Поверхностное упрочнение стальных деталей
Раздел МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ к
ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 2
(Поверхностное упрочнение стальных деталей)
Содержание лабораторной работы
Цель и задачи лабораторной работы
Ознакомится с характерными особенностями и технологическими возможностями поверхностного упрочнения стальных деталей.
Последовательность выполнения работы
1.2.1. Ознакомиться с инструкцией по технике безопасности.
1.2.2. Изучить виды и особенности поверхностного упрочнения стальных деталей.
1.2.3. Изучить достоинства и недостатки видов поверхностного упрочнения стальных деталей
1.2.4. По изученным материалам дать Выводы.
Вводные данные по всем типам упрочняющей обработки
Термины и определения
Упрочнение в технологии металлов, означает повышение сопротивляемости материала заготовки или изделия разрушению или остаточной деформации.
Упрочнение характеризуется степенью Упрочнения – показателем относительного повышения значения заданного параметра сопротивляемости материала разрушению или остаточной деформации по сравнению с его исходным значением в результате упрочняющей обработки, а также (в ряде случаев) глубиной Упрочнения (толщиной упрочнённого слоя). Упрочнение обычно сопровождается снижением пластичности. Поэтому практически выбор способа и оптимального режима упрочняющей обработки определяется максимальным повышением прочности материала при допустимом снижении пластичности, что обеспечивает наибольшую конструкционную прочность.
|
|
|
Упрочнение материала заготовок и изделий достигается механическими, термическими, химическими и др. воздействиями, а также комбинированными способами (химико-термическими, термомеханическими и др.)
Виды упрочняющей обработки:
– поверхностное пластическое деформирование (ППД)
– термомеханическая обработка (ТМО).
– Химико-термическая обработка (ХТО)
Поверхностное пластическое деформирование (ППД) – простой и эффективный способ повышения несущей способности и долговечности деталей машин и частей сооружений, в особенности работающих в условиях знакопеременных нагрузок (оси, валы, зубчатые колёса, подшипники, поршни, цилиндры, сварные конструкции, инструменты и т.п.).
Виды ППД:
· накатка и раскатка роликами и шариками,
· обкатка зубчатыми валками,
· алмазное выглаживание,
· дорнование,
· гидроабразивная,
· вибрационная,
· дробеструйная
· и др. способы обработки
Часто Поверхностное пластическое деформирование, кроме упрочнения, значительно уменьшает шероховатость поверхности, повышает износостойкость деталей
|
|
|
Упрочнение при термической обработке металлов обеспечивается, в частности, при закалке с последующим отпуском.
Улучшению прочностных свойств значительно способствуют и определённые виды термомеханической обработки (в т. ч. горячий и холодный наклёп).
Объёмная и поверхностная упрочняющая обработки могут вестись последовательно несколькими методами.
Термомеханическая обработка (ТМО) относится к комбинированным способам изменения строения и свойств материалов.
При термомеханической обработке совмещаются пластическая деформация и термическая обработка (закалка предварительно деформированной стали в аустенитном состоянии).
Преимуществом термомеханической обработки является то, что при существенном увеличении прочности характеристики пластичности снижаются незначительно, а ударная вязкость выше в 1,5...2 раза по сравнению с ударной вязкостью для той же стали после закалки с низким отпуском.
В зависимости от температуры, при которой проводят деформацию, различают высокотемпературную термомеханическую обработку (ВТМО) и низкотемпературную термомеханическую обработку (НТМО).
Сущность высокотемпературной термомеханической обработки заключается в нагреве стали до температуры аустенитного состояния (выше А3). При этой температуре осуществляют деформацию стали, что ведет к наклепу аустенита. Сталь с таким состоянием аустенита подвергают закалке.
|
|
|
Высокотемпературная термомеханическая обработка практически устраняет развитие отпускной хрупкости в опасном интервале температур, ослабляет необратимую отпускную хрупкость и резко повышает ударную вязкость при комнатной температуре. Понижается температурный порог хладоломкости. Высокотемпературная термомеханическая обработка повышает сопротивление хрупкому разрушению, уменьшает чувствительность к трещинообразованию при термической обработке.
Последующий отпуск при температуре 100...200°С проводится для сохранения высоких значений прочности.
Низкотемпературная термомеханическая обработка (аусформинг).
Сталь нагревают до аустенитного состояния. Затем выдерживают при высокой температуре, производят охлаждение до температуры, выше температуры начала мартенситного превращения (400...600°С), но ниже температуры рекристаллизации, и при этой температуре осуществляют обработку давлением и закалку (рисунок 1,б).
|
|
|
Низкотемпературная термомеханическая обработка, хотя и дает более высокое упрочнение, но не снижает склонности стали к отпускной хрупкости. Кроме того, она требует высоких степеней деформации (75...95 %), поэтому требуется мощное оборудование. Низкотемпературную термомеханическую обработку применяют к среднеуглеродистым легированным сталям, закаливаемым на мартенсит, которые имеют вторичную стабильность аустенита.
Повышение прочности при термомеханической обработке объясняют тем, что в результате деформации аустенита происходит дробление его зерен (блоков). Размеры блоков уменьшаются в два - четыре раза по сравнению с обычной закалкой. Также увеличивается плотность дислокаций. При последующей закалке такого аустенита образуются более мелкие пластинки мартенсита, снижаются напряжения.
Упрочнение химико-термическим воздействием может осуществляться путём азотирования, цианирования, цементации, диффузионной металлизации (насыщением поверхности детали алюминием, хромом и др. металлами).
Упрочнение обеспечивается также применением:
· электрофизических и электрохимических методов обработки,
· ультразвуковой,
· электроэрозионной,
· магнитоимпульсной,
· электрогидравлической,
· электроннолучевой,
· фотоннолучевой,
· анодно-химической,
· электроискровой,
· воздействием взрывной волны,
· лазера
· и др.
Химико-термическая обработка (ХТО) - процесс насыщения поверхностного слоя углеродом, азотом и другими элементами с целью изменения химического состава, структуры и свойств.
Упрочняющая обработка может быть поверхностной (например, пластическое деформирование с возникновением поверхностного наклёпа), объёмной (например, изотермическая закалка) и комбинированной (например, термическая обработка с последующим ППД).
Поверхностное упрочнение стальных деталей
Конструкционная прочность часто зависит от состояния материала в поверхностных слоях детали. Одним из способов поверхностного упрочнения стальных деталей является поверхностная закалка.
В результате поверхностной закалки увеличивается твердость поверхностных слоев изделия с одновременным повышением сопротивления истиранию и предела выносливости.
Общим для всех видов поверхностной закалки является нагрев поверхностного слоя детали до температуры закалки с последующим быстрым охлаждением. Эти способы различаются методами нагрева деталей. Толщина закаленного слоя при поверхностной закалке определяется глубиной нагрева.
Наибольшее распространение имеют электротермическая закалка с нагревом изделий токами высокой частоты (ТВЧ) и газопламенная закалка с нагревом газово-кислородным или кислородно-керосиновым пламенем.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 291; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!