abrazyvinė medžiaga pageidautina yra bet kokie kieti milteliai su aštriomis briaunomis, pavyzdžiui, aliuminio oksidas, "plieninis abrazyvas" ir daugelis kitų parduodamų abrazyvų. Pirmajame išradimo būdo įgyvendinimo variante pageidaujama suspensijos dengimo ant dengto metalinio paviršiaus procedūra priklauso nuo metalinės dalies, turinčios metalinį paviršių, formos ir dydžio, taip pat nuo lydinio santykio. ir PVA jungiamosios medžiagos koncentracija tirpale. Paprastai dangos suspensija dengiama pilant, tepant šepečiu arba purškiant ant dengiamo metalinio paviršiaus, arba dalis, turinti apsaugotiną metalinį paviršių, gali būti panardinama į srutą. Ši procedūra tinka palyginti plonoms dangoms, pavyzdžiui, iki maždaug 0,030 colio (0,75 mm), tačiau kartais sunku gauti ir išlaikyti vienodą dangos storį. Pageidautina, kad lydinio ir PVA tirpalo santykis šioje procedūroje svyruotų nuo maždaug 4:1 iki 8:1, o PVA koncentracija tirpale būtų nuo 1 iki 15 masės. % PVA. Pavyzdžiui, šiai procedūrai tinka 0500/0500, 0600/0150, 0700/0150, 0500/0750, 0600/0750 ar panašios suspensijos. Purškiamoji danga reikalauja, kad suspensijoje būtų mažas lydinio dalelių nusėdimo greitis. Pagal Stokso dėsnį, miltelių dalelės nusėdimo per skysčio kolonėlę galutinis greitis (ty greitis be pagreičio) "Vt" yra tiesiogiai proporcingas dalelės spindulio "r" kvadratui, kuris laikomas sferiniu, ir atvirkščiai proporcingas skystos terpės klampumui, t.y. Vt r 2 /. Todėl kuo mažesnis miltelių lydinio dalelės dydis (išreikštas tinkleliu) ir kuo didesnis jungiamosios medžiagos klampumas, tuo mažesnis miltelių lydinio dalelių nusėdimo greitis. Spindulio dydis, kadangi jis yra kvadratinis, nusėdimo greičiui turi didesnį poveikį nei klampumas. Pavyzdžiui, 200 ir 325 akių dalelių spindulys yra atitinkamai 75 ir 45 µm, o 5 ir 7,5 % PVA tirpalų klampumas yra 15 mPas ir 70 mPas. Tada Vt vertė 325 akučių dalelėms su 7,5 % PVA kaip jungiamąja medžiaga bus 13 kartų mažesnė nei 200 akių dalelės su 5,0 % PVA tirpalu. Taigi, nusėdimo greitis gali būti kontroliuojamas tinkamai parinkus jungiamojo agento koncentracijos ir miltelių dalelių dydžio derinį. Pavyzdžiui, lydinio miltelių dalelių nusėdimas nemaišytoje 0500/0750 suspensijoje iš minus 200 tinklelio miltelių po 20 minučių yra nereikšmingas. Didesnė jungiamosios medžiagos koncentracija, pavyzdžiui, 10 % (jungiamosios medžiagos klampumas 250 mPas), dar labiau sumažins nusėdimo greitį, tačiau atitinkamai didelis suspensijos klampumo padidėjimas padarys suspensiją netinkama purkšti. Tačiau didelio klampumo suspensija gali būti naudojama kitoms naudojimo procedūroms, pvz. toliau aprašytų pastų arba juostelių pavidalu. Tirštų suspensijų kompozicijos, t.y. Esant dideliam lydinio ir PVA tirpalo santykiui, jas galima naudoti kaip vandens pagrindo pastas arba susukti į juostas, skirtas klijuoti ant metalinių paviršių, tačiau paprastai reikia specialių priedų, kad veiktų kaip dispergentai, deflokuliacinės medžiagos ir plastifikatoriai. Tokioms procedūroms tinkamas lydinio ir PVA tirpalo masės santykis yra maždaug nuo 8:1 iki 15:1, o PVA koncentracija tirpale yra nuo 6 iki 15 masės %. Tipiški storų suspensijų pavyzdžiai yra 1000/1000, 1200/1500 ir 1500/1200. Tirštoms