Metāla izstrādājuma virsmas slāņa nostiprināšanas uzdevums daudzos gadījumos ir diezgan aktuāls, jo lielākā daļa mašīnu detaļu un dažādu mehānismu darbojas ievērojamu mehānisko slodžu ietekmē. Šo problēmu var atrisināt gan ar aukstu rūdīšanu, gan ar aukstu rūdīšanu, kam, neskatoties uz to līdzību, joprojām ir zināmas atšķirības.

Aukstās rūdīšanas un aukstās rūdīšanas būtība

Metāla rūdīšana ir viens no metāla izstrādājuma rūdīšanas veidiem. Tas notiek plastiskās deformācijas dēļ, kurai šāds produkts tiek pakļauts temperatūrā, kas ir zemāka par pārkristalizācijas temperatūru. Deformācija aukstās sacietēšanas laikā izraisa izmaiņas gan metāla iekšējā struktūrā, gan fāzes sastāvā. Šādu kristāla režģa izmaiņu rezultātā parādās defekti, kas parādās uz deformētā izstrādājuma virsmas. Protams, šie procesi izraisa arī metāla mehānisko īpašību izmaiņas. Jo īpaši ar viņu notiek sekojošais:

• palielina cietību un izturību;
• samazinās elastība un stingrība, kā arī izturība pret pretējās zīmes deformācijām;
• izturība pret koroziju pasliktinās.

Sacietēšanas parādība, ja tā attiecas uz feromagnētiskiem materiāliem (piemēram, dzelzi), noved pie tā, ka metālā palielinās tāda parametra vērtība kā piespiedu spēks un samazinās tā magnētiskā caurlaidība. Ja darba rūdītais laukums izveidojies nelielas deformācijas rezultātā, tad materiālu raksturojošā atlikušā indukcija samazinās, bet, ja deformācijas pakāpe tiek palielināta, tad šī parametra vērtība strauji palielinās. Pie aukstās cietēšanas pozitīvajām sekām jāatzīmē, ka ar tās palīdzību ir iespējams būtiski uzlabot kaļamāku metālu veiktspējas raksturlielumus, kas lietošanas laikā rada būtisku berzi.

Sacietējušais slānis uz metāla izstrādājuma virsmas var veidoties vai nu apzināti, un tādā gadījumā šāds process ir noderīgs, vai netīšām, un tādā gadījumā tas tiek uzskatīts par kaitīgu. Visbiežāk netīša metāla izstrādājuma virsmas sacietēšana notiek griešanas laikā, kad no griezējinstrumenta apstrādājamajam metālam tiek pielikts ievērojams spiediens.

Stiprības palielināšanās noved pie tā, ka metāla virsma kļūst trauslāka, kas ir ļoti nevēlamas apstrādes sekas.

Ja aukstās rūdīšanas veidošanās var notikt gan apzinātas, gan neapzinātas darbības rezultātā, tad aukstā rūdīšana vienmēr tiek veikta speciāli un faktiski ir pilnvērtīga tehnoloģiska darbība, kuras mērķis ir metāla virsmas rūdīšana.

Aukstās sacietēšanas veidi

Ir divi galvenie aukstās sacietēšanas veidi, kas atšķiras ar procesiem, kas notiek tā veidošanās laikā materiālā. Ja fāzes izmaiņu rezultātā metālā veidojas jaunas fāzes, kurām raksturīgs atšķirīgs īpatnējais tilpums, tad šo parādību sauc par fāzes sacietēšanu. Ja izmaiņas, kas notika metāla kristāliskajā režģī, radās ārējo spēku ietekmē, tās sauc par deformācijas sacietēšanu.

Deformācijas rūdīšana savukārt var būt centrbēdzes lodīšu vai skrotis. Lai veiktu pirmā tipa auksto rūdīšanu, apstrādājamā virsma tiek ietriekta ar bumbiņām, kas sākotnēji atrodas speciāla loka iekšējās spraugās. Apmalei griežoties (kas tiek veikta pēc iespējas tuvāk apstrādājamai virsmai), lodītes centrbēdzes spēka ietekmē tiek izmestas uz tās perifēriju un iedarbojas uz detaļu. Sacietējuma veidošanās skrošu strūklas iekārtās rodas, iedarbojoties uz apstrādājamo virsmu granulu plūsmai, kas pārvietojas pa šādas iekārtas iekšējo kameru ar ātrumu līdz 70 m/s. Rūdīšanai kā tādas granulas var izmantot čuguna, tērauda vai keramikas lodītes, kuru diametrs var būt 0,4–2 mm.

Lai saprastu, kāpēc aukstā rūdīšana vai aukstā rūdīšana noved pie metāla sacietēšanas, ir jāsaprot procesi, kas notiek materiālā, veicot šādas procedūras. Aukstās plastiskās deformācijas laikā, kas rodas slodzes ietekmē, kuras lielums pārsniedz metāla tecēšanas robežu, tā iekšējā struktūrā rodas spriegumi. Tā rezultātā metāls tiks deformēts un paliks šādā stāvoklī pat pēc slodzes noņemšanas. Teces robeža kļūs lielāka, un tās vērtība atbildīs materiālā izveidoto spriegumu lielumam. Lai atkal deformētu šādu metālu, būs jāpieliek ievērojami lielāks spēks. Tādējādi metāls kļūs stiprāks vai, kā saka eksperti, nonāks smagi nostrādātā stāvoklī.

Metāla aukstās deformācijas laikā, kas rodas atbilstoša spiediena iedarbības rezultātā (procesā, piemēram, aukstuma sacietēšana), sāk kustēties dislokācijas, kas veido materiāla iekšējo struktūru. Pat viens kustīgu defektu līniju pāris, kas izveidots kristāla režģī, var izraisīt arvien vairāk līdzīgu vietu veidošanos, kas galu galā palielina materiāla tecēšanas robežu.

Metāla iekšējā struktūra, kad tā tiek deformēta aukstās sacietēšanas vai sacietēšanas laikā, tiek pakļauta nopietnas izmaiņas. Jo īpaši tiek izkropļota kristāla režģa konfigurācija un sakārtots nejauši orientētu kristālu telpiskais stāvoklis. Šī sakārtošana noved pie tā, ka kristālu asis, kurās tiem ir maksimālā izturība, atrodas deformācijas virzienā. Jo aktīvāka ir deformācija, jo vairāk kristālu ieņems līdzīgu telpisko stāvokli. Pastāv maldīgs uzskats, ka graudi, kas veido metāla iekšējo struktūru, tiek sasmalcināti, kad tas tiek deformēts. Faktiski tie ir tikai deformēti, un to virsmas laukums paliek nemainīgs.

No visa iepriekš minētā varam secināt, ka aukstās rūdīšanas vai aukstās rūdīšanas procesā mainās tērauda vai cita metāla kristāliskā struktūra, kā rezultātā materiāls kļūst cietāks un stiprāks, bet tajā pašā laikā trauslāks. Tādējādi apstrādāts tērauds ir materiāls, kas ir īpaši pakļauts plastiskai deformācijai, lai uzlabotu tā stiprības īpašības.

Rūdīšana un aprīkojums tam

Tērauda izstrādājumu aukstā rūdīšana ir īpaši svarīga gadījumos, kad nepieciešams paaugstināt to izturību pret virsmas plaisāšanu, kā arī novērst noguruma procesu rašanos tajā. Nozares, kurās auksti apstrādāti produkti ir sevi pierādījuši īpaši labi, ir lidmašīnu un automobiļu ražošana, naftas ražošana, naftas pārstrāde un celtniecība.

Metāla rūdīšanas metodes, piemēram, kontrolētā aukstā rūdīšana vai aukstā rūdīšana, var realizēt, izmantojot dažādas iekārtas, kuru kvalitāte un funkcionalitāte nosaka veikto darbību rezultātu. Tērauda vai citu sakausējumu izstrādājumu rūdīšanas iekārtas, kuras mūsdienās pārstāv visdažādākie modeļi, var būt vispārējas nozīmes vai īpašas - lai apstrādātu noteikta veida detaļas (bultskrūves, atsperes utt.).

Rūpnieciskā mērogā aukstā rūdīšanu veic automatizētās ierīcēs, kuru visi darbības režīmi tiek izveidoti un kontrolēti, izmantojot elektroniskās sistēmas. Jo īpaši šādās iekārtās tiek automātiski pielāgots gan apstrādes veikšanai izmantotā šāviena daudzums, gan padeves ātrums.

Rūdīšana, kurā tiek kontrolēts tā veidošanās process, tiek izmantota gadījumos, kad tērauda izstrādājumu nevar nostiprināt ar termisko apstrādi. Papildus aukstumam un aukstai rūdīšanai, metāla izstrādājuma virsmas slāņa stiprību var palielināt arī citas aukstās plastiskās deformācijas metodes. Tas jo īpaši ietver vilkšanu, rievošanu, auksto velmēšanu, skrošu strūklu utt.

Papildus tēraudam, kura oglekļa saturs nedrīkst pārsniegt 0,25%, šī sacietēšanas metode ir nepieciešama vara izstrādājumiem, kā arī dažiem alumīnija sakausējumiem. Arī nerūsējošā tērauda lente bieži tiek pakļauta aukstai sacietēšanai. Auksti apstrādāta lente tiek izmantota gadījumos, kad parastā nerūsējošā tērauda lente nespēj tikt galā ar uztveramajām slodzēm.

Sacietējumu, kas izveidojies uz metāla izstrādājuma virsmas, apstrādājot ar dažādām metodēm, var noņemt, kam tiek izmantota speciāla termiskā apstrāde. Veicot šo procedūru, metāla izstrādājums tiek uzkarsēts, kas noved pie tā, ka tā iekšējās struktūras atomi sāk kustēties aktīvāk. Rezultātā tas nonāk stabilākā stāvoklī.

Veicot tādu procesu kā rekristalizācijas atkausēšana, jāņem vērā metāla daļas sildīšanas pakāpe. Ja sildīšanas pakāpe ir nenozīmīga, tad metāla konstrukcijā tiek atbrīvoti otrā veida mikrospriegumi, un tā kristāla režģis ir daļēji deformēts. Palielinot sildīšanas intensitāti, sāks veidoties jauni graudi, kuru asis ir orientētas vienā telpiskā stāvoklī. Intensīvas karsēšanas rezultātā pilnībā izzūd deformēti graudi un veidojas tie, kuru asis ir orientētas vienā virzienā.

Ir arī tāda tehnoloģiska darbība kā iztaisnošana ar pīlingu, ar kuras palīdzību metāla vārpstu vai loksni nogādā sākotnējā stāvoklī. Lai veiktu šādu darbību, kuras mērķis ir novērst neatbilstības starp ģeometriskajiem parametriem un to nepieciešamajām vērtībām, nav nepieciešams izmantot īpašu mašīnu - to veic, izmantojot parasto āmuru un plakanu plāksni, uz kuras tiek uzlikta sagatave. Uzsitot ar šādu āmuru izstrādājumu, kura forma ir jākoriģē, uz tā virsmas veidojas sacietējis slānis, kas galu galā novedīs pie vajadzīgā rezultāta sasniegšanas.

CAURUĻU TĒRAUDA STIPRINĀŠANAS METODES

Elizaveta Vladimirovna Filipenko

students gr. 3 gadi, GBOU SPO SO "Pervouralsk Metallurgical College", Pervouralsk

E- pastu: cher - ev @ pastu . ru

Ščerbinina E.V.

skolotājs īpašais VKK disciplīnas, Pervouralsk vadītājs

Metalurģijas rūpniecība- viena no lielākajām tautsaimniecības nozarēm un pēc eksporta ieņēmumiem ir otrajā vietā aiz naftas un gāzes kompleksa.

Pēdējos gados Krievijas melnās metalurģijas attīstības līmenis ir ievērojami pieaudzis. Tas, pirmkārt, ir saistīts ar ievērojamiem finanšu investīciju apjomiem, kas novirzīti nozares lielāko uzņēmumu ražošanas modernizācijai.

Viena no galvenajām metalurģijas kompleksa nozarēm ir cauruļu ražošana.

Caurules rūpnieciski ražo no metāliem un sakausējumiem, organiskiem materiāliem (plastmasa, sveķi), betona, keramikas, stikla, koka un to maisījumiem.

Caurules izmanto dažādu nesēju transportēšanai, citu vadu izolēšanai vai grupēšanai. Metāla cauruli plaši izmanto celtniecībā, kā konstrukcijas profilu, mehānismos - kā vārpstu rotācijas pārvadīšanai utt.

Caurules klasificē pēc ražošanas metodes (velmētas bezšuvju, ekstrudētas, metinātas tērauda un liešanas).

Caurules, kas izgatavotas no dažādu šķiru tērauda, ​​tiek plaši izmantotas rūpniecībā.

Ir vairāki cauruļu tērauda sacietēšanas veidi, kurus plaši izmanto ražošanā:

1. Termomehāniskā apstrāde sastāv no austenīta plastiskās deformācijas, kam seko sacietēšana līdz martensītam un zema rūdīšana.

2. Virsmas sacietēšana sastāv no tērauda virsmas slāņa sildīšanas virs Ac 3 punkta ar sekojošu dzesēšanu, lai iegūtu augstu cietību un izturību detaļas virsmas slānī kombinācijā ar viskozu serdi. Sildīšanu sacietēšanai veic, izmantojot augstfrekvences strāvas, gāzes vai skābekļa-acetilēna degļu liesmu, kā arī lāzera starojumu.

3. Aukstā ārstēšana veic, lai palielinātu tērauda cietību, pārvēršot rūdīta tērauda austenītu par martensītu. To veic, atdzesējot tēraudu līdz zemākā martensīta punkta temperatūrai.

4. Virsmas sacietēšana ar plastisko deformāciju - Detaļas virsmas sacietēšana notiek aukstās deformācijas rezultātā, kas ļauj palielināt tās noguruma izturību.

5. Ķīmiski termiskā apstrāde - metālu termiskā apstrāde dažādās ķīmiski aktīvās vidēs, lai mainītu metāla virsmas slāņa ķīmisko sastāvu un struktūru, palielinot tā īpašības. Šīs apstrādes ietver cementēšanu, nitrokarburizācija nitrēšana, cianidēšana - mērķis: detaļas virsmas cietība, nodilumizturība un izturības robeža; difūzijas metalizācija (alitizācija, silikonēšana, hromēšana utt.) - mērķis: palielināt virsmas izturību pret koroziju, strādājot dažādās korozīvās vidēs.

Cauruļu tērauda stiprināšanai izmantotas novatoriskas metodes.

Kontrolēta ripināšana.

Šis ir tēraudu un sakausējumu augstas temperatūras termomehāniskās apstrādes procesa veids, kam raksturīgi regulēti, atkarībā no ķīmiskā sastāva, metāla sildīšanas apstākļi, procesa temperatūras un deformācijas parametri un noteikti metāla dzesēšanas režīmi dažādos posmos. plastmasas apstrādei.

