A gyártási technológiai folyamat fejlesztése
A fém tudomány egy olyan tudomány, amely kapcsolatba hozza a fémek és ötvözetek összetételét, szerkezetét és tulajdonságait, és tanulmányozza a termikus, kémiai, mechanikai, elektromágneses és radioaktív hatások változásainak mintáit.
Az összes fém és ötvözet két csoportba sorolható.
Vas és ötvözetei (acél, öntöttvas) nevű vastartalmú fémek és más fémek (Be, Mg, Al, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Ag, Sn , W, Au, Hg, Pb stb.) És ötvözeteik színesek.
A modern gépgyártást a folyamatosan növekvő energiaintenzitás, valamint a gépek nehéz üzemi feltételei jellemzik. A gépek ilyen működési feltételei különleges követelményeket támasztanak az anyagokkal szemben. Ezeknek a követelményeknek való megfelelés érdekében sok fém alapú ötvözetet hoztak létre.
A modern technológia vált széles körben használják, amely nagy szerkezeti szilárdság, és ötvözetek, amelyek továbbra is erős magas hőmérsékleten, a viszkózus közeli hőmérsékleten abszolút nulla, nagy korrózióállóság agresszív környezetben, vagy más fizikai-kémiai tulajdonságokkal rendelkezik.
Az új ötvözetek száma folyamatosan növekszik.
A speciális gépgyártó iparban egyre gyakrabban használják az úgynevezett összetett anyagokat, alakú memóriaötvözeteket stb.
Az utóbbi években az anyagtudományban szerzett tapasztalatok soha nem tapasztalt előrelépést jelentettek a strukturális és instrumentális anyagok fejlesztésében a különböző technológiai területeken. A szilárd anyagok valódi szerkezetének vizsgálatai azt mutatták, hogy az ötvözetek megszerzésének legfontosabb lehetősége az elméleti megközelítés, melyet az interatomikus kötések ereje határoz meg.
A tanfolyam során a gyártott anyag márkája - az acél 15H2NTTA. Ez azt jelenti, hogy az acél 0,15% szenet, 2% krómot, 1% nikkelt, 1% mangánt, 1% titánt, kiváló minőségű acélt tartalmaz. kevesebb foszfor- és kénszennyeződést tartalmaz.
A króm jelenléte növeli az erőt, a korrózióállóságot, a keményedést (míg a plaszticitás és a viszkozitás csökken).
A krómacélokban a közbenső transzformáció nagyobb mértékben fejlődik ki, és amikor az olajjal való hűtéssel, a cementálás után végrehajtott kioltással a termék magja bajnitikus szerkezettel rendelkezik. Ennek következtében a króm-acélok nagyobb szilárdsági tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a magban valamivel kisebb plaszticitást mutató szénacélok
A nikkel csak szilárd oldatban és növeli az acél korróziós tulajdonságait, valamint az erőt és a viszkozitást.
A mangán és a nikkel ausztenizátorok, azaz a mirigyben feloldva, kiterjeszti az ausztenit területét.
A kikeményítés módja (hőkezelés): cementezés (gáz).
A fogak hőkezelésének módjaként gázkarbantartást végzünk, amelyet kíméletes és alacsony temperálás követ.
Az cementálás a szénacél felületi réteg telítettségének folyamata. A karburizálás két fő típusa van: szilárd széntartalmú keverékek (karburátorok) és gáz. A cementálás célja kemény és kopásálló felület kialakítása, amelyet a felületi réteg szénnel való dúsításával érhetünk el 0,8-1,2% -os koncentrációban, majd az alacsonyabb temperálással végzett keményedést. A cementálás és az azt követő hőkezelés egyidejűleg növeli a kitartást.
Az alkatrészek karburálása során megmunkálás következik, gyakran 0,05 ÷ 0,10 mm őrléssel. A cementálás sok esetben a résznek csak egy része van kitéve; akkor a területeket nem kell keményíteni, egy vékony réteg védi réz (0,02 ÷ 0,04 mm), amelyet alkalmaznak elektrolitikusan vagy izolálására speciális bevonattal keverékéből álló tűzálló agyag, homok és azbeszt játszik folyékony üveg, és mások.