suspensijoms gali būti naudojami pastos ir juostos uždėjimo metodai. Tačiau šias procedūras sunku naudoti didelio našumo gamybos aplinkoje. Jei reikia storų dangų, patikima ir ekonomiška alternatyva pastoms ir juostoms yra kelių dengimo procedūra, kuri užtikrina vienodą srutos dangos storį net dideliuose paviršiuose. Norimą storį galima pasiekti pakartotinai purškiant, permaišant džiovinimo ciklus. Džiovinimas gali būti atliekamas maždaug nuo 80 iki 120 o C temperatūroje orkaitėje su priverstine oro cirkuliacija. Suspensija 0500/0750 yra ypač tinkama šiam metodui, nors gali būti naudojamos ir kitos formulės. Metodas pagal išradimą yra ypač tinkamas plieninių detalių paviršiams, veikiamiems didelio smūgio, korozijos ir abrazyvinio susidėvėjimo, grūdinti, įskaitant, bet neapsiribojant, įrankius (ypač įrankių pjovimo briaunas), guolius, stūmoklius, alkūninius velenus, krumpliaračius, mašinas. dalys, šaunamieji ginklai, žemės ūkio padargai ir chirurginiai instrumentai. Metodas gali būti naudojamas kaliojo ir pilkojo ketaus paviršiams padengti, dažnai naudojamiems dalims, pvz., variklio cilindrų blokams ir korpusams, lieti. Lydinys gali būti išlydytas ant ketaus dalies paviršiaus, kai temperatūra yra šiek tiek žemesnė už ketaus dalies lydymosi temperatūrą. Be to, išradimo metodai gali būti naudojami spalvotiems metalams ir lydiniams padengti, jei kietėjantis lydinys yra suderinamas su dengiamo metalo paviršiumi ir kietėjančio lydinio lydymosi temperatūra yra žymiai žemesnė už lydymosi temperatūrą. metalo, kurio paviršius grūdinamas, temperatūra. Be to, naudojant antrąjį šio išradimo įgyvendinimo variantą, metalo paviršius gali būti padengtas vandeniniu PVA tirpalu (maždaug nuo 1 iki 15 masės % PVA), kad susidarytų rišamoji danga, o po to ant dangos paskirstomas sausas miltelių lydinys. PVA rišiklio tirpalą, kol jis dar drėgnas. , geriausia naudojant miltelių purškimo įrenginį. Pageidautina, kad tiek vandeninis PVA tirpalas, tiek lydinio milteliai būtų purškiami ant metalinio paviršiaus. Po to PVA rišiklio tirpalas džiovinamas, kad kietojo lydinio miltelių sluoksnis būtų sujungtas su PVA dangos paviršiumi. Galima gauti kelis miltelinio lydinio sluoksnius, nuosekliai dengiant PVA tirpalo dangą ir miltelinio lydinio sluoksnius ir nuosekliai džiovinant PVA tirpalo dangą, sujungiančią miltelių lydinio sluoksnį, prieš dengiant kitą PVA dangą. Ši parinktis pašalina miltelių nusėdimo suspensijoje ir srutų nutekėjimo problemas, kai yra storų dangų. Be to, ši parinktis puikiai tinka didelio našumo gamybai. Metalo terminis apdorojimas, siekiant pakeisti ar pagerinti jo savybes, yra gerai žinomas ir plačiai naudojamas metalurgijos srityje, žr. Heat Treating Hand book, ASM International, Metals Park, OH (1991). Terminio apdorojimo procesas apima iš esmės tolygų metalo kaitinimą iki jo austenitizacijos (sukietėjimo) temperatūros, po to greitą aušinimą, t.y. gesinimas, gesinimo terpėje, pavyzdžiui, vandenyje, gesinimo alyvoje arba polimerinėje gesinimo terpėje, arba net ore. Metalinė dalis, kurios paviršius sukietintas pagal išradimo metodą, gali būti termiškai apdorojamas ištraukiant dalį iš krosnies išlydžius dangos lydinį, lėtai atšaldant iki metalo gesinimo temperatūros ir