Rezultātā: šī tehnoloģija ļauj iegūt optimālas gatavo velmētu izstrādājumu stiprības un stingrības īpašību kombinācijas, neizmantojot termisko apstrādi un ar mazāku leģējošo piedevu patēriņu.

Kontrolētās velmēšanas pamatprincips ir austenīta un līdz ar to ferīta graudu attīrīšana, kas vienlaikus palielina tērauda stiprību un stingrību.

Kontrolētai velmēšanai ir 3 cauruļu tērauda ražošanas posmi: deformācija austenīta pārkristalizācijas zonā, nekristalizējošā austenīta deformācija un deformācija divfāzu austenīta-ferīta reģionā. Pētījumi liecina, ka velmēšanas laikā apdares stendā temperatūrā, kas zemāka par Ar 3, mehāniskās īpašības ietekmē dislokācija, apakšstruktūras un faktūras nostiprināšanās. Galvenās atšķirības starp parasto un kontrolēto velmēšanu ir tādas, ka kontrolētā velmēšanā deformācijas joslas atdala austenīta graudus vairākos blokos. Katra bloka robeža ir ferīta graudu veidošanās avots. Rezultātā no vienāda izmēra austenīta graudiem kontrolētās velmēšanas laikā veidojas mazāki ferīta graudi nekā parastās karstās velmēšanas laikā, kad ferīta graudu veidošanās notiek pie austenīta graudu robežām. Turklāt ferīta kodolu veidošanās aktīvo centru skaita palielināšanās paātrina transformācijas procesu, kā rezultātā samazinās bainīta struktūras veidošanās iespējamība, kas tēraudam piešķir zemu stingrību. .

Velmēšanas praksē tiek veikti pasākumi, lai palielinātu detaļas izmēru precizitāti:

1) stingru statīvu izmantošana, kas nodrošina minimālas velmēšanas stenda elastīgās deformācijas;

2) apkures krāšņu konstrukcijas un apkures kvalitātes uzlabošana, ļaujot uzturēt vienmērīgu temperatūru visā sagataves un dažādu sagatavju šķērsgriezumā;

3) slokšņu optimālas dzesēšanas izmantošana, kompensējot ruļļu temperatūras paaugstināšanos apsildāmo sloksņu siltuma un plastiskās deformācijas laikā izdalītā siltuma ietekmē;

4) ruļļa darba virsmas cietības palielināšana;

5) vienmērīga metāla deformācija mērierīcēs un spiediena samazināšana velmēšanas laikā, izmantojot optimālus velmēšanas ruļļu kalibrācijas, izmantojot modernus velmēšanas gultņus un šķidruma berzi velmētavās, aprīkojot nepārtrauktas velmētavas ar pastāvīgām ierīcēm velmēto izstrādājumu starpstendu spriedzes kontrolei. utt.

1. attēls Shēma par deformācijas temperatūras ietekmi kontrolētas velmēšanas laikā uz austenīta graudu morfoloģiju un ferīta-perlīta struktūru zema oglekļa satura mikroleģētos tēraudos.

Zema oglekļa satura tēraudi ar sarežģītu rūdīšanu un heterofāzes struktūru, kas satur austenīta zemas temperatūras sadalīšanās produktus.

Tēraudiem, kuru struktūra satur daudzstūrainu ferītu, bainītu un mazas martensīta (atlikušā austenīta) saliņas, ir nepārtraukta stiepes diagramma bez ražas plato. Atšķirībā no tēraudiem ar ferīta-perlīta struktūru, tas var nodrošināt ievērojamu deformācijas sacietēšanu ražošanas procesā, atklājot caurules metāla stiprības pieaugumu salīdzinājumā ar apstrādājamo priekšmetu, kas paplašina šīs klases tēraudu izmantošanas iespējas. Ražas laukumu var samazināt un tendenci veidot gludu stiepes diagrammu var palielināt, aizstājot perlītu ar bainītu martensīta-wastenīta komponenta klātbūtnē. Jāņem vērā, ka lielā mērā konversijas koeficienta samazinājums ir saistīts ar makrolīmenī atlikušo spriegumu ietekmi. Šajā sakarā mikrostruktūras ietekme ir sarežģītāka, kas ir jāapsver atsevišķi. Loksnēs, kuru biezums ir līdz 12-15 mm, ražas plato var novērst, ja tiek ievērota šāda attiecība:

32,5 Mo + 10 (Mn + Cr) +2,5 Ni > 23

Diemžēl Krievijas metalurgi vēl nav pilnībā gatavi rūpnieciskai lokšņu un ruļļu ražošanai no šīs klases tēraudiem, savukārt pasaules cauruļvadu būvniecības praksē jau tiek izmantotas X100 un X120 precizitātes klases caurules.

Ir acīmredzams, ka jaunās paaudzes zemoglekļa tēraudi, kuru izturību nodrošina zemas temperatūras transformācijas produktu veidošanās, izceļas ar unikālu īpašību kopumu, salīdzinot ar ferīta-perlīta tēraudiem ar dispersiju un substrukturālo stiprinājumu. Ferīta-perlīta (zema perlīta) tēraudu īpašību līmeni lielā mērā nosaka ferīta nostiprināšanās pakāpe, ko rada apakšstruktūras izveidošana un karbidonitrīdu, galvenokārt vanādija, izdalīšanās tajā.

Secinājums.

Pēdējā laikā Krievijā ir vērojams stabils tērauda cauruļu ražošanas pieaugums. Atsevišķu veidu tērauda cauruļu patēriņš turpina iepriekšējo gadu tendences: samazinās maza un vidēja diametra metināto cauruļu patēriņš un palielinās ražošanā izmantoto liela diametra metināto cauruļu un bezšuvju eļļas kvalitātes cauruļu patēriņš. gāzes un naftas transportēšana; Bezšuvju caurules turpinās aizstāt ar metinātajām caurulēm, kuru ražošana jau sasniegusi 64% no kopējā cauruļu ražošanas apjoma.

Turpmākajos gados Krievijas ražotāji aktīvi modernizēs iekārtas, nodos jaunas jaudas augstas kvalitātes sagatavju ražošanai un starptautiskajiem standartiem atbilstošu cauruļu ražošanai.

Globālās Krievijas rūpniecības nākotne ir ārvalstu un iekšzemes tirgos. Ārējā tirgū līmenis jau sasniedz līdz 25% no valstī ražotajām caurulēm; Labas izredzes ir arī vietējā tirgū, ņemot vērā Krievijas vadošās pozīcijas naftas un gāzes rezervju jomā, lielos attālumus to transportēšanai un vairāku lielu cauruļvadu projektu īstenošanu.

Nepieciešamība palielināt tēraudu konstrukcijas izturību nosaka pāreju uz augstas precizitātes, zināšanu ietilpīgām metalurģijas tehnoloģijām. Augstas stiprības klašu caurulēm ir iespēja izmantot zema oglekļa satura tēraudus ar sarežģītu rūdīšanu un heterofāzes struktūru, kas satur austenīta zemas temperatūras sadalīšanās produktus un kontrolētas velmēšanas tehnoloģijas izmantošanu, kas ļauj iegūt optimālas stiprības un stingrības kombinācijas. gatavu velmējumu īpašības, neizmantojot termisko apstrādi un ar mazāku leģējošo piedevu patēriņu, ir acīmredzamas.

Lai apgūtu šādu produktu ražošanu, ir nepieciešams kvalitatīvi mainīt vietējo metalurģijas uzņēmumu galvenās jaudas, pamatojoties uz moderno tehnoloģiju izmantošanu, kuras tiek plaši izmantotas pasaules praksē.

Bibliogrāfija:

1. Ekonomikas informācijas aģentūra "Prime"

2. Analītiskais portāls “Cenu monitorings”

3. Bronfins B.M., Emeļjanovs A.A., Šveikins V.P. Divfāzu ferīta-martensīta tēraudi, kas stiprināti ar vanādija karbīdiem / Vanādija savienojumu ķīmija, tehnoloģija un pielietojums: IV Vissavienības konferences tēzes. Ņižņijtagila, 1982. 106. lpp.

4.Bronfins B.M., Emeļjanovs A.A., Šveikins V.P. Divfāzu ferīta-martensīta tēraudu substrukturālā sacietēšana // Metālu substrukturālā sacietēšana un difrakcijas izpētes metodes. Kijeva: Naukova Dumka. 1985. 133.-135.lpp.

5. Gračevs S.V., Barazs V.R., Bogatovs A.A., Šveikins V.P. Fiziskā metalurģija. Mācību grāmata augstskolām. Jekaterinburga. Ed. 2, pievienojiet. Un pareizi. Izdevniecība USTU-UPI, 2001, lpp. 534.

Galvenās metālu un sakausējumu stiprināšanas metodes ietver: sakausēšanu ar cietu šķīdumu veidošanos; plastiskā deformācija; izkliedēto izplūžu veidošana; sacietēšana ar termiskām metodēm; stiprināšana ar ķīmiski termiskām metodēm.

Stiprināšana ar leģēšanu

Labvēlīgas konstrukcijas veidošana un detaļu uzticama darbība nodrošina racionālu sakausēšanu, graudu rafinēšanu un uzlabotu metāla kvalitāti.

Stiprināšana sakausēšanas laikā palielinās proporcionāli leģējošā elementa koncentrācijai cietajā šķīdumā. Jāatceras, ka dažādiem sakausējuma elementiem ir ierobežota šķīdība sakausējuma galvenajās fāzēs un tas ir atkarīgs no komponentu atomu rādiusu relatīvās atšķirības. Dažādu veidu cieto šķīdumu veidošanos (aizstājēju, intersticiālu, sakārtotu, nesakārtotu utt.) rada dažādu dislokācijas veidojumu kombinācijas ar dažādām stiprības īpašībām.

Graudu rafinēšana tiek veikta ar leģēšanu un termisko apstrādi. Visefektīvākā struktūras uzlabošana tiek panākta ar augstas temperatūras termomehānisko apstrādi. Tas ietver austenīta plastisko deformāciju, kam seko pārvēršanās martensītā. Augstas temperatūras termomehāniskās apstrādes rezultātā tiek nodrošināta vislabvēlīgākā augstas stiprības kombinācija ar paaugstinātu elastību, stingrību un izturību pret lūzumiem. Stiprināšana palielinās, palielinoties izšķīdinātā leģējošā elementa koncentrācijai un palielinoties dzelzs un šī elementa atomu rādiusu starpībai. Visspēcīgāk palielinās lēni atdzesēta ferīta cietība (10.1. att.) Si, Mn, Ni ,.t.i., tiem elementiem, kuriem ir atšķirīgs Fe α kristāla režģis. Vājāka ietekme Mo, V un Cr , kuru režģi ir izomorfi Fe α . Sakausējuma tīrības paaugstināšana tiek panākta ar metalurģijas metodēm, atdalot sēra, fosfora, gāzveida elementu - skābekļa, ūdeņraža, slāpekļa kaitīgos piemaisījumus.

Ja tēraudā tiek ievadīti leģējošie elementi, kuru šķīdība dzelzs režģī var mainīties atkarībā no temperatūras, rodas efekts, t.s.dispersijas sacietēšana. Lai to izdarītu, ir nepieciešams iegūt pārsātinātu cietu šķīdumu ar paaugstinātu izšķīdinātā elementa koncentrāciju. Šāds ciets šķīdums nav līdzsvarots un mēdz sadalīties. Tiek saukts pārsātināta cieta šķīduma sadalīšanās process istabas temperatūrādabiska novecošanās. Ar nelielu apkurimākslīgā novecošana.

Novecošanas laikā elementa pārpalikums tiek atbrīvots no šķīdinātāja metāla kristāliskā režģa sīku daļiņu veidā, ko sauc.izkliedētā fāze.

Disperģētā fāze, vienmērīgi sadaloties cietā šķīdumā, izkropļo tā kristālisko režģi un maina sakausējuma mehāniskās īpašības. Cietības un stiprības palielināšanās tiek novērota tikai tad, ja tiek saglabāta izkliedētās fāzes un cietā šķīduma atomu-kristālu režģu saskaņotība (nepārtrauktība).

Dispersijas sacietēšana ir saistīta ar difūzijas procesiem, tāpēc novecošanās ilgums būtiski ietekmē dispersijas sacietēšanas efektu. Dispersijas rūdīšana kompleksā leģētā tēraudā ar vairākiem leģējošiem elementiem bieži izpaužas pavisam savādāk nekā tēraudā ar vienu leģējošo elementu. Papildu leģējošie elementi var palielināt vai samazināt galvenā elementa šķīdību, izraisot nokrišņu sacietēšanu un tādējādi palielināt vai samazināt materiāla cietināšanas efektu. Dispersijas rūdīšana pavada parasto tērauda termiskās apstrādes procesu un būtiski ietekmē tā īpašības. Stiprināšanas fāzes tēraudos var būt karbīdi, nitrīdi, starpmetālu savienojumi, ķīmiskie savienojumi utt.

Cietināšana ar plastisko deformāciju

Aukstās plastiskās deformācijas rezultātā mainās metāla īpašības: palielinās stiprība un elektriskā pretestība, samazinās elastība, blīvums un izturība pret koroziju. Šo fenomenu sauc sacietēšana un to var izmantot, lai mainītu metālisku materiālu īpašības. Jo spēcīgāk mainās auksti apstrādātā metāla īpašības, jo lielāka ir deformācijas pakāpe. Metāli tiek rūdīti intensīvāk deformācijas sākuma stadijā, un, palielinoties deformācijai, mehāniskās īpašības nedaudz mainās (1. att.). Palielinoties deformācijas pakāpei, tecēšanas robeža palielinās ātrāk nekā stiepes izturība. Stipri auksti rūdītiem metāliem tiek salīdzināti abi raksturlielumi, un pagarinājums kļūst vienāds ar nulli. Šo rūdīta metāla stāvokli sauc par ierobežojošo stāvokli; ja mēģināt turpināt deformāciju, var rasties metāla iznīcināšana. Rūdīšanas rezultātā iespējams palielināt cietību un stiepes izturību 1,5 3 reizes, bet tecēšanas robežu 3-7 reizes. Metāli ar fcc režģi tiek stiprināti spēcīgāk nekā metāli ar bcc režģi. No sakausējumiem ar fcc režģi stiprāk ir nostiprināti tie, kuros kraušanas defektu enerģija ir minimāla (austenīta tērauds un niķelis ir intensīvi rūdīti, bet alumīnijs ir tikai nedaudz nostiprināts)

Rīsi. 1. Mehānisko īpašību atkarība no deformācijas pakāpes

Cietināšana samazina metāla blīvumu atomu izkārtojuma traucējumu dēļ, palielinoties defektu blīvumam un veidojoties mikroporām. Blīvuma samazināšana tiek izmantota, lai palielinātu to detaļu izturību, kuras darbības laikā ir pakļautas mainīgai slodzei. Visizplatītākā aukstās plastmasas virsmas deformācijas metode ir skrotis. Tas sastāv no skrošu daļiņu ietekmes uz apstrādāto virsmu, kas tiek paātrināta centrbēdzes vai pneimatiskās skrošu strūklas ierīcēs. Šim nolūkam izmanto tērauda vai čuguna skrotis ar izmēru 0,5 2,0 mm. Detaļas virsmas apstrādes laiks nepārsniedz 2 3 minūtes, un virsmas slāņa biezums ir 0,2 0,4 mm robežās.