Az őrlést 920-950 ° C-os hőmérsékleten végezzük, amikor az ausztenit, amely nagy mennyiségű szénnel oldódik, stabil. Acél karbidálásakor a szénatomok diffundálnak a rácsba # 947; -héli. Miután elérte az ausztenit szénnel való telítési határértékét, amit a SE-vonal határoz meg a Fe-Fe3C diagramban, a cementben folytonos réteg képződhet a felületen.
Valódi cementációs körülmények között rendkívül ritkán keletkezik egy cementitréteg a felületen. Általában 920-950 ° C-os cementációs hőmérsékleten a diffúziós réteg csak ausztenit tartalmaz, és lassú hűtés után a bomlástermékekből, a ferritből és a cementitből.
A cementált rétegnek változó szén-dioxid koncentrációja van, amely csökkenti a felület felszínét a rész magjához. Ebben a tekintetben, miután lassú hűtés a cementált réteg szerkezete lehet felismerni (a felületre mag) három zónára: hypereutectoid álló perlit és cementitet és alkotó szekunder háló a korábbi ausztenitszemcse; eutectoid, amely egyetlen lamelláris perlitből és perlitből és ferritből álló pre-eutectoid zónából áll. A ferrit mennyisége ebben a zónában folyamatosan növekszik, ahogy közeledik a maghoz.
Technikai (effektív) vastagsága cementált rétegtől, amely általában veszi hypereutectoid összege, a fél eutektoid átmenet (doevtektoidnoy) zónák vagy mélysége keménysége HRC50 vagy HV500 ÷ 600 kvencselés után.
A tapasztalatok azt mutatják, hogy a cementált réteg vastagsága ≤ 0,17% C acélból készült alkatrészek esetében a cementált rész legkisebb vastagságának vagy átmérőjének 15% -a. Az acéltartalom> 0,17% C, a réteg vastagsága 5-9% -ra csökken, és a kopásálló, magas fajlagos terhelést nem igénylő termékek esetében a cementált rész legkisebb vastagsága vagy átmérője legfeljebb 3% -a lehet. Leggyakrabban a rétegvastagság 0,5 ÷ 2,0 mm.
2.2 A gázkarburizálás jellemzői
A cementálás során szokásos megérteni az acél felületi réteg magas hőmérsékletű telítettségének folyamatát szénnel. Mivel a szén a # 945; -fázis gyakorlatilag nerastvorim, a karburálási folyamatot a 930-950 ° C-os hőmérsékleti tartományban végezzük, azaz fent # 945; → # 947; -konverziók. A szerkezet a felületi réteg a termék cementált hypereutectoid acél szerkezet (perlit és cementitet szekunder), így biztosítja az acél végleges - működési - ingatlan után carburizing folyamatot kell végrehajtani a termikus feldolgozás mód során hűtéssel és alacsony hőmérsékleten megeresztés; hőmérséklet és időzítése hőkezelés írnak függően a kémiai összetétele az acél, a felelősség, célja és a geometriai méreteinek cementált termékek. Jellemzően alkalmazható keményedő carburizing hőmérséklete közvetlenül befejezése után a kémiai-termikus feldolgozási vagy után podstuzhivaniya a 800-850 ° C-on, és újramelegítés felett AC3 központi (netsementovannoy) a termék. Temperálás után az edzést 160-180 ° C-on kell elvégezni.
A cementálás szén-telített, szilárd, folyékony vagy gáznemű közegben történik, amelyet karburátoroknak neveznek, amelyek fő összetételét az 1. táblázatban adjuk meg. 1, és a táblázatban. 2. és 3. ajánlások a cementált termékek hőkezelésének módjairól.