greitai panardinant į tinkamą gesinimo terpę. Arba metalinė dalis su iš anksto sukietintu paviršiumi gali būti termiškai apdorota kaitinant iki kietėjimo temperatūros ir greitai atvėsinant. PVA, kaip rišamoji medžiaga, skirtingai nei technikoje žinomi srautai / jungiamieji agentai, neištirpsta ir nesudaro skysčio prieš dangos lydymą arba jo metu, todėl neleidžia miltelinei dangai „migruoti“ prieš prasidedant miltelių tirpimui. . Ši PVA savybė leidžia užtikrinti, kad galutinis išlydytos dangos storis atitiktų pradinį srutos dangos storį bet kurioje dangos vietoje. Suspensijose iki 0,040 colio (1,016 mm) storio dangose, išlydytose ant vertikalaus plieno paviršiaus, metalo miltelių poslinkis neaptinkamas prieš lydant arba lydymosi proceso metu. Dengiant iki 0,060 colio (1,54 mm) storio ant 60° nuožulnaus paviršiaus, metalas taip pat nelašėjo. Taigi, PVA, kaip jungiamoji medžiaga, sumažina problemas, susijusias su dangos nevienalytiškumu, būdingu žinomiems stiprinimo metodams. JAV patente Nr. 5 027 878 PVA naudojamas kaip garavimo modelis liejant arba EPC procese kaip priemonė keraminėms dalelėms, pvz., metalo karbido dalelėms, sulaikyti, o ne polimero raštas, kuris vėliau dedamas į smėlio formą, į kurią išlydytas. geležis pilama.. Tačiau US patente Nr. 5 027 878 teigiama, kad keraminės dalelės, kurios turi būti impregnuotos ketu, neturi lydytis ant metalo paviršiaus, kaip lydinio dalelės pagal išradimą. JAV patente Nr. 5 027 878 taip pat teigiama, kad keraminių dalelių dydis yra apie 30 akių; geriau, apie 100 akių, o šio išradimo lydinio dalelių dydis yra apie 200 akių arba mažesnis. PVA, šiame išradime naudojamas kaip rišamoji medžiaga, yra nebrangus ir aplinkai nekenksmingas polimeras. Jei nėra rūgščių ar bazių, vandeninis PVA tirpalas yra stabilus net keletą mėnesių laikant kambario temperatūroje. PVA sprendimų stabilumas yra privalumas, kai jie naudojami pramoninėje aplinkoje. Kai lydinio miltelių emulsija su rišikliu PVA kaitinama iki lydinio miltelių lydymosi temperatūros apsauginėje atmosferoje, pvz., argono ar helio, arba redukuojančioje atmosferoje, pavyzdžiui, vandenilyje, PVA visiškai išgaruoja, gaunama tanki lydinio danga, be intarpų. Lydinys, tinkamas naudoti pagal išradimą, yra daug kietesnis ir atsparesnis dilimui nei plienas, paprastai naudojamas įrankiams, pavaroms, variklio dalims ir žemės ūkio įrangai, pvz., 1045 plienas. Pageidautina, kad lydinys turėtų Knoop kietumo vertę "y in diapazonas yra nuo 800 iki 1300. Lydinio lydymosi temperatūra, pavyzdžiui, yra apie 1100 o C arba žemesnė, o tai yra žemesnė už metalo, kuriam jis turi būti taikomas, lydymosi temperatūrą. Pageidautina, kad miltelių lydinio dalelės būtų pakankamai mažos, kad susidarytų vienoda suspensija ir vienodai sutvirtėtų. Pageidautina, kad lydinys būtų vienfazis, o jo lydymosi temperatūra yra apie 900-1200°C. Tai smulkūs milteliai, kurių dalelių dydis svyruoja nuo 90 iki 400 akių. Pageidautina, kad vidutinis dalelių dydis būtų mažesnis nei apie 200 akių, o geriau - mažesnis nei apie 325 akių. Šiam išradimui tinkami lydiniai turi mažiausiai 60 % pereinamojo metalo iš 8-osios periodinės elementų grupės, pavyzdžiui, geležies, kobalto arba nikelio, t.y. jų pagrindą sudaro geležis, nikelis