Virsmas sacietējušajā slānī palielinās kristāla režģa defektu blīvums, var mainīties graudu forma un orientācija. Virsmas slāņos tiek radīti spiedes spriegumi, kas kavē plaisu rašanos un attīstību. Strūklas strūklas var būt efektīvas dažāda sastāva tēraudiem un pēc dažādām termiskām apstrādēm (atlaidināšana, normalizēšana, rūdīšana, uzlabošana, karburēšana utt.).

Strūklas strūklas galvenais mērķis ir palielināt noguruma spēku. Šādai apstrādei tiek pakļautas atsperes, atsperes, zobrati, dažādas vārpstas utt. Īpaši efektīva ir detaļu ar skrošu strūklu ar filejām, rievām, neapstrādātas apstrādes pēdām un citiem sprieguma koncentratoriem. Salīdzinājumam 7.1. tabulā ir parādīti piemēri, kas palielina dažu mašīnu detaļu izturību pret noguruma bojājumiem.

1. tabula.

p/p	Daļas nosaukums	σ -1, MPa
		Pirms apstrādes	Pēc apstrādes
	Zobrats pēc sacietēšanas no tērauda 45
	Auto priekšējās piekares atsperes izgatavotas no 65G tērauda
	Dzinēja vārstu atsperes izgatavotas no 50HFA tērauda

Ja struktūras un īpašību izmaiņas plastiskās deformācijas rezultātā ir nevēlamas, tās var novērst ar sekojošu termisko apstrādi un rekristalizācijas atkvēlināšanu.

Stiprināšana ar termiskām metodēm

Temperatūras ietekme uz dažādiem materiāliem, lai mainītu to struktūru un īpašības, ir visizplatītākā rūdīšanas metode mūsdienu tehnoloģijās. Šo efektu var veikt biežāk pozitīvā temperatūrā, retāk negatīvā temperatūrā, un to var apvienot ar ķīmiskiem, deformācijas, magnētiskiem, elektriskiem un citiem procesiem.

Pēc klasifikācijas A.A. Bochvar, kura pamatā ir metāla fāzes un strukturālo transformāciju veidi, izšķir šādus termiskās apstrādes veidus:

Faktiskā termiskā apstrāde;

Termomehāniskā apstrāde;

Ķīmiski termiskā apstrāde

Faktiskā termiskā apstrādenodrošina tikai temperatūras ietekmi uz metālu vai sakausējumu. Kontrolēti strukturāli fāzes procesi tēraudā, kas nodrošina nepieciešamo fāzes un dislokācijas struktūru, notiek alotropijas klātbūtnes dēļ.

Termomehāniskā apstrāde(TMO) termisko efektu un plastiskās deformācijas kombinācija. TMT ļauj iegūt augstākas tērauda stiprības un stingrības-plastiskās īpašības nekā pēc parastās rūdīšanas un zemas rūdīšanas. Pozitīvais papildu efekts TMT laikā ir izskaidrojams ar austenīta iepriekšēju sacietēšanu plastiskās deformācijas laikā. Šīs sacietēšanas sekas tiek pārnestas uz martensītu sacietēšanas laikā radušos papildu dislokāciju veidā, kuras, pievienojot tām dislokācijām, kas rodas sekojošās martensīta transformācijas laikā, veido blīvāku dislokācijas struktūru. Tik augsts dislokācijas blīvums (līdz 10 13 cm -2 ) cietēšanas laikā nerada plaisas. Ir divu veidu termomehāniskā apstrāde: augstā temperatūrā (HTMT) un zemā temperatūrā (LTMT). HTMT laikā austenīts tiek deformēts temperatūrā virs A līnijas C3 līdz deformācijas pakāpei 20-30%. LTMT laikā pārdzesētais materiāls tiek deformēts līdz 400 600 0 Ar austenītu deformācijas pakāpe ir 75-90%.

Ķīmiski termiskā apstrāde(CTO) ķīmisko un termisko efektu kombinācija, lai mainītu detaļas virsmas slāņa sastāvu, struktūru un īpašības vajadzīgajā virzienā. Šajā gadījumā notiek metāla materiāla virsmas piesātinājums ar atbilstošo elementu ( C, N, B, Al, Cr, Si, Ti uc) difūzijas ceļā atomu stāvoklī no ārējās vides (cieta viela, gāze, tvaiki, šķidrums) augstā temperatūrā.

Ķīmiskās-termiskās apstrādes process sastāv no trim elementāriem posmiem:

Izkliedējošā elementa izolēšana atomu stāvoklī ārējā vidē notiekošo reakciju dēļ;

Izkliedējošā elementa atomu saskare ar tērauda izstrādājuma virsmu un to iekļūšana (izšķīšana) dzelzs režģī (adsorbcija);

Piesātinājuma elementa atomu difūzija dziļi metālā.

Virsmas sacietēšana

No virsmas sacietēšanas metodēm visplašāk tiek izmantota virsmas sacietēšana, lāzera apstrāde un sakausēšana ar elektrisko dzirksteļošanu.

Plkst virsmas sacietēšanaTikai virsējais slānis tiek nocietināts līdz noteiktam noteiktam dziļumam, savukārt produkta kodols paliek nesacietējis.

Virsmas rūdīšanas galvenais mērķis ir palielināt sagataves cietību, nodilumizturību un izturības robežu. Produkta kodols paliek viskozs un absorbē triecienslodzes. Virsmas sacietēšana tiek veikta, izmantojot vairākas metodes: apkure ar augstfrekvences strāvām; apkure

Virsmas sacietēšana tiek veikta, izmantojot vairākas metodes: karsēšana ar augstfrekvences strāvām (HFC); sildīšana ar gāzes liesmu.

Augstas frekvences sacietēšanu pirmo reizi ierosināja V.P. Rūdinot ar šo metodi, tērauda izstrādājums tiek ievietots induktora iekšpusē spirāles vai cilpas formā (2. att.). Augstfrekvences strāva tiek piegādāta no ģeneratora uz induktors. Strāvai ejot cauri induktors izstrādājuma virsmas slāņos, indukcijas dēļ rodas pretējā virziena strāva, sildot tēraudu.

Sakarā ar to, ka HDTV sildīšanas ātrums ir ievērojami augstāks par sildīšanas ātrumu krāsnī, fāzu pārvērtības tēraudā notiek augstākās temperatūrās un sildīšanas temperatūra dzēšanai palielinās. Piemēram, karsējot augstfrekvences ar ātrumu 400 °C/s, tērauda 40 sacietēšanas temperatūra no 840...860 °C paaugstinās līdz 930...980 °C. Pēc augstfrekvences tērauda karsēšanas līdz sacietēšanas temperatūrai produktu atdzesē ar ūdeni. Cietinot ar augstfrekvences siltumu, tiek iegūta ļoti izkliedēta martensīta kristālu struktūra, kas nodrošina lielāku tērauda cietību un stiprību nekā krāsns karsēšanas laikā.

Rīsi. 2. Apkures loks ar augstfrekvences strāvām: 1 daļa; 2 induktors; 3 magnētiskais lauks; es strāvas virziens induktorā; II strāvas virziens daļā

Ir šādas indukcijas karsēšanas sacietēšanas metodes:

Vienlaicīga visas virsmas sildīšana un dzesēšana; šo metodi izmanto izstrādājumiem ar mazu virsmu (pirksti, rullīši, aksiālie instrumenti);

Atsevišķu sekciju secīga sildīšana un dzesēšana: izmanto kloķvārpstas kakliņu rūdīšanai (secīga sildīšana un rūdīšana viens pēc otra), zobrati ar moduli vairāk nekā 6 (rūdīšana “zobu pie zoba”), sadales vārpstas izciļņi utt.

Nepārtraukti secīga apkure un dzesēšana. Metode tiek izmantota garu vārpstu, asu u.c. rūdīšanai. Izmantojot šo metodi, produkts pārvietojas attiecībā pret stacionāru induktors un dzesēšanas ierīci (smidzinātāju) vai otrādi. Salīdzinot ar pirmo metodi, liela uzstādītā ģeneratora jauda nav nepieciešama.

Plkst sacietēšana ar karsēšanu ar skābekļa gāzes degļa liesmu, kura temperatūra ir 2000...3000 °C, noteikts virsmas laukums ļoti ātri tiek uzkarsēts līdz sacietēšanas temperatūrai, pēc tam no speciāla dzesētāja uz šo vietu tiek virzīta ūdens straume. Pārvietojot degli attiecībā pret virsmu un vienlaikus dzesētāju, kas seko deglim, ir iespējams sacietēt lielu liela izmēra izstrādājumu virsmu.

Ievērojama siltuma daudzuma padeves dēļ izstrādājuma virsma ātri uzsilst līdz sacietēšanas temperatūrai, savukārt detaļas serdenim nav laika uzkarst. Sekojoša strauja dzesēšana nodrošina virsmas slāņa sacietēšanu. Kā degvielu izmanto acetilēnu, apgaismojumu un dabasgāzes, kā arī petroleju. Apkurei izmanto spraugas degļus (ar vienu spraugas formas caurumu) un vairāku liesmu degļus.

Sacietējušā slāņa biezums parasti ir 2 4 mm, un tā cietība ir 50 56 H.R.C. . Martensīts veidojas plānā virsmas slānī, un troosto-martensīts veidojas apakšslāņos. Cietēšana ar liesmu rada mazāku deformāciju nekā tilpuma sacietēšana un, pateicoties lielajam sildīšanas ātrumam, saglabā tīrāku virsmu.

Liesmas sacietēšanas procesu var viegli automatizēt un integrēt kopējā apstrādes plūsmā. Lielām detaļām šī cietēšanas metode bieži ir rentablāka nekā indukcijas cietināšana.

Esence lāzera sacietēšanasastāv no spēcīgas impulsa (vai nepārtrauktas) iedarbības uz īpaši augsta enerģijas blīvuma gaismas staru, kas izraisa momentānu virsmas uzkaršanu līdz augstām temperatūrām, kas pārsniedz metāla strukturālo fāzu transformāciju temperatūru un kušanas temperatūru. Ņemot vērā ārkārtīgi lielos dzesēšanas ātrumus, kas ir 10 100 reizes lielāki par dzesēšanas ātrumu rūdīšanas laikā, materiāla virsmā veidojas īpaši smalkgraudaina vai pat pseidoamorfa struktūra ar paaugstinātu cietību (20-30%). .

Lāzera apstrādes tehnoloģiskajiem procesiem ir vairākas nenoliedzamas priekšrocības salīdzinājumā ar citām virsmas sacietēšanas metodēm:

Lāzera stara pārvietošanas vienkāršība, ja cietinātajai virsmai nav mehāniska kontakta ar enerģijas trieciena avotu;

Dozētās enerģijas ietekmes iespēja;

Sacietēšanas procesa realizācijas iespēja vakuuma, gāzes un šķidruma vidē;

Plašs enerģētisko un kombinēto fizikālo un ķīmisko efektu klāsts uz rūdāmo virsmu.

Lāzera optiskie kvantu ģeneratori (OQG), kas ļauj radīt augstas enerģijas koncentrācijas elektromagnētisko starojumu.

Lāzeru izmantošana termiskai apstrādei ir balstīta uz gaismas enerģijas pārvēršanu siltumā. Augstā enerģijas koncentrācija optiskā kvantu ģeneratora gaismas plūsmā ļauj ļoti īsā laikā uzsildīt virsmu līdz termiskās apstrādes temperatūrai.

3. attēls. Kompozīcijas struktūras shēma lāzera termiskās apstrādes laikā

Lāzera apstrādes tehnoloģiskos procesus nosaka lāzera apstarošanas mijiedarbība ar materiālu un ir atkarīgi no apstrādājamo materiālu termofizikālajām un optiskajām īpašībām. Galvenie lāzera starojuma mijiedarbības posmi ar materiālu tiek reducēti līdz šādiem procesiem: gaismas plūsmas absorbcija ar elektroniem un enerģijas pārnešana uz cietās vielas kristālisko režģi, vielas karsēšana bez tās iznīcināšanas, vielas iznīcināšana. gaismas plūsmas ietekmes zona, iznīcināšanas produktu izkliede un dzesēšana pēc gaismas impulsa beigām. Paralēli šiem procesiem apstrādājamajā materiālā notiek aktīvās difūzijas un ķīmiskās reakcijas, kā arī fāzu pārvērtības, kas būtiski maina sākotnējo struktūru un ietekmē pašu lāzera starojuma mijiedarbību ar materiālu.

Rūdīta virsma ir salikta struktūra (3. att.):
1 - slānis ir izkausēta un ātri kristalizēta metāla zona, 2 - termiski ietekmēta zona, kurā visas struktūras izmaiņas notiek cietā stāvoklī. Tad tiek novērots pārejas slānis 3 un 4 - pamatmateriāls.

Lāzera termiskā apstrāde ļauj palielināt rūdītu materiālu cietību un nodilumizturību. Cietība ir atkarīga no oglekļa un sakausējuma elementu koncentrācijas stilā. Vidēji un ļoti leģēti oglekļa un instrumentu tēraudi ir labi rūdīti. Tēraudi ar zemu oglekļa saturu un augstas stiprības mazleģētie tēraudi lāzera apstrādes laikā ir slikti rūdīti. Lāzera termiskā apstrāde neietekmē tēraudu stiepes izturību un tecēšanas robežu.

Elektroparka sakausējums (ESA)attiecas uz sacietēšanas tehnoloģijām, kuru pamatā ir materiālu mijiedarbība ar ļoti koncentrētām enerģijas un vielas plūsmām. Stiprināta slāņa veidošanās notiek sarežģītu plazmas ķīmisko, termofizikālo un mehānisko termisko procesu rezultātā, kas tiek realizēti materiāla mikrolokālās mijiedarbības zonās ar vienu dzirksteļaizlādi.

ESA process ietver šādas darbības (4. attēls):

1. Pārpludināt. Kad elektrods-instruments noteiktā attālumā tuvojas rūdāmajai metāla virsmai, notiek impulsa elektriskā izlāde, kuras ilgums ir 10-6 …10 -3 Ar. Rezultātā uz anoda (leģējošā elektroda) un katoda (rūdītā daļa) virsmām veidojas lokāli elektriskās erozijas iznīcināšanas centri.

