Цианирование - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Цианирование в сталелитейном производстве -- процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температурах 820-950° C в расплаве цианида натрия или других солей с тем же анионом.
Применение
Цианирование применяют для повышения износостойкости и коррозионостойкости деталей. Процесс цианирования по сравнению с процессомцементации требует гораздо меньше времени для получения слоя заданной толщины, характеризуется значительно меньшими деформациями и короблением деталей сложной формы.
Борирование -- процесс химико-термической обработки, диффузионного насыщения поверхности металлов и сплавов бором при нагреве и выдержке в химически активной среде. Борирование приводит к упрочнению поверхности.
Борирование проводят преимущественно с целью повышенияизносостойкости (в условиях сухого трения, скольжения со смазкой и без смазки, абразивного изнашивания, фреттинг-коррозии и т. п.). Борирование повышает также коррозийную стойкость железо-углеродистых сплавов во многих агрессивных средах и жаростойкость при температурах ниже 850 °C и жаростойка до 800 °С.
Борирование можно проводить всеми известными методами и способами. Промышленное применение получили: борирование в порошковых смесях, электролизное борирование, жидкостное безэлектролизное борирование, ионное борирование [1] и борирование из обмазок (паст) [2].
Борирование чаще всего проводят при электролизе расплавленной буры(Na2B4O7). Изделие служит катодом. Температура насыщения 930--950 °C, выдержка 2 -- 6 часов.
Борирование можно проводить при отливке деталей. В этом случае на поверхность литейной формы наносится слой специальной борсодержащей массы (пасты). При использовании выжигаемых моделей из пенопластов борсодержащая паста наносится на поверхность модели. Способ отличается производительностью и простотой.
Борирование применяют для повышения износостойкости втулок подшипников и рабочих колес погружных электроцентробежных насосов, дисков пяты турбобура, вытяжных, гибочных и формовочных штампов, деталей пресс-форм машин литья под давлением и деталей из углеродистых и легированных сталей с различным содержанием углерода (20, 18ХГТ, 15X11МФ, Х23Н18, 45, 40Х, Х12, У10 и др.). Стойкость деталей после борирования увеличивается в 2 -- 10 раз. Изделия, подвергшиеся борированию, обладают повышенной до 800 °C окалиностойкостью и теплостойкостью до 900-950 °C. Твердость борированного слоя в сталях перлитного класса составляет 15 000-20 000 МПа.
Силицирование -- процесс химико-термической обработки, состоящий в высокотемпературном (950--1100 °C) насыщении поверхности сталикремнием. Силицирование придает стали высокую коррозионную стойкость в морской воде, в азотной, серной и соляной кислотах и несколько увеличивает стойкость против износа. Силицирование может производиться в газообразных и жидких средах как электролизным, так и безэлектролизным методом. Силицированный слой отличается повышенной пористостью толщина его 300--1000 мкм. Несмотря на низкую твердость 200--300 HV, силицированный слой обладает высокой износостойкостью после пропитки маслом при температурах 170--200 °C.
Силицированию подвергают детали, используемые в оборудовании химической, бумажной и нефтяной промышленности (валики насосов, трубопроводы, арматура, гайки, болты и т. д.). Силицирование широко применяют для повышения сопротивления окислению при высоких температурах сплавов молибдена. Так же силицированию подвергают детали из карбида кремния (SiC). Пример: электрические нагреватели из карбида кремния, подшипники скольжения для нефтяной и химической промышленности, конструкционные детали и др.
50. Диффузионное насыщение металлами -- поверхностное насыщение стали алюминием, хромом, цинком, кремнием и другими элементами. Один из методов упрочнения материалов.
Изделия, обогащенные этими элементами, приобретают ценные свойства, к числу которых относятся высокая жаростойкость, коррозионная стойкость, повышенная износостойкость и твердость.
Методы насыщения
Твердая диффузионная металлизация
Металлизатором является ферросплав с добавлением хлористого аммония (NH4Cl). В результате реакции металлизатора с HCl или Cl2 образуются летучие соединения хлора с металлом (AlCl3, CrCl2, SiCl4 и так далее), которое в результате контакта с металлической поверхностью диссоциирует с образованием свободных атомов.
Жидкая диффузионная металлизация
Данный вид металлизации проводят погружением детали в расплавленный металл, если диффундирующий металл имеет низкую температуру плавления.
Газовая диффузионная металлизация
Проводят в газовых средах, состоящих из галогенных соединений диффундирующего элемента. Газовая диффузионная металлизация осуществляется в муфельных печах или в печах специальной конструкции при 700...1000 °С. Газовая фаза может генерироваться на расстоянии от поверхности насыщения (бесконтактный способ), или же в зоне контакта источника активной фазы с поверхностью металла (контактный способ).