arba kobaltas, tačiau gali būti ir kitų metalų, pavyzdžiui, lydinių, turinčių aukščiau aprašytas fizines savybes. Mažesnio kiekio komponentai (maždaug nuo 0,1 iki 20 %) paprastai yra boras, anglis, chromas, geležis (lydiniuose nikelio ir kobalto pagrindu), manganas, nikelis (geležies ir kobalto lydiniuose), silicis, volframas arba jų deriniai , žr. [patentą] Alessi. Mikroelementų (mažiau nei apie 0,1 %), tokių kaip siera, kaip priemaišos gali būti minimaliai. Nors galima sudaryti lydinį, kurio sudėtyje yra radioaktyvių, labai toksiškų ar retų elementų, kad būtų užtikrintos pirmiau aprašytos norimos fizinės ir cheminės savybės, tokių lydinių gali būti ribotas kiekis arba jų iš esmės nebūti dėl jų poveikio sveikatai, saugai ir ekonominiais sumetimais. Smulkių miltelių lydinių gamybos metodai yra gerai žinomi metalurgijos srityje. Informacijos ir pagrindinių žinių apie lydinius, tinkamus naudoti pagal išradimą, galima rasti standartų rinkiniuose, pavyzdžiui, Hausner H.H. ir Mal M.K. Miltelinės metalurgijos vadovas, 2 leidimas. (ypač pradedant 22 puslapyje) Chemical Publishing Co., Inc. (1982). Šiam išradimui tinkamų miltelių lydinių galima įsigyti iš tiekėjų, tokių kaip Wall Colmony Corporation, Madison Heights, MI ir SCM Metal Products, Inc., Research Triangle Park, NC. Toliau pateikti pavyzdžiai toliau iliustruoja šį išradimą ir neturėtų būti suprantami kaip jį ribojantys. 1 pavyzdys. Lydiniai
Lydiniai, tinkami naudoti šio išradimo metoduose, apima, bet tuo neapsiribojant, išvardytus 1 lentelėje. 2 pavyzdys. Mėginio padengimas dilimui atsparia danga argono atmosferoje
Polivinilo alkoholis (PVA) (75-15 Elvanol (prekės ženklas), parduodamas iš DuPont) buvo sumaišytas su pakankamai vandens, kad susidarytų 7,5 % PVA tirpalas. 3 lydinio milteliai (žr. 1 lentelę, 1 pavyzdį), kurių vidutinis dydis 200 akių, kuriuos galima įsigyti iš SCM Metal Products, Inc., buvo pridėta prie PVA tirpalo masės santykiu 5,0 dalių 3 lydinio ir 1 dalies PVA tirpalo. a 0500 tipo srutos. /0750. Mėginys buvo nuplautas karštu ploviklio tirpalu, o dengiamas paviršius buvo nušluostytas smėliasrove 100 akių abrazyvu iki matinės apdailos. 2 mm storio lydinio/PVA suspensijos sluoksnis buvo užpurkštas ant dengiamo mėginio paviršiaus ir mėginys kaitinamas oro krosnyje maždaug 120°C temperatūroje 30-60 minučių, kol suspensija išdžiūvo. sudaryti lydinio/PVA sluoksnį. Tada šablonas buvo perkeltas į vakuuminę orkaitę, veikiančią esant 100–500 μm (13,33–66,65 Pa) daliniam argono slėgiui. Mėginys kaitinamas iki maždaug 1100 o C ir palaikomas tokioje temperatūroje tol, kol baigsis dangos išsilydymas ant bandinio paviršiaus (maždaug nuo 2 iki 10 minučių). Tada mėginys buvo lėtai ir tolygiai atšaldomas, išlaikant argono atmosferą, kol temperatūra pasiekė maždaug 300 °C arba žemesnę, tada mėginys buvo išimtas iš krosnies ir leistas atvėsti iki aplinkos temperatūros (kaip čia vartojama, „aplinkos temperatūra“. “ yra „kambario temperatūros“ sinonimas, t. y. maždaug nuo 15 iki 35 o C). 3 pavyzdys. Mėginio padengimas dilimui atsparia danga vandenilio atmosferoje
Mėginys buvo padengtas dilimui atsparia danga, kaip nurodyta 2 pavyzdyje, išskyrus tai, kad jis buvo kaitinamas vakuuminėje krosnyje esant nedideliam vandenilio slėgiui (maždaug nuo 1 iki 2 psi (6895-13790 Pa). 4 pavyzdys Metalo paviršiaus terminis apdorojimas