2. Elektriskā erozija. Tas atspoguļo sarežģītu iznīcināšanas procesu, tostarp kausēšanu, iztvaikošanu, termotrauslo iznīcināšanu un citus mehānismus. Leģējošā elektroda erodētajai masai ir pārmērīga pozitīvā izlāde, kas nonāk starpelektrodu telpā, tā izplūst uz katoda daļas virsmu, paātrinot un sildot anoda un katoda elektriskā lauka ietekmē.

4. attēls. Fizisko procesu shēma starpelektrodu spraugā elektriskās dzirksteles sakausēšanas laikā: a) kušanas stadija; b) elektriskā erozija; c) - fizikāli ķīmiskā mijiedarbība

5. attēls. Materiāla kompozīcijas struktūras shēma pēc elektriskās dzirksteles sakausēšanas: 1 plānslāņa vai vienlaidu veidojumu zona; 2 anoda un katoda materiālu maisījuma zona; 3 zona veidojas sakausējošo elektrodu elementu difūzijas dēļ katoda daļas pastiprinātajā matricā; 4 termiski ietekmētā zona vienmērīgi pārejot uz pamatmateriāla struktūru -5.

3. Fizikāli ķīmiskā mijiedarbība. Pārvietojoties anodiskā erozijas masa nonāk fizikālā un ķīmiskā mijiedarbībā ar starpelektrodu vidi un katoda daļas gaistošiem erozijas produktiem. Līdz nogulsnēšanās brīdim erodētās masas fragmenti nes elektrisko, kinētisko un termisko enerģiju, kas, mijiedarbojoties ar sacietējušo virsmu, izdalās lielas jaudas siltuma impulsa veidā. Pēc erodētās masas nogulsnēšanās sacietējusī virsma tiek pakļauta vibrācijas rakstura kontaktdeformācijas efektiem. Augstas koncentrācijas enerģētiskā ietekme stimulē ESA mikrometalurģiskos enerģijas un masas pārneses konvekcijas-difūzijas procesus.

Rūdītā virsma ir kompozītmateriāla struktūra (5. att.).

Augšējais slānis sastāv no plānslāņa “salas” jeb nepārtrauktiem veidojumiem, kas sastāv no anoda materiāla un starpelektrodu vides. Šī slāņa nepārtrauktība ir atkarīga no sacietēšanas režīmiem un apstākļiem. Zem virsējā slāņa ir zona, kas attēlo anoda un katoda materiālu maisījumu, kas veidojas jonu-plazmas un pilienu fāžu kondensācijas rezultātā uz stiprināmās virsmas. Tam seko slānis, kas veidojas sakausējuma elektrodu elementu difūzijas dēļ katoda daļas matricā, kas tiek stiprināta. Zem tās ir termiski ietekmēta zona, kas attēlo izejmateriāla pārveidotu struktūru ar izmainītu kristāliskās struktūras defektu blīvumu impulsu termisko efektu dēļ. Virzoties dziļāk, termiski ietekmētās zonas struktūra vienmērīgi pārveidojas par pamatmateriāla struktūru. Atkarībā no elektriskās dzirksteles sakausēšanas režīmiem katra slāņa sacietēšanas vērtība un pakāpe var atšķirties plašā diapazonā, taču termiski ietekmētajai zonai vienmēr ir vislielākais biezums, kas vairumā gadījumu nosaka virsmas ekspluatācijas īpašības.

ESA procesa galvenā enerģētiskā īpašība ir vienas dzirksteles izlādes enerģija, ko nosaka:

= , (1)

kur t un - vienas dzirksteles izlādes ilgums; U(t) un I(t ) spriegums un strāva impulsā.

Ciešas attiecības klātbūtne starp kristāliskās struktūras defektu blīvumu, modificētās struktūras difūzijas-adhezīvo aktivitāti un pārneses koeficientu ir pamats oriģinālu tehnoloģiju izstrādei stiprināšanas kvalitātes uzlabošanai ESA laikā. Tie jo īpaši ietver secīgu virsmas plastisko deformāciju kombināciju ar elektrisko sakausējumu ar dzirksteļošanu, kas ļauj palielināt leģētā pārklājuma biezumu līdz vairākām milimetru desmitdaļām, samazināt atlikušo spriegumu līmeni un stabilizēt struktūru, samazinot. porainība.

Tērauda cementēšana

Cementēšana Tērauda virsmas slāņa piesātināšanas procesu ar oglekli sauc. Ir divi galvenie karburizācijas veidi: cietais oglekli saturošs maisījums (karburatori) un gāze. Karburizācijas mērķis ir iegūt cietu nodilumizturīgu virsmu, kas tiek panākta, bagātinot virsmas slāni ar oglekli līdz koncentrācijai 0,8 1,2% un sekojošu cietināšanu ar zemu rūdīšanu. Cementēšana un sekojoša termiskā apstrāde vienlaikus palielina izturības robežu.

Karburizācijai parasti izmanto tēraudus ar zemu oglekļa saturu 0,1–0,18%. Lielizmēra detaļām izmanto tēraudus ar lielāku oglekļa saturu (0,2 0,3%). Šādu tēraudu izvēle ir nepieciešama, lai produkta kodols, kas karburizācijas laikā nav piesātināts ar oglekli, pēc sacietēšanas saglabātu augstu viskozitāti.

Karburizējot cietā karburiatorā, produkti tiek ievietoti kastēs un pārklāti ar kokogli. Sildot, ogleklis oglē savienojas ar skābekli gaisā, veidojot oglekļa monoksīdu, kas, savukārt, reaģē ar dzelzi, veidojot atomu oglekli. Šo aktīvo ogli absorbē austenīts un dziļi izkliedējas produktā. Lai paātrinātu cementēšanas procesu, kokoglēm (koksam) pievieno aktivatorus: bārija karbonātu (BaCO) 3 ) un sodas pelnu ( Na2CO3 ) 10 40 % no ogļu svara.

Priekš gāzes cementēšanaKā karburatoru izmanto dabasgāzi, šķidros ogļūdeņražus (petroleja, benzīnu utt.) vai kontrolētu atmosfēru. Sildot, veidojas atomu ogleklis:

2 CO CO 2 + C atoms

vai

CH42H2+C atoms; C Fe atoms (austenīts).

Gāzes karburēšana ir galvenais process masveida ražošanā, un cietā karburēšana tiek izmantota maza mēroga ražošanā.

Karburizācijas dziļums atkarībā no izstrādājuma mērķa un tērauda sastāva parasti ir 0,5-2,00 mm robežās.

Cementēšana tiek veikta pa 910 930 vai, lai paātrinātu procesu, pie 1000-1050. Palielinoties temperatūrai, laiks, kas nepieciešams, lai sasniegtu noteiktu cementēšanas dziļumu, samazinās. Tādējādi ar gāzes karburizāciju pie 920 °C 15 stundās tiek iegūts karbonizēts slānis, kura biezums ir 1,0 līdz 1,3 mm, bet pēc 8 stundām — pie 1000 °C. karburizācija.

Oglekļa koncentrācija produkta virsmas slānī parasti ir 0,8 x 1,0% un nesasniedz šķīdības robežu karburizācijas temperatūrā. Tāpēc acs Fe 3 C neveidojas karburizācijas temperatūrā, un virsmas slānis, tāpat kā kodols, ir austenīta stāvoklī. Pēc lēnas atdzesēšanas karburizētais slānis ar mainīgu oglekļa koncentrāciju sastāv no ferīta un cementīta, un to raksturo virkne struktūru, kas raksturīgas hipereutektoīdam, eitektoīdam un hipoeutektoīdam tēraudam (6. att.).

Cementēšana ir starpposma darbība, kuras mērķis ir bagātināt virsmas slāni ar oglekli. Nepieciešamā produkta virsmas slāņa sacietēšana tiek panākta, sacietējot pēc karburizācijas. Cietināšanai jānostiprina ne tikai virsmas slānis, bet arī jākoriģē pārkaršanas struktūra, kas rodas, ja tērauds tiek turēts daudzas stundas karburēšanas temperatūrā.

Rīsi. 6. Oglekļa koncentrācijas izmaiņas pa cementētā slāņa dziļumu (a) un nesacietējušā karburētā slāņa mikrostruktūras diagramma (b): 1 hipereutektoīds; 2 eitektoīds;
3 hipoeutektoīda zona

Pēc karburizācijas cietā karburatorā kritiskie produkti tiek pakļauti dubultai sacietēšanai, jo oglekļa saturs produkta serdē un virsmā ir atšķirīgs, un optimālā sildīšanas temperatūra sacietēšanai ir atkarīga no oglekļa satura tēraudā.

Pirmo sacietēšanu veic, karsējot līdz 850900°C (virs produkta serdes punkta A), lai notiktu pilnīga pārkristalizācija, uzlabojot austenīta graudus hipoeutektoīdā tēraudā. Oglekļa tēraudā zemā rūdīšanas dziļuma dēļ produkta kodols pēc pirmās sacietēšanas sastāv no ferīta un perlīta. Pirmās sacietēšanas vietā oglekļa tēraudam var piemērot normalizēšanu. Caurcietošā leģētā tērauda izstrādājuma kodols sastāv no martensīta ar zemu oglekļa saturu. Šī struktūra nodrošina palielinātu izturību un pietiekamu serdes viskozitāti.

Pēc pirmās sacietēšanas cementētais slānis ir pārkarsēts un satur palielinātu aizturētā austenīta daudzumu. Tāpēc tiek izmantota otrā rūdīšana no temperatūras 700×780°C, kas ir optimāla hipereutektoīdiem tēraudiem. Pēc otrās sacietēšanas virsmas slānis sastāv no smalki adatveida martensīta ar augstu oglekļa saturu un lodveida sekundārā karbīda ieslēgumiem.

Karburizējot ar gāzi, pēc produkta atdzesēšanas līdz 840×860 °C visbiežāk tiek izmantota viena rūdīšana ar karburēšanas karsēšanu.Cementētu izstrādājumu galīgā termiskās apstrādes operācija visos gadījumos ir zema rūdīšana pie 160 180 0 C un pārvēršot rūdītu martensītu virsmas slānī rūdītā martensītā, mazinot stresu.

Cementēšana tiek plaši izmantota mašīnbūvē, lai palielinātu izstrādājumu cietību un nodilumizturību, vienlaikus saglabājot to kodola augsto viskozitāti. Cietinātā karburētā slāņa īpatnējais tilpums ir lielāks par serdi, un tāpēc tajā rodas ievērojami spiedes spriegumi. Atlikušie spiedes spriegumi virsmas slānī, sasniedzot 400×500 MPa, palielina izstrādājuma noturības robežu.

Zems oglekļa saturs (0,08 x 0,25%) nodrošina augstu kodola viskozitāti. Karburizācijai tiek pakļauti augstas kvalitātes tēraudi 08, 10, 15 un 20 un leģētie tēraudi 12KhNZA, 18KhGT utt.

Oglekļa tērauda virsmas slāņa cietība ir 60 64 H.R.C. , un leģētam 58 61 H.R.C. ; cietības samazināšanās skaidrojama ar palielināta aizturētā austenīta daudzuma veidošanos.

Tērauda nitrēšana

Nitrēšana ir tērauda virsmas slāņa difūzijas piesātinājuma process ar slāpekli, kad to karsē amonjakā. Nitrēšana ievērojami palielina virsmas slāņa cietību, tā nodilumizturību, izturības robežu un izturību pret koroziju tādās vidēs kā atmosfērā, ūdenī, tvaikā utt. Nitrētā slāņa cietība ir ievērojami augstāka nekā rūdītam tēraudam, un tā tiek saglabāta, karsējot līdz augstām temperatūrām (500 550 0 C), savukārt cementētā slāņa, kam ir martensīta struktūra, cietība tiek saglabāta tikai līdz 200 225 0 C.

Pirms nitrēšanas detaļas tiek pakļautas sacietēšanai, augstai rūdīšanai (uzlabošanai) un apdarei. Pēc nitrēšanas detaļas tiek slīpētas vai pulētas.Tērauda izstrādājumu nitrēšana tiek veikta temperatūras diapazonā 500-620 0 C amonjakā, kas karsējot disociējas, piegādājot aktīvo atomu slāpekli:

NH3 → N + 3H.

Sistēmā F еN nitrīdēšanas temperatūrā var veidoties šādas fāzes: α-slāpekļa šķīdums dzelzē (slāpekļa ferīts), γ-slāpekļa šķīdums dzelz (slāpekļa austenīts), mainīga sastāva starpposma γ"-fāze ar f.c. režģi un starpproduktu ε -fāze ar ZS režģi un plašu homogenitātes diapazonu (no 8,1 līdz 11,1% N istabas temperatūrā Vispārīgā gadījumā nitrētā tērauda difūzijas slāņa struktūras veidošanās ir atkarīga no tērauda sastāva, no tērauda sastāva). temperatūra un sildīšanas ilgums, kā arī sildīšanas ilgums un dzesēšanas ātrums pēc nitridēšanas 590 ºС temperatūrā difūzijas slānis sastāv no trim fāzēm: ε, γ" (. Fe 4 N ), un α.

Nitrētu konstrukciju tēraudu augstu cietību un nodilumizturību nodrošina leģējošo elementu nitrīdi, kas būtiski ietekmē nitrētā slāņa dziļumu un virsmas cietību.Vislielākā virsmas cietība un nodilumizturība nitrēšanas laikā tiek sasniegta ar alumīniju papildus leģētiem hroma-molibdēna tēraudiem, kuru tipisks pārstāvis ir tērauds 38Х2МУА.

Nitrēšana palielina konstrukcijas tēraudu noguruma robežu, jo virsmas slānī veidojas atlikušie spriegumi.

Plāns ε fāzes slānis (0,01 × 0,03 mm) labi aizsargā vienkāršus oglekļa tēraudus ar oglekļa saturu no 0,1 līdz 1,0% no korozijas mitrā atmosfērā un citās vidēs.

Nitrokarburizācija

Tiek saukts tērauda vienlaicīgas piesātināšanas process ar oglekli un slāpekli gāzveida vidēnitrokarburizācija. Nitrokarburizācija tiek veikta zemākā temperatūrā (850 870 0 C) salīdzinājumā ar cementēšanu. Tas ir saistīts ar faktu, ka slāpeklis, iekļūstot tēraudā vienlaikus ar oglekli, pazemina cietā šķīduma pastāvēšanas temperatūru, pamatojoties uzγ-dzelzs un tādējādi veicina tērauda karburizāciju zemākā temperatūrā. Piesātinājuma temperatūras pazemināšana, nepalielinot procesa ilgumu, ļauj samazināt sagatavju deformāciju un samazināt krāsns aprīkojuma sildīšanu. Gandrīz tas pats aprīkojums tiek izmantots gāzes karburizācijai un nitrokarburizācijai.