Виды диффузионного насыщения металлами
Наиболее распространенными видами диффузионного насыщения металлами являются:
- - Алюминирование (насыщение алюминием), используется для деталей, работающих при высоких температурах; - Диффузионное хромирование (насыщение хромом) используют для деталей и полуфабрикатов из стали, сплавов на основе никеля, молибдена, ниобия, меди и других элементов; - Борирование (насыщение бором), обеспечивает высокую твердость (1800...2000 HV), износостойкость и стойкость против коррозии в разных средах; - Силицирование (насыщение кремнием); - Бериллизация (насыщение бериллием), обеспечивает для сталей повышение твердости, жаростойкости при 800-1100 °С и коррозионной стойкости.
Достоинства диффузионного насыщения
Поверхность диффузионно-металлизированной детали обладает высокойжаростойкостью, поэтому жаростойкие изделия изготавливают из простых углеродистых сталей с последующим алитированием, хромированием исилицированием. Исключительно высокой твердостью (до HV 2000) и высоким сопротивлением абразивному износу обладают борированныеслои, вследствие образования на поверхности высокотвердых боридов железа - FeB и Fe2B; однако борированные слои очень хрупкие. Сульфидирование - поверхностное насыщение стали серой. Для режущего инструмента стойкость повышается в 2-3 раза.
Недостатки диффузионного насыщения металлов
Диффузия хрома, алюминия и других металлов протекает значительно медленнее, чем углерода и азота, потому что углерод и азот образуют с железом растворы внедрения, а металлы - растворы замещения. При одинаковых температурных и временных условиях диффузионные слои при металлизации в десятки, а то и в сотни раз более тонкие, чем при цементации. Такая малая скорость диффузии препятствует широкому распространению процессов диффузионного насыщения в промышленности, так как процесс является дорогостоящим, и его проводят при высоких температурах (1000-1200 °C) длительное время. Только особые свойства слоя и возможность экономии легирующих элементов при использовании процессов диффузионной металлизации обусловили некоторое их применение в промышленности.
Похожие статьи
-
Цементация стали - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Поверхностное диффузионное насыщение малоуглеродистой стали углеродом с целью повышения твердости, износоустойчивости. Цементации подвергают...
-
Поверхностная закалка - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Это закалка, при которой только поверхностный слой изделия нагревают до заданной температуры. При поверхностной закалке на некоторую (заданную) глубину...
-
Азотирование - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Азонирование -- это технологический процесс химико-термической обработки, при которой поверхность различных металлов или сплавов насыщаютазотом в...
-
Нитроцементация - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Нитроцементация сталей -- процесс насыщения поверхности стали одновременно углеродом и азотом при 700--950 °C в газовой среде, состоящей из...
-
Дефекты термической обработки - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Дефекты при отжиге и нормализации. В процессе отжига и нормализации могут возникнуть следующие дефекты: окисление, обезуглероживание, перегрев и пережог...
-
Закалка стали - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Закалкой называется операция термической обработки, состоящая из нагрева до температур выше верхней критической точки AC3 для доэвтектоидной стали и выше...
-
Отпуск стали - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Отпуск закаленных углеродистых сталей Отпуском называют термическую операцию, заключающуюся в нагреве закаленной стали до температур, не превышающих...
-
Основан на использовании диффузионных (нормальных) фазовых превращений при охлаждении металлов и сплавов. Основные параметры отжига II рода : температура...
-
Термомеханическая обработка - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Термомеханическая обработка стали заключается в сочетании механической обработки давлением (прокатки, штамповки) с термической обработкой (закалкой). Это...
-
Отжиг I рода - Характеристика и структурные методы исследования металлов
1. Отжиг 1 рода предназначен для выравнивания физической или химической неоднородности. Целью этого отжига не является фазовая перекристаллизация,...
-
Холодная и горячая деформации - Характеристика и структурные методы исследования металлов
При нагреве сопротивление металла деформации значительно снижается, т. е. уменьшается предел текучести. Для успешной обработки давлением необходимо точно...
-
Рекристаллизация - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Первичная рекристаллизация. При дальнейшем повышении температуры подвижность атомов возрастает и при достижении определенной температуры образуются новые...
-
Высокопрочный чугун получают присадкой в жидкий чугун небольших добавок некоторых щелочных или щелочноземельных металлов. Чаще для этой цели применяют...