Mėginys buvo padengtas nusidėvėjimui atsparia danga, kaip nurodyta 2 pavyzdyje. Tada mėginys buvo kaitinamas iki plieno pagrindo austenitinimo (kietėjimo) temperatūros (būtent 845 o C 1045 plieno atveju), tada atvėsinamas komerciškai prieinamoje gesinimo alyvoje. Tada mėginys buvo kaitinamas iki maždaug 275–300 °C temperatūros, kad būtų grūdintas martensitas, susidaręs gesinimo metu, ir leista atvėsti ore iki aplinkos temperatūros. 5 pavyzdys. Kombaino raspos veleno padengimas dilimui atsparia danga
Raspos veleno paviršius buvo padengtas dilimui atsparia danga, purškiant 2 lydinio suspensiją (1 lentelė, 1 pavyzdys) ant nuvalyto paviršiaus, o būtent, lydinio ir PVA tirpalo svorio santykis buvo 6,0:1. ir vandeniniame PVA tirpale buvo 5,0 % PVA, kad gautų 0600/0500 tipo suspensiją. Išdžiovinus emulsiją ant raspos veleno paviršiaus tokiu pat būdu, kaip ir 2 pavyzdyje, lydinys ant raspos veleno buvo išlydomas konvejerio tipo krosnyje vandenilio atmosferoje esant pertekliniam vandenilio slėgiui ir apie 1100 o C. Po dengimo apyrankės velenas buvo atšaldomas iki gesinimo temperatūros, kuri buvo parinkta pagal pagrindinę plieno rūšį, kaip aprašyta aukščiau 4 pavyzdyje, o po to atvėsinama prekyboje prieinamoje aušinimo alyvoje arba polimeriniame gesinimo tirpale. vidutinė, priklausomai nuo plieno rūšies. Sukietėjęs raspos velenas gali būti toliau termiškai apdorojamas, kaip nurodyta 4 pavyzdyje. 6 pavyzdys: vejapjovės peilio krašto padengimas dilimui atsparia danga
Vejapjovės peilis buvo sukietintas padengiant dilimui atsparią dangą pagal 2 pavyzdyje aprašytą procedūrą, išskyrus tai, kad vietoj 3 lydinio buvo naudojamas 1 lydinys (1 lentelė, 1 pavyzdys). Tada jis buvo termiškai apdorotas, kaip nurodyta 4 pavyzdyje. 7 Dėvėjimui atsparios dangos uždėjimas liejant žemės ūkio kombaino padavimo laikiklio korpusą, pagamintą iš kaliojo ketaus
Laikiklio korpuso paviršius buvo paruoštas dėvėjimui atsparios dangos padengimui, kaip parodyta 2 pavyzdyje. Tada ant kietinamos detalės paviršiaus buvo purškiamas 10 % vandeninis PVA tirpalas. Iš karto po to 4 lydinys (1 lentelė, 1 pavyzdys) buvo purškiamas ant paviršiaus, padengto PVA tirpalu, ir kūnas buvo kaitinamas priverstinio oro krosnyje iki maždaug 120 o C temperatūros, kol PVA jungties danga išdžiūvo, kad susidarytų lydinio sluoksnis / PVA. Nekietėjusios dalies plotas liko nepadengtas PVA rišikliu ir lydiniu. Reikėtų pažymėti, kad šiame antrajame šio išradimo metodo įgyvendinimo variante nereikia ruošti suspensijos prieš dedant lydinio miltelius. Tada korpusas buvo kaitinamas iki maždaug 1100 °C temperatūros, kad danga išsilydytų. Kaitinama konvejerio tipo krosnyje esant pertekliniam vandenilio slėgiui (maždaug 1–2 psi (6895–13790 Pa)), o laikiklio korpusas maždaug 2–5 minutes palaikomas maždaug 1065–1075 o C temperatūroje. Tada kūnas buvo patalpintas į austenitizuojančią druskos vonią, įkaitintą iki maždaug 275–325 °C temperatūros, ir šioje temperatūroje laikomas vonioje 4–6 valandas, kol baigsis medžiagos struktūrinė transformacija. Tada jis išimamas iš vonios ir atvėsinamas ore iki aplinkos temperatūros.