Nitrokarburizācijai ieteicams izmantot kontrolētu endotermisko atmosfēru, kurai pievieno 3 15% neapstrādātas dabasgāzes un 2 10% NH 3 vai šahtas krāsns šķidrā karburizera gadījumā trietanolamīns(C2H5O)3N, kas tiek ievadīts darbvietā pilienu veidā.

Leģētie tēraudi ar saturu līdz 0,25% parasti tiek pakļauti nitrokarburizācijai. AR . Procesa ilgums ir 4-10 stundas Nitrokarburētā slāņa biezums ir 0,20,8 mm. Pēc nitrokarburizācijas seko sacietēšana vai tieši no krāsns ar dzesēšanu līdz 800 825 0 C vai pēc atkārtotas uzsildīšanas; Tiek izmantota arī pakāpju rūdīšana. Pēc sacietēšanas rūdīšana tiek veikta pie 160 180 0 C.

Optimālos piesātinājuma apstākļos nitrocentētā slāņa struktūrai jāsastāv no smalki kristāliska martensīta, neliela daudzuma mazu vienmērīgi izkliedētu karbonitrīdu un 25 30% aizturēta austenīta.

Slāņa cietība pēc rūdīšanas un zemas atlaidināšanas ir 58 64 HRC (5700 6900 HV ). Lielais aizturētā austenīta saturs nodrošina labu nolietojamību, piemēram, bezslīpētiem automašīnu pārnesumiem, kas nodrošina to klusumu. Maksimālie stiprības rādītāji tiek sasniegti tikai ar optimālu oglekļa un slāpekļa saturu konkrētam tēraudam uz nitrokarburējošā slāņa virsmas.

Pēdējos gados tiek izmantots zemas temperatūras nitrokarburizācijas process.

Nitrokarburizācija zemā temperatūrā tiek veikta pie 570 grādiem 0 C 0,5 3,0 stundas atmosfērā, kas satur 50% endogāzes (eksogas) un 50% amonjaka vai 50% propāna (metāna) un 50% amonjaka. Šīs apstrādes rezultātā uz tērauda virsmas veidojas plāns karbonitrīda slānis. Fe3(N,C) ar augstu nodilumizturību. Šāda slāņa cietība uz leģētajiem tēraudiem ir 5000 10000 H.V. . Zemas temperatūras nitrokarburizācija palielina produktu izturības robežu. Šis process ir ieteicams, lai aizstātu šķidro nitrīdēšanu izkausētajos cianīda sāļos.

Visiem šiem rūdīšanas termiskās apstrādes veidiem ir sava specifika un īpašības, un, kā likums, tie tiek izmantoti dažādās tehnoloģiskās operācijās tēraudu un sakausējumu termiskās apstrādes laikā.

Šis izgudrojums attiecas uz metodi cieta, nodilumizturīga pārklājuma uzklāšanai uz metāla virsmas, piemēram, uz instrumenta vai lauksaimniecības darbarīka metāla virsmas. Izgudrojuma mērķis ir izveidot nodilumizturīgu pārklājumu, kam ir vienmērīgs blīvums un kas pārsvarā nesatur ieslēgumus. Tiek piedāvāta metode, kas ietver pulverveida nodilumizturīga sakausējuma un polivinilspirta (PVA) šķīduma uzklāšanu. Alternatīvi, uz metāla virsmas var uzklāt PVA saites pārklājuma šķīdumu, kam seko pulverveida sakausējuma slānis. Pēc tam, kad PVA vircas vai saistvielas pārklājums ir izžāvēts ar atlikušo sauso sakausējuma pārklājuma slāni PVA matricā, metāla virsmu uzkarsē vakuumā, inertā gāzē vai ūdeņražā līdz sakausējuma kušanas temperatūrai. Metāla daļa ar izkausētu pārklājumu tiek pakļauta termiskai apstrādei, lai piešķirtu pamatmateriālam vēlamās mehāniskās īpašības. Šī izgudrojuma tehniskais rezultāts ir nodrošināt gludu, blīvu pārklājumu, kas nodrošina nodilumizturību un sacietē virsmu bez nemetāliskiem ieslēgumiem. 3 s. un 14 algas faili, 1 tabula.