A szilárd fázisú cementálás során az eljárást a következőképpen végezzük. Cementált cementációs terméket dobozokba csomagolva, hogy azok mennyisége, bonyolultságától függően a tervezési részletek tartott 15-30% -a cementációs mezőbe. A dobozokat 600-700 ° C-ra melegített sütőbe töltjük és 930-950 ° C-os cementációs hőmérsékletre melegítjük. A karburziós folyamat végén a dobozok kivonódnak a kemencéből - a részeket a levegőben lévő cement dobozok belsejében hűtik le. A hátrányok carburizing szilárd karburéval tartalmazzák: a képtelenség, hogy ellenőrizzék a telítettségi fok, és lehetetlenné teszi a kioltás után közvetlenül cementálására, további nem-produktív energiafogyasztás fűtési habarcs dobozok, stb azonban, az egyszerűség a módszer, a képesség, hogy az eljárást a szokásos kemencében berendezések, anélkül, hogy további eszközöket felszerelni do .. Ez a módszer nagyon gyakori a kisüzemi termelésben a javítóműhelyekben és a nagyvállalatoknál.
A cementált termékek végső tulajdonságait a cementesítés után végzett hőkezelés eredményeképpen érik el. Ez a kezelés lehet korrigálni, és őrölni a szemcseszerkezete a magréteg és a cementált, elkerülhetetlenül növekvő hosszan tartó expozíció magas hőmérsékleten carburizing, hogy kapjunk egy nagy keménységű a cementált réteg miatt, és a jó mechanikai tulajdonságok a mag; kiküszöbölje a keményfém hálót a cementált rétegben, ami akkor is előfordulhat, ha szénnel telített, amíg a hipereutektív koncentráció nem lesz.
2.3.1 A kioltás jellemzői
Keményedés acél melegítjük 30 ÷ 50 ° C-kal az Ac 3 Ac1 hypoeutectoid acélok vagy hypereutectoid acélok expozíció befejezéséhez fázisban átalakítása és az ezt követő hűtés ütemben meghaladja a kritikus. A szénacél esetében ez a hűtést gyakrabban végzik a vízben, az adalékolt olajban vagy más közegben. A keményedés nem a hőkezelés végső működése. A kipárolgás okozta törékenység és feszültségek csökkentése és a szükséges mechanikai tulajdonságok elérése érdekében az acél kikapcsolása szükségszerűen megkeményedik.
A szerszámacél főként a keménység, a kopásállóság és a szilárdság növelésére, valamint a szerkezeti acél fokozására és megerõsítésére szolgál - az erõsség és keménység növelése érdekében, hogy megfelelõen magas sztruktilitást és viszkozitást érjen el; számos alkatrészhez, valamint nagy kopásállósághoz.
A legtöbb esetben keményedés után az ac1 pont (mag) felett 820 ÷ 850 ° C fölé keményednek.
A gázkarbantartást követően a keményedést újramelegítés nélkül használják fel, és közvetlenül a cementáló kemencéből, miután a termékeket 840 ÷ 860 ° C-ra pácolják. Ez a kezelés nem javítja a cementált réteg és a mag szerkezetét. Ezért a közvetlen keményedést csak akkor használják, ha a termékeket örökös finomságú acélból készítik. A cementált termékek deformációjának csökkentése érdekében 160-180 ° C hőmérsékleten forró olajban fokozatosan kikeményednek.
Néha a hőkezelés kettős elfojtásból és temperálásból áll. Az elsõ keményedést (vagy normalizálást), amely 880-900 ° C-ra melegíti a magszerkezetet. Ezenkívül, ha felszíni rétegben melegítik, az ausztenitben oldódik fel cementkötésű háló, ami ismét nem alakul ki gyors hűtéssel. A második keményedést 760 ÷ 780 ° C-ra melegítik, hogy megszüntesse a cementált réteg túlmelegedését és nagy keménységet biztosítson. Az ilyen hőkezelés hátránya az eljárás bonyolultsága, a komplex alakú termékekben előforduló fokozott warpage és az oxidáció és a dekarbonizálás lehetősége.