Reikalauti
1. Metalo paviršiaus grūdinimo su dilimui atsparia danga būdas, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad jį sudaro šios operacijos: a) gaunama daugiausia homogeniška polivinilo alkoholio ir kieto metalo lydinio, skirto lydymui, vandeninė suspensija, kurioje yra ne mažiau kaip 60 % geležies, smulkių miltelių pavidalo ir vienas ar daugiau priedų iš grupės, kurią sudaro disperguojančios medžiagos, deflokuliacinės medžiagos ir plastifikatoriai, be srauto; b) metalo paviršiaus padengimą vandenine suspensija; c) vandeninės suspensijos džiovinimą, kad ant metalo paviršiaus susidarytų sukietėjęs sluoksnis, skirtas kietam metalo lydiniui polivinilo alkoholio matricoje lydyti; d) metalo paviršiaus kaitinimas kieto metalo lydinio sluoksniu, skirtu lydyti polivinilo alkoholio matricoje iki lydinio lydymosi temperatūros apsauginės atmosferos sąlygomis esant nedideliam pertekliniam slėgiui, kol lydinys išsilydys ant paviršiaus. metalas; f) metalo paviršiaus atšaldymas su išlydyta armuojančia danga iki aplinkos temperatūros. 2. Būdas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad b) ir c) operacijos kartojamos bent vieną kartą. 3. Metodas pagal vieną iš pastraipų. 1 ir 2, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad lydinyje daugiausia yra vienas arba daugiau elementų, parinktų iš geležies, nikelio ir kobalto, ir du arba daugiau elementų, parinktų iš boro, anglies, chromo, molibdeno, mangano, volframo ir silicio. 4. Metodas pagal vieną iš pastraipų. 1-3, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad metalinis paviršius yra žemės ūkio padargo paviršius. 5. Metodas pagal vieną iš pastraipų. 1-4, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad lydinys kaitinamas iki lydymosi temperatūros argono atmosferos sąlygomis. 6. Metodas pagal vieną iš pastraipų. 1-5, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad lydinys kaitinamas iki lydymosi temperatūros vandenilio atmosferos sąlygomis. 7. Metalo paviršiaus grūdinimo su dilimui atsparia danga būdas, besiskiriantis tuo, kad apima šias operacijas: a) metalo paviršiaus padengimą vandeniniu polivinilo alkoholio tirpalu; b) daugiausia vienalyčio sluoksnio, skirto lydyti, paskirstymą iš kietųjų metalų lydinio smulkių miltelių pavidalu ant polivinilo alkoholio tirpalo dangos, atliekamą a) pakopoje prieš džiovinant polivinilo alkoholio tirpalą; c) vandeninės polivinilo alkoholio dangos džiovinimą, kad susidarytų sukietėjęs lydančio kietojo metalo lydinio sluoksnis, prijungtas prie metalo paviršiaus polivinilo alkoholio danga; d) metalo paviršiaus, padengto lydymui skirtu kietmetalų lydinio sluoksniu, surišto su metalo paviršiumi polivinilo alkoholio danga, kaitinimas iki lydinio lydymosi temperatūros apsauginėje atmosferoje, esant nedideliam slėgiui. perteklinis slėgis, kol lydinys ištirps ant metalo paviršiaus; e) metalo paviršiaus atšaldymas su išlydyta armuojančia danga iki aplinkos temperatūros. 8. Būdas pagal 7 punktą, besiskiriantis tuo, kad operacijos a), b) ir c) kartojamos bent vieną kartą. 9. Būdas pagal 7 punktą, besiskiriantis tuo, kad lydinyje yra mažiausiai apie 60 % geležies. 10. Metodas pagal vieną iš pastraipų. 7-9, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad naudojant miltelių purkštuvą gaunamas kietas metalo lydinys smulkių miltelių pavidalu. 11. Metodas pagal vieną iš pastraipų. 7-10, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad lydinyje daugiausia yra vienas arba daugiau elementų, parinktų iš geležies, nikelio ir kobalto, ir du arba daugiau elementų, parinktų iš boro, anglies, chromo, molibdeno, mangano, volframo ir silicio. 12. Metodas pagal vieną iš pastraipų. 7-11, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad metalinis paviršius yra žemės ūkio padargo paviršius. 13. Metodas pagal vieną iš pastraipų. 7-12, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad lydinys kaitinamas iki lydymosi temperatūros argono atmosferos sąlygomis. 14. Metodas pagal vieną iš pastraipų. 7-13, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad lydinys kaitinamas iki lydymosi temperatūros vandenilio atmosferos sąlygomis. 15. Suspensija metalo paviršiui grūdinti, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad joje yra kietųjų metalų lydinio, skirto lydyti smulkių miltelių, turinčių ne mažiau kaip apie 60 % geležies, pavidalu vandeniniame polivinilo alkoholio tirpale. 16. Suspensija pagal 15 punktą, besiskirianti tuo, kad lydinyje yra boro, anglies, chromo, geležies, mangano, nikelio ir silicio. 17. Suspensija pagal 15 arba 16 punktą, besiskirianti tuo, kad vidutinis lydinio dalelių dydis yra maždaug 200 akių arba mažesnis.