Izgudrojuma pamatojums Šis izgudrojums attiecas uz metodi cieta, nodilumizturīga pārklājuma uzklāšanai uz metāla virsmas, piemēram, uz instrumenta vai lauksaimniecības darbarīka metāla virsmas. Metālu virsmas pārklāšana ar citu metālu vai metāla sakausējumu, lai uzlabotu izskatu, aizsargātu pret koroziju vai palielinātu nodilumizturību, ir plaši pazīstama metalurģijas jomā. Instrumentu, jo īpaši instrumentu griešanas šķautņu, pārklāšana ar cietu, nodilumizturīgu sakausējumu ir izplatīta prakse, īpaši lauksaimniecības iekārtu nozarē, un to bieži dēvē par "virsmas sacietēšanu" vai "virsmas sacietēšanu". Piemēram, skatīt ASV patentu Nr. 27852, kas izdots Alessi, ASV patents Nr. 5 027 878 ​​un 5 443 916, kas izdots Brady et al., un ASV patents 5 456 323. Virsmas sacietēšana bieži tiek veikta, izkausējot cietu pulverveida metāla sakausējumu uz metāla virsmas. Šī metode parasti ietver metāla virsmas pārklāšanu ar viendabīga sakausējuma pulvera ūdens suspensiju, kušanas pulveri, saistvielu un suspendējošo vielu; vircas žāvēšana, lai izveidotu cietu slāni, un metāla virsmas karsēšana līdz pietiekami augstai temperatūrai, lai sakausējums pie virsmas izkausētu. Flux ir paredzēts, lai aizsargātu sakausējumu no mijiedarbības ar gāzēm kausēšanas krāsns atmosfērā sakausējuma karsēšanas laikā. Suspensējošais līdzeklis palīdz iegūt viendabīgu suspensiju. Saistviela notur sakausējumu un kušņu pulverus vietā, kamēr sakausējuma suspensija tiek žāvēta uz metāla virsmas. Viena no šīs virsmas sacietēšanas metodes problēmām ir tāda, ka šķidrums, saistviela un suspendējošais līdzeklis, kas pievienots vircai, paliek izkausētajā pārklājumā kā nevēlami nemetāliski ieslēgumi un samazina efektīvā nodilumizturīgā pārklājuma daudzumu konkrētam pārklājuma biezumam. Šie ieslēgumi ir izkliedēti visā pārklājumā, kas palielina trauslumu un veicina pārklājuma materiāla šķelšanos, nevis iznīcināšanas, bet drīzāk abrazīvā nodiluma rezultātā, kā rezultātā notiek priekšlaicīga nodilums un samazinās pārklājuma kalpošanas laiks. Vēl viena problēma ar iepriekš zināmajām metodēm ir nevienmērīgais pārklājuma biezums. 1) Pārklājums ar suspensiju veicina tās plūsmu, kamēr tā ir mitra, pa vertikālām un slīpām virsmām, tādējādi veidojot nevienmērīgu pulvera sakausējuma sadalījumu. 2) Pārklājuma suspensijā izmantotais plūsmas/savienotāja maisījums izkūst pirms pulvera pārklājuma, un iegūtajam šķidrumam ir tendence pārvietot pulvera daļiņas pa vertikālām un slīpām virsmām un izraisīt nevienmērīgu sadalījumu, pirms pulvera sakausējums sāk kust. Japānas patents JP-A-60089503 piedāvā metodi nodilumizturīga materiāla ražošanai. Pulverveida abrazīvs materiāls, piemēram, sakausējums uz niķeļa vai kobalta bāzes, kas satur mazāk nekā 5% dzelzs, un organiskā saistviela, piemēram, polivinilspirts, tiek sajaukti, veidojot vircu, kas tiek pārklāta uz mašīnu daļu virsmas. Daļas tiek karsētas vakuumā vai neoksidējošā atmosfērā, lai izveidotu aglomerētu nodilumizturīga materiāla slāni, kas tiek savienots ar daļām caur difūzijas slāni. US patentā Nr. 3 310 870 ir atklāts niķeļa tērauda ražošanas process, kurā tiek izmantots niķeļa pulvera saturs saistvielā, piemēram, polivinilspirta šķīdumā, kas var saturēt dispersijas vai deflokulācijas līdzekli, lai izraisītu saistvielas veidošanos. izkliedēts vircā. Suspensiju uzklāj uz metāla pamatnes, izsmidzinot vai velmējot ar rullīti, žāvē, saķepina tēraudam neoksidējošā atmosfērā, pakļauj karstai sablīvēšanai un atdzesē. Eiropas patents EP-A-0459637 piedāvā metodi cietu sakausējumu saturoša pārklājuma uzklāšanai uz metāla vai keramikas priekšmeta. Karbīds satur tikai nelielu daudzumu dzelzs. To sajauc ar organisko saistvielu, piemēram, polivinilhlorīdu, un uzklāj uz objekta, iemērcot, izsmidzinot, velmējot vai izmantojot citas metodes. Pirmajā karsēšanas operācijā saistviela tiek sadalīta, un otrajā darbībā notiek blīvēšana augstā temperatūrā zem pārmērīga spiediena. US patents Nr. 4 175 163 piedāvā metodi nerūsējošā tērauda izstrādājuma pārklāšanai ar korozijizturīgu virsmas slāni. Metāla pulveri, kas satur galvenokārt hromu un niķeli, sajauc ar organisku šķīdinātāju, piemēram, polivinilspirta ūdens šķīdumu. Pēc maisījuma izsmidzināšanas uz produkta virsmas tas tiek karsēts ar augstfrekvences strāvām neoksidējošas atmosfēras apstākļos, piemēram, slāpeklis vai argons, kam jānodrošina difūzijas starpslāņa veidošanās materiālā starp virsmu. slāni un tērauda izstrādājumu. Šī izgudrojuma mērķis ir izveidot metodi metāla virsmas vienmērīgai nostiprināšanai ar nodilumizturīgu sakausējumu, būtībā bez nemetāliskiem ieslēgumiem. Otrs mērķis ir iegūt nodilumizturīgu sakausējuma suspensiju izmantošanai virsmas sacietēšanā. Izgudrojuma īss apraksts Šā izgudrojuma pirmais aspekts ir metode metāla virsmas sacietēšanai ar nodilumizturīgu pārklājumu. Metodes pirmais variants ietver šādas darbības: a) pārsvarā homogēnas ūdens suspensijas iegūšana no polivinilspirta un kausēšanai paredzēta cieta metāla sakausējuma, kas satur vismaz aptuveni 60% dzelzs, smalka pulvera un viena vai vairāku veidu veidā. piedevas no grupas, kas sastāv no disperģētājiem, deflokulācijas līdzekļiem un plastifikatoriem, bez kušanas; b) metāla virsmas pārklāšana ar ūdens suspensiju; c) ūdens suspensijas žāvēšana, lai uz metāla virsmas izveidotu sacietējušu slāni, kas paredzēts cieta metāla sakausējuma kausēšanai polivinilspirta matricā; d) metāla virsmas karsēšana ar cieto metālu sakausējuma slāni, kas jāizkausē polivinilspirta matricā līdz sakausējuma kušanas temperatūrai aizsargājošā atmosfērā ar spiedienu aptuveni 10 -4 Torr (1,33310 -2 Pa) līdz 2 psi. (13 ,79 kPa), līdz sakausējums izkūst uz metāla virsmas; f) metāla virsmas atdzesēšana ar izkusušo pastiprinošo pārklājumu līdz apkārtējās vides temperatūrai. Darbības b) un c) var atkārtot vienu vai vairākas reizes, lai izveidotu biezāku polivinilspirta sakausējuma/matricas pārklājuma slāni. Metāla virsmas cietināšanas metodes otrā versija ietver šādas darbības: a) metāla virsmas pārklāšana ar polivinilspirta ūdens šķīdumu; b) pārsvarā viendabīga kausēšanai paredzēta cieto metālu sakausējuma slāņa sadalīšana smalka pulvera veidā virs polivinilspirta šķīduma pārklājuma, kas veikta a) solī pirms polivinilspirta šķīduma žāvēšanas;
c) ūdens polivinilspirta pārklājuma žāvēšana, lai izveidotu sacietējušu kūstoša cietmetāla sakausējuma slāni, kas ar polivinilspirta pārklājumu piesaistīts metāla virsmai;
d) metāla virsmas, kas pārklāta ar kausējama cieto metālu sakausējuma slāni, kas savienota ar metāla virsmu ar polivinilspirta pārklājumu, karsēšana līdz sakausējuma kušanas temperatūrai aizsargatmosfērā ar spiedienu aptuveni 10 -4 Torr (1,33310 -2). Pa) līdz 2 psi (13,79 kPa), līdz sakausējums izkūst uz metāla virsmas;
f) metāla virsmas atdzesēšana ar izkusušo pastiprinošo pārklājumu līdz apkārtējās vides temperatūrai. A), b) un c) darbības var atkārtot vienu vai vairākas reizes, lai izveidotu sakausējuma slāņus, no kuriem katrs ir saistīts ar apakšējo slāni ar polivinilspirta pārklājumu, bet apakšējais slānis ir tieši saistīts ar metāla virsmu. Otrais šī izgudrojuma aspekts ir polivinilspirta ūdens suspensija, kas paredzēta cieta metāla sakausējuma, kas satur vismaz aptuveni 60% dzelzs, kausēšanai smalka pulvera veidā, ko izmanto metodes pirmajā iemiesojumā. Vēlams, lai sakausējuma vidējais daļiņu izmērs būtu aptuveni 200 acs (atbilst sietam ar 200 acīm un 25,4 mm garumā) vai mazāks. Nodilumizturīgiem pārklājumiem, kas tiek uzklāti saskaņā ar pašreizējām vircas pārklāšanas metodēm, lai sacietētu virsmu, ir vienāds blīvums un tie praktiski nesatur ieslēgumus, atšķirībā no vircas pārklājumiem, kas tiek uzklāti ar pazīstamām metodēm. Tāpēc pārklājumi saskaņā ar izgudrojumu ir mazāk trausli un izturīgāki nekā pārklājumi, kas tiek uzklāti ar pazīstamām metodēm. Detalizēts izgudrojuma apraksts
Plaši izmantota metode metālu, jo īpaši lauksaimniecības iekārtu, virsmu sacietēšanai ir ierosināta Alessi ASV patentā Re.27852 (šeit iekļauts ar atsauci). Šī metode ietver: a) ūdens suspensijas sagatavošanu no pulverveida cietā sakausējuma, saistvielas un plūsmas; b) suspensijas uzklāšana uz rūdāmās metāla daļas virsmas; c) ūdens atdalīšana no suspensijas zemā siltumā, lai uz metāla virsmas atstātu sausu sakausējuma, saistvielas un kušanas slāni, un d) visas metāla daļas karsēšana, vēlams līdz sakausējuma augstai kušanas temperatūrai, un veidojot cietējošu pārklājumu; cieši piestiprināts pie metāla virsmas detaļām. Izgudrojuma metode ir uzlabojums salīdzinājumā ar Alessi metodi un pašlaik izmantotajām metodēm, kas balstītas uz Alessi metodi, piemēram, ar nosaukumu "Dura-Face" US patentā Nr. 5,456,323 Saskaņā ar Alessi patentu kušanas un sakabes līdzekļa (kušanas/savienojuma aģenta) maisījums, ko izmanto pārklājuma suspensijas pagatavošanai, tiek izkausēts līdz šķidram stāvoklim ievērojami zemākā temperatūrā nekā suspensijā esošā sakausējuma pulvera kušanas temperatūra. Šķidrums/saistviela turpina pastāvēt kā šķidrums pat pulvera sakausējuma augstākā kušanas temperatūrā. Tomēr šķidrajai plūsmai/saistvielai nav laika pilnībā pacelties līdz izkausētā sakausējuma virsmai īsā kušanas laikā un pirms metāla sacietēšanas. Tāpēc plūsma/savienotājs paliek pārklājuma sakausējumā kā mazas nemetāliskas daļiņas, kas pazīstamas kā "ieslēgumi". Ieslēgumi ir salīdzinoši mīksti un trausli, tādējādi vājinot sakausējuma pārklājumu un samazinot tā nodilumizturību. Pat ja ir pietiekami daudz laika, lai šķidrās plūsmas/savienojošās vielas varētu pacelties uz virsmu caur izkausēta sakausējuma slāni, plūsma/savienotājs netiek noņemts no pārklājuma, bet ir daļa no pārklājuma augšējā slāņa. Turklāt, tā kā plūsmas/savienotāja kušanas temperatūra ir ievērojami zemāka nekā pārklājuma sakausējuma kušanas temperatūra, šķidrās plūsmas/savienojošā līdzekļa vides viskozitāte kļūst zema ilgi pirms sakausējuma kušanas temperatūras sasniegšanas. Šeit termins "kušana" tiek lietots, lai nozīmētu, ka sakausējuma smalkās daļiņas mīkstina un atsevišķās daļiņas izkūst un apvienojas, veidojot nepārtrauktu pārklājumu. Šķidrajai plūsmas/savienotāja videi ir tendence viegli plūst lejup pa slīpām virsmām, nesot sev līdzi dažas pulverveida sakausējuma daļiņas, pirms notiek pulverveida sakausējuma kušana. Tādējādi kušanas/saistvielas kušana rada nevienmērīgu sacietējušā pārklājuma biezumu, kas izraisa sakausējuma pārklājuma nodiluma īpašību pasliktināšanos. Metodes saskaņā ar izgudrojumu pirmajā iemiesojumā polivinilspirta (PVS) ūdens šķīdums tiek izmantots kā saistviela sakausējuma ūdens suspensijā bez plūsmas. Sildot, PVS neizkūst līdz termoplastiskam stāvoklim, bet sadalās temperatūrā virs 150 o C ūdens zuduma dēļ no divām blakus esošām hidroksilgrupām. Kad sakausējuma/PVA pārklājums tiek uzkarsēts līdz sakausējuma kušanas temperatūrai, PVS gandrīz pilnībā iztvaiko no pārklājuma, atstājot aiz sevis tīru sakausējuma pulvera daļiņu aglomerātu ar pietiekamu kohēzijas spēku, kas kūst, veidojot tīru, blīvu, bez iekļaušanas. pārklājums. Tomēr, tā kā PVS sadalās un iztvaiko temperatūrā, kas ir krietni zemāka par virsmu stiprinošā pulvera sakausējuma kušanas temperatūru, tas nepasargā sakausējumu, kad tas sasilst līdz kušanas temperatūrai no ķīmiskās mijiedarbības ar atmosfēras gāzēm, piemēram, skābekli, slāpekli un oglekļa dioksīdu. . Šāda aizsardzība ir plūsmas materiāla funkcija, kas apzināti nav iekļauta izgudrojuma metodē. Tāpēc sildīšanas, kausēšanas un dzesēšanas procesā ir vēlams izmantot aizsargatmosfēru, ja sakausējums ir pakļauts mijiedarbībai ar gaisu paaugstinātā temperatūrā. Laboratorijas apstākļos un maziem ražošanas apjomiem sakausējumu ir ērti izkausēt krāsnī augstā vakuumā (apmēram 10 -4 Torr vai 1,33310 -2 Pa), efektīvi noņemot atmosfēras gāzes. Ir pieļaujams arī darbināt krāsni ar zemu inertas gāzes spiedienu (100–200 µm [Hg] = 13,33–26,7 Pa/m2), piemēram, argonu vai hēliju. Slāpekli var izmantot arī zemā spiedienā, lai gan ne ar tādām pašām priekšrocībām kā argons vai citas inertas gāzes. Tomēr darbība augstā vakuumā un zemā inertās gāzes spiedienā vakuuma krāsnī ražošanas apstākļos ir salīdzinoši dārga un zema produktivitāte. Inertās gāzes, t.i., argons un hēlijs, tikai pie augstākā atmosfēras spiediena un reducējošās gāzes, piemēram, ūdeņradis, arī tikai augstākā atmosfēras spiedienā, var izmantot kā aizsargatmosfēru kausēšanas procesā ar pieņemamu ražošanas ātrumu. Ūdeņradim, jo ​​tas ir lētāks nekā argonu vai hēliju, priekšroka tiek dota kā aizsargatmosfēra lieliem ražošanas apjomiem. Krāsnis, kas izmanto ūdeņradi kā aizsargatmosfēru, ir zināmas metalurģijas jomā un ir pieejamas tirdzniecībā. Šajā izgudrojumā izmantoto suspensiju sagatavo, rūpīgi sajaucot stiegrojuma sakausējuma pulveri ar PVS savienojošā līdzekļa šķīdumu, lai iegūtu vēlamo sakausējuma un savienojošā līdzekļa šķīduma svara attiecību. Šeit aprakstītās suspensijas kompozīcijas tiek identificētas, izmantojot astoņu ciparu kodu. Piemēram, vircai "0550/0750" pirmie četri cipari "0550" norāda sakausējuma pulvera un PVS šķīduma svara attiecību 5,5 pret 1, bet pēdējie četri cipari "0750" norāda uz 7,5 svara attiecību sakausējuma pulveris līdz PVA šķīdumam. % PVS ūdens šķīdums kā saistviela. Šis apzīmējums pieņem, ka decimālpunkts (komats) atrodas katras četru ciparu grupas vidū. Tādējādi "1075/1025" nozīmē sakausējuma un PVS attiecību 10,75 pret 1, un PVS ūdens šķīdums satur 10,25 masas% PVS ūdenī. Metalurģijas jomas speciālisti sapratīs, ka, lai iegūtu viendabīgu nodilumizturīgu pārklājumu, rūdāmā metāla virsmai jābūt juvenīli tīrai metāla virsmai, bez oksīdiem. Pirms šeit aprakstīto rūdīšanas metožu izmantošanas vēlams sagatavot rūdāmā metāla virsmu, notīrot to līdz metāliskam spīdumam. Vēlams, lai metāla virsmu varētu sagatavot cietējošā pārklājuma uzklāšanai, mazgājot ar karstu mazgāšanas līdzekli un pēc tam apstrādājot ar smilšu strūklu. Vēlams, lai smilšu strūklas daļiņu izmēri svārstās no aptuveni 80 līdz 120 acīm. Ja ir jāpārklāj tikai dažas daļas, oksīdus no virsmas var noņemt, slīpējot ar smalku abrazīvu drānu uz papīra vai auduma pamata, piemēram, abrazīvu papīru uz papīra vai auduma ar abrazīvo izmēru 120 [siets]. Abrazīvs materiāls ir vēlams jebkurš ciets pulveris ar asām malām, piemēram, alumīnija oksīds, "tērauda abrazīvs materiāls" un daudzi citi komerciāli pieejami abrazīvi. Metodes saskaņā ar izgudrojumu pirmajā iemiesojumā vēlamā procedūra suspensijas uzklāšanai uz pārklājamās metāla virsmas ir atkarīga no metāla daļas, kurai ir metāla virsma, formas un izmēra, kā arī no sakausējuma attiecības. un PVA savienojošā aģenta koncentrācija šķīdumā. Parasti pārklājuma suspensiju uzklāj, izlejot, ar suku vai izsmidzinot uz pārklājamās metāla virsmas, vai arī daļu ar aizsargājamo metāla virsmu var iegremdēt suspensijā. Šī procedūra ir piemērota salīdzinoši plāniem pārklājumiem, piemēram, līdz aptuveni 0,030 collām (0,75 mm), tomēr dažreiz ir grūti iegūt un uzturēt vienmērīgu pārklājuma biezumu. Vēlams, lai sakausējuma attiecība pret PVS šķīdumu šajā procedūrā būtu no aptuveni 4:1 līdz 8:1 un lai PVS koncentrācija šķīdumā būtu aptuveni no 1 līdz 15 masas daļām. % PVA. Piemēram, šai procedūrai ir piemērotas 0500/0500, 0600/0150, 0700/0150, 0500/0750, 