A felszabadulás az edzett acél felmelegedését az Ac1 alatt van. egy bizonyos hőmérsékleten tartva, majd bizonyos mértékig hűtve. A hűtés a hőkezelés végső működése, aminek következtében az acél megkapja a szükséges mechanikai tulajdonságokat. Ezenkívül a felszabadulás teljesen vagy részben kiküszöböli a kiégés során felmerülő belső feszültségeket. Ezeket a feszültségeket teljesebb mértékben eltávolítják, annál magasabb az edzési hőmérséklet.
A legintenzívebb igénybevételeket 15-30 perc alatt 550 ° C-on tartják. 1,5 óra hosszat tartó megtartása után a feszültségek a minimális értékre csökkennek, amit érzékenységgel érhetünk el egy adott hőmérsékleten.
A hőkezelés utáni hűtési sebesség nagymértékben befolyásolja a maradék feszültségeket is. Minél lassabb a hűtés, annál kisebb a maradék feszültség. A 600 ° C-os vízben történő gyors hűtés új termikus feszültségeket eredményez. A levegő hőmérséklete után történő hűtéstől 7-ször kisebb a feszültség a felületen, és az olajban történő hűtés 2,5-szer kisebb, mint a vízhűtés esetén. Emiatt, a termék komplex alakú annak érdekében, hogy elkerüljék azokat vetemedés hőkezelés után is magas hőmérsékleten kell lassan lehűtjük, és készült termékek ötvözött acélból, hajlamos arra, hogy reverzibilis mérsékelheti törékenység temperálás után 500 ÷ 650 ° C-on minden esetben meg kell gyorsan lehűtjük.
Ezért a szén- és az alacsonyan ötvözött acélok vágó- és mérőeszközei, valamint a felületi megkötés, cementálás, cianidálás vagy nitrokarbidizálás alatt álló alkatrészek alacsony tapadásnak vannak kitéve. A temperálás időtartama általában 1 ÷ 2,5 óra, a nagyobb keresztmetszetek és mérőműszerek esetén hosszabb szabadságot írnak elő.
A szénacél felületi rétegének keménysége HRC60 ÷ 64; és ötvözetlen HRC58 ÷ 61; A keménység csökkenése a megmaradt ausztenit megnövekedett mennyiségének a következménye.
A későbbi hőkezeléssel történő cementálás növeli az acéltermékek élettartamát, és jelentősen csökkenti a stressz-koncentrátorokra való érzékenységet azzal a feltétellel, hogy az edzett réteg folyamatosan kiterjed a rész teljes felületére. Ezenkívül a cementált termékek állóképességi határértékét növelni lehet a lőfúvással.
2.4 A fogak hőkezelési eljárása
A hőkezelés megkezdése előtt a nem keményedő felületeket speciális bevonattal kell szigetelni, amely tűzálló agyag, homok és azbeszt keverékéből áll, amely folyékony üveggel van keverve.
A cementesítést szilárd karburátorban hajtják végre C-105A vagy SShC kemencével. A szilárd karburátorban karburizálandó termékeket tűzálló dobozba helyezik, és aktív szénből és karbonát sóból (K2CO3, Na2CO3 vagy BaCO3) tartalmazó cementkötésű keverékkel borítják. Box tegye egy kemencében, és tartjuk 900 950 ° C-on 5 G órán át keverjük. A karbonátos só a disszociált fejlődése mellett CO amely reakcióba lép a forró szén-és szén-monoxid (L + CO = CO). A felületével érintkező szénacélból oxid elbomlik, (2CO -) - CO 2 + C) és a szén közötti atomi aktív állapotban diffundál kristályrácsban y: Fe, egy szilárd oldatot képezve (ausztenit). A kemencében való további kitettség mellett a terméket egy bizonyos mélységig (1,,2 mm) karburizáljuk.
Ezután keménységvizsgálatot végzünk Rockwell C-léptéke alapján, egyenlőnek kell lennie a HRC60 ÷ 65-vel.
3 Lakhtin Yu.M. Kohászat és fémek hőkezelése. - 2. ed. Felülvizsgált. és további. - M. Metallurgy, 1979.
5 "Anyagtudomány" Moszkva "Gépészmérnöki", 1986