Antifrikcinės dangos padengimo metodas vidinių cilindrinių paviršių paviršiaus plastinei deformacijai // 2185270
Išradimas yra susijęs su mechaninės inžinerijos technologijos sritimi, ypač su antifrikcinių dangų dengimo būdais paviršiaus plastinės deformacijos metu, ir gali būti naudojamas didelio tikslumo vidinių cilindrinių paviršių, pavyzdžiui, skylių orlaivio sparnų konsolių užpakalinėse jungtyse, apdirbimui, vidiniai hidraulinių cilindrų paviršiai ir kt.
Išradimas yra susijęs su dengimo trinties-mechaniniu metodu sritimi ir gali būti naudojamas padengti vidinius ir išorinius cilindrinius paviršius, pavyzdžiui, vidaus degimo variklių kuro siurblių porų įdėklus ir stūmoklius arba guolių korpusus ir alkūninio veleno kakliukus. , arba stūmoklinės trinties kompresorių poros // 2170286
Pagrindinis principas, kuriuo grindžiamas metalų ir lydinių stiprumo padidėjimas, yra kliūčių, trukdančių dislokacijų judėjimui, kūrimas. Stiprinimas pasiekiamas termiškai apdorojant arba plastiškai deformuojant metalus ir lydinius dėl defektų tankio padidėjimo (žr. 1.16 pav.).
Karščio gydymas– terminio poveikio medžiagoms procesas, siekiant tikslingai keisti jų struktūrą ir savybes.
Galimybę sustiprinti lydinius termiškai apdorojant lemia tam tikros rūšies transformacijos, atsirandančios lydiniuose kietoje būsenoje. Šios transformacijos gali būti difuzinės ir nedifuzinės.
At be difuzijos transformacijos atomai juda labai mažais atstumais, ne daugiau kaip 1...2 kristalinės gardelės periodus. Virsmų greitis yra labai didelis ir gerokai viršija lydinių kaitinimo ir aušinimo greitį terminio apdorojimo metu, todėl kontroliuoti ar reguliuoti tokias transformacijas yra labai sunku arba neįmanoma. Transformacijos be difuzijos pavyzdys yra polimorfinė transformacija, pavyzdžiui, Fea ↔ Fe.
At difuzijos transformacijos atomai juda dideliais atstumais (iki kelių mm), virsmai vyksta lėtai (pavyzdžiui, toliau aprašyto azotinimo proceso trukmė siekia kelias dienas). Todėl šių transformacijų laipsnis gali būti reguliuojamas terminio apdorojimo metu keičiant šildymo ar vėsinimo greitį, temperatūrą ar laikymo laiką. Difuzinės transformacijos pavyzdys yra dalinis kieto tirpalo skilimas, kurio metu, sumažėjus vieno iš komponentų tirpumui, mažėjant temperatūrai, iš kieto tirpalo išsiskiria antrinė fazė (žr. 3.4). .4 ir 3.8 pav.).
Reikėtų nepamiršti, kad tam tikros formos ruošiniai, gauti atliekant formavimo operacijas (pavyzdžiui, pjovimą), yra grūdinami. Kad būtų lengviau atlikti tokias operacijas, metalas turi pasižymėti geromis technologinėmis savybėmis – mažu kietumu ir stiprumu, tai pasiekiama specialiais terminio apdorojimo būdais.
Kietėjimas termiškai apdorojant
Rekristalizacija
Šis grūdinimo būdas pagrįstas transformacijomis be difuzijos. Perkristalizavimo metu lydinių sutvirtinimas pasiekiamas dėl grūdelių išgryninimo, kuris vyksta polimorfinės transformacijos (kristalinės gardelės tipo pasikeitimo) metu lydinio kaitinimo ir aušinimo metu.
Panagrinėkime rekristalizavimo procesą „Fe – Cr“ sistemos lydinių pavyzdžiu (3.14 pav.). Diagramoje α yra kietas chromo tirpalas Fea; γ – kietas chromo tirpalas Fe. Šie kietieji tirpalai skiriasi kristalinės gardelės tipu: a-kietas tirpalas turi kubinę kūno centre esančią kristalinę gardelę; γ-kietas tirpalas – kubinis veido centre. Perkristalizacija galima lydiniuose, kuriuose chromo koncentracija yra mažesnė už projekcijoje nustatytą tašką A – A".