0600/0750 vai līdzīgas suspensijas. Smidzināšanas pārklājumam nepieciešams, lai vircai būtu zems sakausējuma daļiņu nosēšanās ātrums. Saskaņā ar Stoksa likumu pulvera daļiņas nosēšanās gala ātrums (t.i., ātrums bez paātrinājuma) "Vt" caur šķidruma kolonnu ir tieši proporcionāls daļiņas rādiusa "r" kvadrātam, kas pieņemts kā sfērisks, un apgriezti proporcionāls šķidrās vides viskozitātei, t.i. Vt r 2 /. Tāpēc, jo mazāks ir pulvera sakausējuma daļiņas izmērs (izteikts acs) un jo lielāka ir savienojošā līdzekļa viskozitāte, jo mazāks ir pulvera sakausējuma daļiņu nosēšanās ātrums. Rādiusa lielumam, jo ​​tas ir kvadrātveida, ir spēcīgāka ietekme uz nosēšanās ātrumu nekā viskozitāte. Piemēram, daļiņu rādiuss 200 un 325 acs ir attiecīgi 75 un 45 µm, un 5 un 7,5% PVS šķīdumu viskozitāte ir 15 mPas un 70 mPas. Vt vērtība 325 acs daļiņai ar 7,5% PVA kā sakabes līdzekli tad būs 13 reizes mazāka nekā 200 acu daļiņai ar 5,0% PVA šķīdumu. Tādējādi nosēšanās ātrumu var kontrolēt, pareizi izvēloties savienojošā līdzekļa koncentrācijas un pulvera daļiņu izmēra kombināciju. Piemēram, sakausējuma pulvera daļiņu nogulsnēšanās nesajauktā 0500/0750 suspensijā ar mīnus 200 acs pulvera ir niecīga pēc 20 minūtēm. Lielāka sakabes līdzekļa koncentrācija, piemēram, 10% (savienojošā līdzekļa viskozitāte 250 mPas), vēl vairāk samazinās nostādināšanas ātrumu, tomēr attiecīgi liels suspensijas viskozitātes pieaugums padarīs suspensiju nederīgu izsmidzināšanai. Tomēr augstas viskozitātes suspensiju var izmantot citām uzklāšanas procedūrām, piem. pastas vai lentes veidā, kas aprakstītas tālāk. Biezu suspensiju sastāvi, t.i. Ja sakausējuma un PVS šķīduma attiecība ir augsta, tos var uzklāt kā pastas uz ūdens bāzes vai velmēt lentēs, lai uzklātu uz metāla virsmām, taču parasti ir nepieciešamas īpašas piedevas, lai tās darbotos kā disperģētāji, deflokulācijas līdzekļi un plastifikatori. Šādām procedūrām vēlamā sakausējuma svara attiecība pret PVS šķīdumu ir diapazonā no aptuveni 8:1 līdz 15:1, un PVS koncentrācija šķīdumā ir no aptuveni 6 līdz 15 masas %. Tipiski biezu suspensiju piemēri ir 1000/1000, 1200/1500 un 1500/1200. Biezām suspensijām var izmantot pastas un lentes uzklāšanas metodes. Tomēr šīs procedūras ir grūti izmantot augstas caurlaidības ražošanas vidēs. Ja ir nepieciešami biezi pārklājumi, uzticama un ekonomiski izdevīga alternatīva pastām un lentēm ir vairāku pārklājumu procedūra, kas nodrošina vienmērīgu vircas pārklājuma biezumu pat uz lielām virsmām. Vēlamo biezumu var sasniegt, atkārtoti izsmidzinot, mijas ar žāvēšanas cikliem. Žāvēšanu var veikt temperatūrā no aptuveni 80 līdz 120 o C krāsnī ar piespiedu gaisa cirkulāciju. Suspensija 0500/0750 ir īpaši piemērota šai metodei, lai gan var izmantot arī citus preparātus. Izgudrojuma metode ir īpaši piemērota to tērauda detaļu virsmu rūdīšanai, kuras ir pakļautas lielam triecienam, korozijai un abrazīviem nodilumiem, ieskaitot, bet ne tikai, instrumentus (īpaši instrumentu griešanas malas), gultņus, virzuļus, kloķvārpstas, zobratus, mašīnu. daļas, šaujamieroči, lauksaimniecības instrumenti un ķirurģiskie instrumenti. Šo metodi var izmantot kaļamā čuguna un pelēkā čuguna virsmas pārklāšanai, ko bieži izmanto detaļu, piemēram, dzinēja cilindru bloku un korpusu, liešanai. Sakausējumu var izkausēt uz čuguna daļas virsmas temperatūrā, kas ir tikai nedaudz zemāka par čuguna daļas kušanas temperatūru. Turklāt izgudrojuma metodes var izmantot krāsaino metālu un sakausējumu pārklāšanai ar nosacījumu, ka cietējošais sakausējums ir saderīgs ar pārklājamā metāla virsmu un cietējošā sakausējuma kušanas temperatūra ir ievērojami zemāka par kušanas temperatūru. tā metāla temperatūra, kuras virsma tiek rūdīta. Turklāt, izmantojot šī izgudrojuma otro iemiesojumu, metāla virsmu var pārklāt ar PVS ūdens šķīdumu (apmēram 1 līdz 15 masas % PVA), veidojot savienojošu pārklājumu, kam seko sausā pulvera sakausējuma izkliedēšana pa pārklājumu no PVA saistvielas šķīdumu, kamēr tas vēl ir slapjš, vēlams, izmantojot pulvera smidzināšanas ierīci. Vēlams, lai uz metāla virsmas tiktu uzklāts gan PVS ūdens šķīdums, gan sakausējuma pulveris. Pēc tam PVA saistvielas šķīdumu žāvē, lai savienotu cietā sakausējuma pulvera slāni ar PVA pārklājuma virsmu. Ir iespējams iegūt vairākus pulverveida sakausējuma slāņus, secīgi uzklājot PVS šķīduma pārklājumu un pulverveida sakausējuma slāņus un secīgi izžāvējot PVS šķīduma pārklājumu, kas savieno pulverveida sakausējuma slāni, pirms tiek uzklāts nākamais PVS pārklājums. Šī opcija novērš pulvera nogulsnēšanās problēmas suspensijā un vircas noteci biezu pārklājumu klātbūtnē. Turklāt šī opcija ir labi piemērota augstas caurlaidības ražošanai. Metāla termiskā apstrāde, lai mainītu vai uzlabotu tā īpašības, ir labi zināma un plaši izmantota metalurģijas jomā, skatīt Heat Treating Hand book, ASM International, Metals Park, OH (1991). Termiskās apstrādes process ietver būtībā vienmērīgu metāla karsēšanu līdz tā austenitizācijas (sacietēšanas) temperatūrai, pēc tam ātru dzesēšanu, t.i. rūdīšana, rūdīšanas vidē, piemēram, ūdenī, dzesēšanas eļļā vai polimēra dzesēšanas vidē, vai pat gaisā. Metāla detaļu, kuras virsma ir sacietējusi ar izgudrojuma metodi, var termiski apstrādāt, pēc pārklājuma sakausējuma izkausēšanas to noņemot no krāsns, lēnām atdzesējot līdz metāla rūdīšanas temperatūrai un pēc tam ātri iegremdējot piemērotā rūdīšanas vidē. Alternatīvi, metāla daļu ar iepriekš sacietētu virsmu var termiski apstrādāt, karsējot līdz sacietēšanas temperatūrai un ātri atdzesējot. Kā saistviela PVS, atšķirībā no nozarē zināmām kušām/savienojošām vielām, nekūst, veidojot šķidrumu pirms pārklājuma kausēšanas vai tās laikā, un tāpēc neļauj pulvera pārklājumam "migrēt" pirms pulvera kušanas sākuma. . Šī PVA īpašība ļauj nodrošināt, ka izkausētā pārklājuma galīgais biezums atbilst sākotnējam vircas pārklājuma biezumam jebkurā pārklājuma vietā. Suspensijas pārklājumos līdz 0,040 collu (1,016 mm) biezumā, kas izkausēts uz vertikālas tērauda virsmas, pulvermetāla pārvietošanās netiek konstatēta pirms kausēšanas vai kausēšanas procesa laikā. Pārklājums līdz 0,060 collu (1,54 mm) biezumam uz 60° slīpas virsmas arī neuzrāda metāla pilēšanu. Tādējādi PVS kā savienojošais līdzeklis samazina problēmas, kas saistītas ar pārklājuma neviendabīgumu, kas raksturīgs šajā jomā zināmajām stiprināšanas metodēm. US patents Nr. 5 027 878 ​​izmanto PVS kā iztvaikošanas modeli liešanā vai EPC procesā kā līdzekli, lai aizturētu keramikas daļiņas, piemēram, metāla karbīda daļiņas, nevis polimēru, ko pēc tam ievieto smilšu veidnē, kurā izkusis. tiek uzliets dzelzs. Tomēr ASV patentā Nr. 5 027 878 ​​ir teikts, ka keramikas daļiņām, kas piesūcinātas ar čugunu, nav jākausē uz metāla virsmas, kā sakausējuma daļiņām izgudrojuma metodē. US patents Nr. 5 027 878 ​​turklāt norāda, ka keramikas daļiņu izmērs ir vēlams aptuveni 30 acs; vēl labāk, apmēram 100 acs, savukārt šī izgudrojuma sakausējuma daļiņu izmērs ir vēlams aptuveni 200 acs vai mazāks. PVS, ko šajā izgudrojumā izmanto kā saistvielu, ir lēts un videi draudzīgs polimērs. Ja nav skābju vai bāzu, PVS ūdens šķīdums ir stabils pat pēc vairāku mēnešu uzglabāšanas istabas temperatūrā. PVA risinājumu stabilitāte ir priekšrocība, ja tos izmanto rūpnieciskā vidē. Kad sakausējuma pulvera emulsija ar PVS kā saistvielu tiek uzkarsēta līdz sakausējuma pulvera kušanas temperatūrai aizsargājošā atmosfērā, piemēram, argonā vai hēlijā, vai reducējošā atmosfērā, piemēram, ūdeņraža atmosfērā, tiek konstatēts, ka PVS pilnībā iztvaiko. iegūstot blīvu sakausējuma pārklājumu, bez ieslēgumiem. Sakausējums, kas piemērots izmantošanai izgudrojuma metodē, ir ievērojami cietāks un nodilumizturīgāks nekā tērauds, ko parasti izmanto instrumentiem, zobratiem, dzinēja daļām un lauksaimniecības iekārtām, piemēram, tērauds 1045. Vēlams, lai sakausējuma cietības vērtība būtu Knoop diapazonā no aptuveni 800 līdz 1300. Sakausējuma kušanas temperatūra, piemēram, ir aptuveni 1100 o C vai zemāka, kas ir zemāka par tā metāla kušanas temperatūru, kuram tas ir jāpielieto. Vēlams, lai pulvera sakausējuma daļiņu izmērs būtu pietiekami mazs, lai veidotu viendabīgu suspensiju un vienmērīgu stiprinājumu. Vēlams, lai sakausējums ir vienfāzes, un vēlams, lai arī tā kušanas temperatūra ir aptuveni 900 līdz 1200 °C. Tas ir smalks pulveris, kura daļiņu izmērs ir no aptuveni 90 līdz 400 acs. Vēlams, lai daļiņu vidējais izmērs būtu mazāks par aptuveni 200 acs un vēl labāk mazāks par aptuveni 325 acs. Šim izgudrojumam piemērotie sakausējumi vēlams satur vismaz 60% elementu periodiskās tabulas 8. grupas pārejas metālu, piemēram, dzelzi, kobaltu vai niķeli, t.i. to pamatā ir dzelzs, niķelis vai kobalts, taču to pamatā var būt arī citi metāli, piemēram, sakausējumi ar iepriekš aprakstītajām fizikālajām īpašībām. Sastāvdaļas ar mazāku saturu (apmēram no 0,1 līdz 20 %) parasti ir bors, ogleklis, hroms, dzelzs (sakausējumos uz niķeļa un kobalta bāzes), mangāns, niķelis (sakausējumos uz dzelzs un kobalta bāzes), silīcijs, volframs vai to kombinācijas , skatiet [patentu] Alessi. Mikroelementi (mazāk par aptuveni 0,1%), piemēram, sērs, var būt minimāli kā piemaisījumi. Lai gan ir iespējams izveidot sakausējumu, kas satur radioaktīvus, ļoti toksiskus vai retus elementus, lai nodrošinātu iepriekš aprakstītās vēlamās fizikālās un ķīmiskās īpašības, šādi sakausējumi var būt ierobežotā daudzumā vai praktiski nebūt, ņemot vērā to ietekmi uz veselību, drošību un ekonomiskiem apsvērumiem. . Smalku pulvera sakausējumu ražošanas metodes ir labi zināmas metalurģijas jomā. Informāciju un pamatzināšanas par sakausējumiem, kas piemēroti izmantošanai izgudrojuma procesā, var atrast standartu kolekcijās, piemēram, Hausner H.H. un Mal M.K. Pulvermetalurģijas rokasgrāmata, 2. izdevums. (īpaši sākot ar 22. lpp.) Chemical Publishing Co., Inc. (1982). Šim izgudrojumam piemēroti pulvera sakausējumi ir komerciāli pieejami no tādiem piegādātājiem kā Wall Colmony Corporation, Madison Heights, MI un SCM Metal Products, Inc., Research Triangle Park, NC. Sekojošie piemēri sniedz tālāku šī izgudrojuma ilustrāciju, un tos nevajadzētu uzskatīt par to ierobežojošiem. Piemērs 1. Sakausējumi
Sakausējumi, kas piemēroti izmantošanai šī izgudrojuma metodēs, ietver, bet neaprobežojas ar tiem, kas uzskaitīti 1. tabulā. 2. piemērs. Nodilumizturīga pārklājuma uzklāšana paraugam argona atmosfērā
Polivinilspirts (PVA) (75-15 Elvanol (preču zīme), pieejams no DuPont) tika sajaukts ar pietiekami daudz ūdens, lai iegūtu 7,5% PVA šķīdumu. 3. sakausējuma pulveris (sk. 1. tabulu, 1. piemēru) ar vidējo izmēru 200 acs, kas pieejams no SCM Metal Products, Inc., tika pievienots PVS šķīdumam svara attiecībā 5,0 daļas 3. sakausējuma pret 1 daļu PVA šķīduma, lai iegūtu. a 0500. tipa virca /0750. Paraugu mazgā ar karstu mazgāšanas līdzekļa šķīdumu un pārklājamo virsmu apstrādāja ar smilšu strūklu ar 100 acu abrazīvu līdz matētai apdarei. Uz pārklājamā parauga virsmas tika izsmidzināts 2 mm biezs sakausējuma/PVA suspensijas slānis un paraugs tika karsēts piespiedu gaisa krāsnī aptuveni 120°C temperatūrā 30–60 minūtes, līdz virca izžuva līdz. veido sakausējuma/PVA slāni. Pēc tam veidne tika pārvietota uz vakuuma krāsni, kas darbojās ar argona parciālo spiedienu 100–500 μm (13,33–66,65 Pa). Paraugu karsēja līdz aptuveni 1100 o C un uzturēja šajā temperatūrā, līdz beidzās pārklājuma kušana uz parauga virsmas (apmēram 2 līdz 10 minūtes). Pēc tam paraugu lēni un vienmērīgi atdzesēja, saglabājot argona atmosfēru, līdz temperatūra sasniedza aptuveni 300°C vai zemāk, un tad paraugu izņēma no krāsns un ļāva atdzist līdz apkārtējās vides temperatūrai (šeit lietotā "apkārtējā temperatūra". " ir sinonīms "istabas temperatūrai", t.i., no aptuveni 15 līdz 35 o C). 3. piemērs. Nodilumizturīga pārklājuma uzklāšana paraugam ūdeņraža atmosfērā
Paraugam tika uzklāts nodilumizturīgs pārklājums, kā norādīts 2. piemērā, izņemot to, ka tas tika karsēts vakuuma krāsnī nelielā ūdeņraža pārspiedienā (aptuveni 1 līdz 2 psi (6895-13790 Pa). 4. piemērs Metāla virsmas termiskā apstrāde
Paraugam tika uzklāts nodilumizturīgs pārklājums, kā norādīts 2. piemērā. Pēc tam paraugu karsēja līdz tērauda pamatnes austenitizācijas (cietēšanas) temperatūrai (proti, 845 o C 1045 tēraudam), pēc tam atdzesēja komerciāli pieejamā rūdīšanas eļļā. Pēc tam paraugu karsēja līdz aptuveni 275 līdz 300 °C temperatūrai, lai rūdītu rūdīšanas laikā izveidoto martensītu, un ļāva atdzist gaisā līdz apkārtējās vides temperatūrai. Piemērs 5. Nodilumizturīga pārklājuma uzklāšana kombaina raspa vārpstai
Raspas vārpstas virsmai tika uzklāts nodilumizturīgs pārklājums, izsmidzinot 2. sakausējuma suspensiju (1. tabula, 1. piemērs) pa tās tīrīto virsmu, proti, sakausējuma svara attiecība pret PVS šķīdumu bija 6,0:1, un PVS ūdens šķīdums saturēja 5,0% PVA, lai iegūtu 0600/0500 tipa suspensiju. Pēc emulsijas žāvēšanas uz raspas vārpstas virsmas tādā pašā veidā kā 2. piemērā, sakausējums uz raspas vārpstas tika izkausēts konveijera tipa krāsnī ūdeņraža atmosfērā ar pārmērīgu ūdeņraža spiedienu un temperatūru apmēram 1100 o C. Pēc pārklāšanas raspas vārpstu atdzesēja līdz dzesēšanas temperatūrai, kas tika izvēlēta atbilstoši pamata tērauda šķirai, kā aprakstīts iepriekš 4. piemērā, un pēc tam atdzesēja komerciāli pieejamā dzesēšanas eļļā vai polimēra dzesēšanas vidē. , atkarībā no tērauda markas. Sacietējušo raspas vārpstu pēc tam var turpināt termiski apstrādāt, kā norādīts 4. piemērā. 6. piemērs. Nodilumizturīga pārklājuma uzklāšana zāles pļāvēja asmens malai
Zāles pļāvēja asmens tika sacietēts, uzklājot nodilumizturīgu pārklājumu saskaņā ar 2. piemēra procedūru, izņemot to, ka sakausējuma 3 vietā tika izmantots sakausējums 1 (1. tabula, 1. piemērs). Pēc tam to termiski apstrādāja, kā norādīts 4. piemērā. 7 Nodilumizturīga pārklājuma uzklāšana lauksaimniecības kombaina padeves turētāja korpusa liešanai, kas izgatavots no kaļamā čuguna
Turētāja korpusa virsma tika sagatavota nodilumizturīga pārklājuma uzklāšanai, kā norādīts 2. piemērā. Pēc tam uz rūdāmās detaļas virsmas tika izsmidzināts 10% PVA ūdens šķīdums. Tūlīt pēc tam uz virsmas, kas pārklāta ar PVS šķīdumu, tika izsmidzināts sakausējums 4 (1. tabula, 1. piemērs) un korpuss tika uzkarsēts piespiedu gaisa krāsnī līdz aptuveni 120 o C temperatūrai, līdz PVS saites pārklājums tika izžuvis, veidojot sakausējuma slānis /PVA. Sacietēšanai nepakļautās daļas laukums tika atstāts nepārklāts ar PVA saistvielu un sakausējumu. Jāatzīmē, ka šajā šī izgudrojuma metodes otrajā iemiesojumā pirms sakausējuma pulvera uzklāšanas nav nepieciešams sagatavot vircu. Pēc tam korpuss tika uzkarsēts līdz aptuveni 1100 °C temperatūrai, lai izkausētu pārklājumu. Karsēšana tika veikta konveijera tipa krāsnī pie pārmērīga ūdeņraža spiediena (aptuveni 1 līdz 2 psi (6895-13790 Pa)), un turētāja korpuss tika uzturēts temperatūrā no aptuveni 1065 līdz 1075 o C aptuveni 2-5 minūtes. Pēc tam ķermeni ievietoja austenitizējošā sāls vannā, kas uzsildīta līdz aptuveni 275–325 °C temperatūrai, un turēja vannā 4–6 stundas šajā temperatūrā, līdz tika pabeigta materiāla strukturālā transformācija. Pēc tam to izņēma no vannas un atdzesēja gaisā līdz apkārtējās vides temperatūrai.