-
Основой большинства современных легированных сталей является феррит, легированный одним или несколькими элементами. Легирование феррита сопровождается...
-
Частицы примеси имеют ту же решетку с металлом, что дает когерентность роста. Чем больше примесей, тем больше зерен и меньше их размер. Такой рост...
-
Изменение структуры при отпуске. Находясь в напряженном и неустойчивом состоянии, закаленная сталь стремится к своему устойчивому стабильному состоянию,...
-
Перлитное превращение Аустенита происходит при фазовом превращении гамма-железа - аустенита в альфа-железо - феррит. Однако превращение...
-
Если сталь со структурой аустенита, полученной в результате нагрева до температуры выше (для доэвтектической стали) или выше (для заэвтектоидной стали),...
-
Рост зерна аустенита при нагреве - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Зародыши аустенита при нагреве выше температуры. образуются на границах раздела феррит -- карбид. При таком нагреве число зародышей всегда достаточно...
-
При многих видах термической обработки сталь нагревают до температур, соответствующих существованию аустенита (процесс аустенитизации). Образование...
-
Специальные чугуны - Характеристика и структурные методы исследования металлов
К этой группе чугунов (ГОСТ 7769--82) относятся жаростойкие, которые обладают окалиностойкостью, ростоустойчивостью и трещиноустойчивостью, жаропрочные,...
-
Электроннолучевая плавка металлов Для получения особо чистых металлов и сплавов используют электроннолучевую плавку. Плавка основана на использовании...
-
Старение - изменение свойств, протекающие во времени без заметного изменения микроструктуры. 1. Термическое старение В результате изменения растворимости...
-
Серый и белый чугун - Характеристика и структурные методы исследования металлов
ЧУГУН Сплавы железа с углеродом (> 2,14% С) называют чугуном. Присутствие эвтектики в структуре чугуна обусловливает его использование исключительно в...
-
Промежуточное (бейнитное) превращение - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Это превращение имеет черты, как диффузионного перлитного превращения, так и бездиффузионного мартенситного. Бейнитное превращение так же, как и...
-
Мартенситное превращение в стали - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Мартенситное превращение происходит при быстром охлаждении высокотемпературной фазы. Такой процесс часто называется закалкой, хотя для различных металлов...
-
Структурные классы легированных сталей - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Легированные стали по структуре в условиях равновесия можно разделить на следующие классы (рис. 97): доэвтектоидные стали, содержащие в структуре...
-
Возврат и полигонизация - Характеристика и структурные методы исследования металлов
При нагреве до сравнительно низких температур (обычно ниже (0,2--0,3) Тдл1) начинается процесс возврата, под которым понимают повышение структурного...
-
Легирующие элементы в стали - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Влияние легирующих элементов на полиморфные превращения железа. Все элементы, за исключением углерода, азота, водорода, и отчасти бора, образуют с...
-
Образование стабильной фазы графита в чугуне может происходить в результате непосредственного выделения его из жидкого (твердого) раствора или вследствие...
-
Железо -- металл сероватого цвета. Атомный номер 26, атомная масса 55,85, атомный радиус 0,127 нм. Чистое железо, которое может быть получено в настоящее...
-
Диаграмма состояния для случая полной взаимной растворимости компонентов А и В в жидком и твердом состояниях и изменение энергии Гиббса в зависимости от...
-
Свойства масляных СОЖ условно разделяют на пять групп: физико-химические и функциональные свойства; химическая активность; эксплуатационные и...
-
Переход сплава из жидкого состояния в твердое, как и при Кристаллизации чистых металлов, протекает только при наличии некоторого переохлаждения, когда...
-
Твердые растворы - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Твердые растворы - фазы, в которых один из компонентов сплава сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы других компонентов располагаются в решетке...
-
Полиморфные превращения одного или обоих компонентов сплава изменяют его структуру и свойства. Рис. 43. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых...
-
Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы и эвтектику (рис. 39 и 40). Между линиями ликвидус и солидус в равновесии находятся...
-
Сталь является многокомпонентным сплавом, содержащим углерод и ряд постоянных или технологических примесей: Mn, Si, S, Р, О, Н, N и др., влияющих на ее...
-
Ковкий чугун - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Ковкий чугун получают длительным нагревом при высоких температурах (отжигом) отливок из белого чугуна. В результате отжига образуется графит хлопьевидной...
-
1. точечные: - вакансии (дефекты Шоттки), т. е. узлы решетки, в которых атомы отсутствуют - Межузельные атомы (дефекты Френкеля) образуются в результате...
Цианирование - Характеристика и структурные методы исследования металлов