Panagrinėkime transformacijas, kurios vyksta kaitinant ir aušinant viename iš šių lydinių. Prieš grūdinimą lydinio (ruošinio) struktūra susideda iš stambių α-kieto tirpalo grūdelių (3.15 pav. A). Lydinio stiprumas šioje būsenoje yra mažas, nes grūdelių ribų ilgis, trukdantis dislokacijų judėjimui, yra mažas. Kai lydinys kaitinamas, stambiagrūdė struktūra išlaikoma iki galo 1 – polimorfinės transformacijos pradžios temperatūra (žr. 3.14 pav.). Esant aukštesnei nei taško temperatūrai 1
Ryžiai. 3.14. Fazių diagramos „Fe – Cr“ fragmentas
Ryžiai. 3.15.
A – V– šildymas; c – d – aušinimas
α-kietas tirpalas tampa nestabilus ir jo grūdelių ribose susidaro nauja fazė γ, kurios grūdelių dydžiai yra žymiai mažesni nei α-fazės grūdelių (3.15 pav.). 6). Toliau kylant temperatūrai (iki taško 2) γ fazės kiekis didėja dėl naujų smulkių grūdelių susidarymo. Taške 2 baigiasi polimorfinė α → γ transformacija, α fazė visiškai pakeičiama γ faze, kuri turi mažesnius grūdelius (3.15 pav. V).Šildymas virš taško 2 (iki taško 3) nekeičia lydinio fazinės sudėties, bet sukelia γ fazės grūdelių grubumą. Šiuo atžvilgiu, atliekant terminį apdorojimą, lydinys kaitinamas tik šiek tiek virš taško 2 (30...50 °C), kas garantuoja α → γ virsmo užbaigimą, tačiau nesukelia γ kieto tirpalo grūdelių dydžio padidėjimo.
Įkaitinus iki nurodytos temperatūros ir reikiamo laikymo laiko, lydinys atšaldomas. Aušinimas atliekamas lėtai, siekiant gauti pusiausvyros struktūrą ir sumažinti įtampą, atsirandančią fazių transformacijų metu. Atvėsus iki taško 2 atvirkštinė (γ → a) polimorfinė transformacija prasideda α fazių kristalitų, mažesnių nei pradinės γ fazės, γ kieto tirpalo grūdelių susidarymo (3.15 pav.). G). Kai temperatūra nukrenta iki taško 1 α-fazės kiekis didėja dėl naujų smulkių grūdelių atsiradimo. Taške 1 polimorfiniai virsmo galai, lydinio struktra, galutinai susidariusi dl dvigubos rekristalizacijos, susideda i smulkių α-kieto tirpalo grūdelių (3.15 pav., l)).
Taigi dėl terminio apdorojimo lydinio fazinė sudėtis nepasikeitė, tačiau pasikeitė jo struktūra - nuo stambiagrūdžio iki smulkiagrūdžio. Šio grūdinimo metodo išskirtinumas slypi tame, kad dėl grūdelių rafinavimo padidėja ne tik lydinio stiprumas, bet ir plastiškumas. Visi kiti metodai, kurie padidina lydinių stiprumą, tuo pačiu sumažina jų lankstumą.
Visiška rekristalizacija, t.y. α → γ ir γ → α transformacijos atitinkamai kaitinant ir aušinant per visą tūrį galimos tik lydiniuose, kurių chromo koncentracija ne didesnė kaip b"– taškinė projekcija b(žr. 3.14 pav.). Lydiniai, esantys diapazone b" – A", neįmanoma sustiprinti visame tūryje, nes kaitinant neįvyks visiška perkristalizacija, galima tik transformacija α → α + γ, taigi, tik dalinis stiprinimas.
Be nagrinėjamos fazių diagramos, lydiniuose, kurių fazių diagrama pateikta Fig. 3.16. Čia yra lydiniai, kuriuose yra komponentas IN prieš F gali būti stiprinamas per visą tūrį, gulint intervale F–D dalinai. Lydiniai, kurių sudėtyje yra komponentų IN daugiau D sutvirtinti neįmanoma, nes kaitinant jų struktūra nepasikeičia tol, kol neprasideda tirpimas.