Pretenzija

1. Metāla virsmas sacietēšanas metode ar nodilumizturīgu pārklājumu, kas raksturīga ar to, ka tā ietver šādas darbības: a) iegūst galvenokārt viendabīgu polivinilspirta ūdens suspensiju un kausēšanai paredzētu cietu metālu sakausējumu, kas satur vismaz aptuveni 60 % dzelzs smalka pulvera veidā un viena vai vairākas piedevas no grupas, kas sastāv no disperģētājiem, deflokulācijas līdzekļiem un plastifikatoriem, bez kušanas; b) metāla virsmas pārklāšana ar ūdens suspensiju; c) ūdens suspensijas žāvēšana, lai uz metāla virsmas izveidotu sacietējušu slāni, kas paredzēts cieta metāla sakausējuma kausēšanai polivinilspirta matricā; d) metāla virsmas karsēšana ar cieto metālu sakausējuma slāni, kas paredzēts kausēšanai polivinilspirta matricā līdz sakausējuma kušanas temperatūrai aizsargatmosfēras apstākļos ar nelielu pārspiedienu, līdz sakausējums izkūst uz virsmas. metāls; f) metāla virsmas atdzesēšana ar izkusušo pastiprinošo pārklājumu līdz apkārtējās vides temperatūrai. 2. Paņēmiens saskaņā ar 1. punktu, kas raksturīgs ar to, ka darbības b) un c) atkārto vismaz vienu reizi. 3. Metode saskaņā ar kādu no paragrāfiem. 1. un 2., kas raksturīgs ar to, ka sakausējums satur galvenokārt vienu vai vairākus elementus, kas izvēlēti no dzelzs, niķeļa un kobalta, un divus vai vairākus elementus, kas izvēlēti no bora, oglekļa, hroma, molibdēna, mangāna, volframa un silīcija. 4. Metode saskaņā ar kādu no paragrāfiem. 1-3, kas raksturīgs ar to, ka metāla virsma ir lauksaimniecības agregāta virsma. 5. Metode saskaņā ar kādu no paragrāfiem. 1-4, kas raksturīgs ar to, ka sakausējums tiek uzkarsēts līdz kušanas temperatūrai argona atmosfēras apstākļos. 6. Metode saskaņā ar kādu no paragrāfiem. 1-5, kas raksturīgs ar to, ka sakausējums tiek uzkarsēts līdz kušanas temperatūrai ūdeņraža atmosfēras apstākļos. 7. Metāla virsmas sacietēšanas paņēmiens ar nodilumizturīgu pārklājumu, kas raksturīgs ar to, ka ietver šādas darbības: a) metāla virsmas pārklāšanu ar polivinilspirta ūdens šķīdumu; b) pārsvarā viendabīga kausēšanai paredzēta cieto metālu sakausējuma slāņa sadalīšana smalka pulvera veidā virs polivinilspirta šķīduma pārklājuma, ko veic solī a) pirms polivinilspirta šķīduma žāvēšanas; c) ūdens polivinilspirta pārklājuma žāvēšana, lai izveidotu sacietējušu kūstoša cietmetāla sakausējuma slāni, kas ar polivinilspirta pārklājumu piesaistīts metāla virsmai; d) metāla virsmas, kas pārklāta ar kausēšanai paredzētu cieto metālu sakausējuma slāni, kas savienota ar metāla virsmu, izmantojot polivinilspirta pārklājumu, karsēšana līdz sakausējuma kušanas temperatūrai aizsargājošā atmosfērā un nelielā temperatūrā. pārmērīgs spiediens, līdz sakausējums izkūst uz metāla virsmas; e) metāla virsmas atdzesēšana ar izkausētu pastiprinošo pārklājumu līdz apkārtējās vides temperatūrai. 8. Paņēmiens saskaņā ar 7. punktu, kas raksturīgs ar to, ka darbības a), b) un c) tiek atkārtotas vismaz vienu reizi. 9. Paņēmiens saskaņā ar 7. punktu, kas raksturīgs ar to, ka sakausējums satur vismaz aptuveni 60% dzelzs. 10. Metode saskaņā ar kādu no paragrāfiem. 7-9, kas raksturīgs ar to, ka cieto metālu sakausējums smalka pulvera formā tiek iegūts, izmantojot pulvera smidzinātāju. 11. Metode saskaņā ar vienu no punktiem. 7-10, kas raksturīgs ar to, ka sakausējums satur galvenokārt vienu vai vairākus elementus, kas izvēlēti no dzelzs, niķeļa un kobalta, un divus vai vairākus elementus, kas izvēlēti no bora, oglekļa, hroma, molibdēna, mangāna, volframa un silīcija. 12. Metode saskaņā ar vienu no punktiem. 7-11, kas raksturīgs ar to, ka metāla virsma ir lauksaimniecības agregāta virsma. 13. Metode saskaņā ar vienu no punktiem. 7-12, kas raksturīgs ar to, ka sakausējums tiek uzkarsēts līdz kušanas temperatūrai argona atmosfēras apstākļos. 14. Metode saskaņā ar vienu no punktiem. 7-13, kas raksturīgs ar to, ka sakausējums tiek uzkarsēts līdz kušanas temperatūrai ūdeņraža atmosfēras apstākļos. 15. Suspensija metāla virsmas cietināšanai, kas raksturīga ar to, ka satur cieto metālu sakausējumu, kas paredzēts kausēšanai smalka pulvera veidā, kas satur vismaz ap 60% dzelzs, polivinilspirta ūdens šķīdumā. 16. Suspensija saskaņā ar 15. punktu, kas raksturīga ar to, ka sakausējums satur boru, oglekli, hromu, dzelzi, mangānu, niķeli un silīciju. 17. Suspensija saskaņā ar 15. vai 16. punktu, kurā sakausējuma vidējais daļiņu izmērs ir aptuveni 200 acs vai mazāks.

Antifrikcijas pārklājuma uzklāšanas metode iekšējo cilindrisko virsmu virsmas plastiskās deformācijas laikā // 2185270

Izgudrojums attiecas uz mašīnbūves tehnoloģiju jomu, jo īpaši pret berzes pārklājumu uzklāšanas metodēm virsmas plastiskās deformācijas laikā, un to var izmantot augstas precizitātes iekšējo cilindrisku virsmu apstrādei, piemēram, gaisa kuģu spārnu konsoļu sadursmju caurumiem, hidraulisko cilindru iekšējās virsmas utt.

Izgudrojums attiecas uz pārklājumu ar berzes-mehānisko metodi, un to var izmantot pārklājumu uzklāšanai uz iekšējām un ārējām cilindriskām virsmām, piemēram, iekšdedzes dzinēju degvielas sūkņu pāru uzlikām un virzuļiem vai gultņu korpusiem un kloķvārpstas tapām. , vai kompresoru virzuļa berzes pāri // 2170286

Pamatprincips, kas ir pamatā metālu un sakausējumu stiprības palielināšanai, ir šķēršļu radīšana, kas kavē dislokāciju kustību. Stiprināšana tiek panākta, termiski apstrādājot vai plastiski deformējot metālus un sakausējumus defektu blīvuma palielināšanās dēļ (sk. 1.16. att.).

Termiskā apstrāde– materiālu termiskās ietekmes process, lai mērķtiecīgi mainītu to struktūru un īpašības.

Sakausējumu nostiprināšanas iespēju, izmantojot termisko apstrādi, nosaka noteikta veida transformācijas, kas notiek sakausējumos cietā stāvoklī. Šīs transformācijas var būt difūzijas vai nedifūzijas.

Plkst transformācijas bez difūzijas atomi pārvietojas ļoti nelielos attālumos, ne vairāk kā 1...2 kristāla režģa periodus. Pārvērtību ātrums ir ļoti augsts un ievērojami pārsniedz sakausējumu sildīšanas un dzesēšanas ātrumus termiskās apstrādes laikā, tāpēc šādas pārvērtības ir ļoti grūti vai neiespējami kontrolēt vai regulēt. Bezdifūzijas transformācijas piemērs ir polimorfā transformācija, piemēram, Fea ↔ Fe.

Plkst difūzijas transformācijas atomi pārvietojas ievērojamos attālumos (līdz vairākiem mm), transformācijas notiek lēni (piemēram, zemāk aprakstītais nitrīdēšanas procesa ilgums sasniedz vairākas dienas). Tāpēc šo pārvērtību pakāpi termiskās apstrādes laikā var regulēt, mainot sildīšanas vai dzesēšanas ātrumu, temperatūru vai turēšanas laiku. Difūzijas transformācijas piemērs ir cieta šķīduma daļēja sadalīšanās, kurā vienas sastāvdaļas šķīdības samazināšanās rezultātā ar temperatūras pazemināšanos no cietā šķīduma izdalās sekundārā fāze (sk. 3.4. .4 un 3.8. att.).

Jāpatur prātā, ka sagataves ar noteiktu formu, kas iegūtas formēšanas darbību (piemēram, griešanas) rezultātā, tiek pakļautas rūdīšanas apstrādei. Lai atvieglotu šādas darbības, metālam ir jābūt labām tehnoloģiskajām īpašībām – zemai cietībai un stiprībai, to panāk ar īpašiem termiskās apstrādes veidiem.

Cietināšana ar termisko apstrādi

Pārkristalizācija

Šīs sacietēšanas metodes pamatā ir transformācijas bez difūzijas. Rekristalizācijas laikā sakausējumu nostiprināšana tiek panākta graudu rafinēšanas dēļ, kas notiek polimorfās transformācijas (kristāla režģa veida maiņa) laikā sakausējuma karsēšanas un dzesēšanas laikā.

Aplūkosim pārkristalizācijas procesu, izmantojot “Fe – Cr” sistēmas sakausējumu piemēru (3.14. att.). Diagrammā α ir ciets hroma šķīdums Fea; γ – ciets hroma šķīdums Fe. Šie cietie šķīdumi atšķiras pēc kristāliskā režģa veida: a-cietā šķīdumā ir kubisks ķermenis centrēts kristāliskais režģis; γ-cietais šķīdums – kubiskais centrēts. Pārkristalizācija ir iespējama sakausējumos, kuros hroma koncentrācija ir zemāka par punktu, ko nosaka projekcija A – A".

Apskatīsim pārvērtības, kas notiek karsēšanas un dzesēšanas laikā vienā no šiem sakausējumiem. Pirms sacietēšanas sakausējuma (sagataves) struktūra sastāv no lieliem α-cietā šķīduma graudiem (3.15. att. A). Sakausējuma izturība šajā stāvoklī ir zema, jo graudu robežu garums, kas ir šķēršļi dislokāciju kustībai, ir mazs. Kad sakausējums tiek uzkarsēts, rupjā graudainā struktūra tiek saglabāta līdz galam 1 – polimorfās transformācijas sākuma temperatūra (skat. 3.14. att.). Temperatūrā virs punkta 1

Rīsi. 3.14. Fāzes diagrammas "Fe – Cr" fragments

Rīsi. 3.15.

A – V– apkure; c – d – dzesēšana

α-cietais šķīdums kļūst nestabils un gar tā graudu robežām veidojas jauna fāze γ, kuras graudu izmēri ir ievērojami mazāki par α-fāzes graudiem (3.15. att.). 6). Ar turpmāku temperatūras paaugstināšanos (līdz punktam 2) γ-fāzes daudzums palielinās, veidojoties jauniem maziem graudiņiem. Punktā 2 beidzas polimorfā α → γ transformācija, α-fāze pilnībā tiek aizstāta ar γ-fāzi, kurai ir mazāki graudi (3.15. att., V). Apkure virs punkta 2 (līdz punktam 3) nemaina sakausējuma fāzes sastāvu, bet noved pie γ-fāzes graudu rupjības. Šajā sakarā, veicot termisko apstrādi, sakausējums tiek uzkarsēts tikai nedaudz virs punkta 2 (par 30...50 °C), kas garantē α → γ transformācijas pabeigšanu, bet neizraisa γ-cietā šķīduma graudu lieluma palielināšanos.

Pēc uzsildīšanas līdz norādītajai temperatūrai un vajadzīgajam turēšanas laikam sakausējums tiek atdzesēts. Dzesēšana tiek veikta lēni, lai iegūtu līdzsvara struktūru un mazinātu stresu, kas rodas fāzu transformāciju laikā. Kad atdzisis līdz punktam 2 apgrieztā (γ → a) polimorfā transformācija sākas ar α-fāzes kristalītu γ-cietā šķīduma graudu robežām, kas ir mazākas par sākotnējās γ-fāzes (3.15. att.) G). Kad temperatūra pazeminās līdz punktam 1 α-fāzes daudzums palielinās, jo parādās jauni mazi graudi. Punktā 1 polimorfo pārvērtību galus, sakausējuma struktūra, kas galīgi izveidojusies dubultās pārkristalizācijas rezultātā, sastāv no maziem α-cietā šķīduma graudiņiem (3.15. att., l)).

Tādējādi termiskās apstrādes rezultātā sakausējuma fāzes sastāvs nemainījās, bet mainījās tā struktūra - no rupjgraudainas uz smalkgraudainu. Šīs rūdīšanas metodes unikalitāte slēpjas apstāklī, ka graudu rafinēšanas rezultātā palielinās ne tikai sakausējuma izturība, bet arī elastība. Visas pārējās metodes, kas palielina sakausējumu izturību, vienlaikus samazina to elastību.

Pilnīga pārkristalizācija, t.i. α → γ un γ → α transformācijas attiecīgi sildīšanas un dzesēšanas laikā visā tilpumā ir iespējamas tikai sakausējumos ar hroma koncentrāciju ne vairāk kā b"– punktu projekcija b(skat. 3.14. att.). Sakausējumi, kas atrodas diapazonā b" – A", nav iespējams nostiprināt visā tilpumā, jo karsēšanas laikā nenotiks tikai transformācija α → α + γ un līdz ar to iespējama tikai daļēja nostiprināšana.

Papildus aplūkotajai fāzes diagrammai stiprināšana polimorfās transformācijas dēļ ir iespējama sakausējumos, kuru fāzes diagramma ir parādīta attēlā. 3.16. Šeit ir komponenti saturošie sakausējumi IN pirms tam F var nostiprināt visā tilpumā, guļot intervālā F–D daļēji. Sakausējumus saturoša sastāvdaļa IN vairāk D to nav iespējams nostiprināt, jo karsējot to struktūra nemainās, līdz sākas kušana.