Хімічні процеси, що проходять під час нагрівання деталей в печі - технологія термічної обробки підвісок гальмівно-важільної передачі електровозу, виготовлених із сталі 45
При нагріві деталей в печах метал взаємодіє з атмосферою печі. Результатом такої взаємодії являється окиснення, яке призводить до виникнення окалини на поверхні нагріваючого металу, та зневуглецювання - часткове або повне вигорання вуглецю в поверхневих шарах сталі.
Окислення призводить до втрат металу, ускладнює обробку деталей, затрудняє отримання високої та рівномірної твердості. Втрати металу при нагріві складають до 3% маси деталей що обробляються.
У зневуглецьованому шарі з'являються "м'які плями" і виникають розтягуючі напруження, що знижує міцність, зносостійкість та межу витривалості, тобто знижує строк служби деталей.
У склад пічної атмосфери входять кисень, окис вуглецю, двоокис вуглецю, водень, азот, метан, водяний пар. Дія цих газів на сталь різна. Водень зневуглецьовує, окис вуглецю та метан навуглецьовують. Водяний пар, двоокис вуглецю та кисень окисляють та зневуглецьовують.
Спочатку процесу окислення проходить хімічна реакція між металом та окиснюючим газом, у результаті чого на поверхні металу утвориться окисна плівка. Подальший процес окиснення - це дифузія атомів кисню крізь плівку (до металу) з окисненням на границі метал - плівка; дифузія атомів металу крізь плівку на її зовнішню поверхню з окисненням на границі плівка - газ або зустрічна дифузія атомів кисню та металу. На інтенсивність окиснення впливають склад та будова окисної плівки. Якщо плівка пориста, окиснення проходить інтенсивно, якщо щільна - окиснення сповільнюється або навіть зовсім зупиняється. Процес окиснення є дифузійним процесом; чим вище швидкість дифузії, тим вище швидкість окиснення. З підвищенням температури нагріву процес дифузії різко прискорюється, тому і окиснення буде проходити тим в більшій степені, чим вище температура нагріву.
В атмосфері вологого повітря окиснення проходить і при температурі 200 0С; утворена окисна плівка складається з окислу Fе2О3. З підвищенням температури (вище 100 0С) утворюється щільний шар окислів Fе2О3 та Fе3О4. При температурі вище 570 0С крім окислів Fе2О3 та Fе3О4 утворюється менш щільний окисел FeO по наступним реакціям:
Fe + CО2-FeO + СО;
Fe + Н2 О-FeO + Н2;
- 2Fe + О2-2FeO (основна частина кисню пічної атмосфери знаходиться у вигляді СО2 та Н2О). З утворенням окислу FeO окислення заліза різко зростає; при цьому утворюється шар окалини. Тому практично деталі запобігають від окислення при нагріві їх до температур вище 500 0С.
Паралельно з окисленням протікає процес зневуглецювання, тобто взаємодія газів пічної атмосфери з вуглецем. Вуглець може знаходитись в сталі у вигляді карбіду заліза Fе3С або у твердому розчині [Feг (С)]. Зневуглецювання прихований дефект. Його можна виявити вимірюванням твердості та по структурі сталі. Степінь зневуглецьованої дії пічної атмосфери залежить від вмісту в сталі вуглецю и легуючих елементів; наприклад, хром зменшує схильність до зневуглецювання.
На процес зневуглецювання впливає також і температура нагріву; чим вище температура, тим інтенсивніше протікає зневуглецювання.
Для збереження сталості хімічного складу поверхні деталей при даному режимі нагріву та певному хімічному складі сталі необхідно створити умови рівноваги між металом та пічною атмосферою, тобто мати певне співвідношення окислюючих, зневуглецьовуючих, відновлюючих та навуглецьовуючих газів.
Для запобігання окислення та зневуглецювання деталей при високих температурах у робочий простір печі вводять захисне газове середовище, яке називається захисною та контролюючою атмосферою. Застосована контролююча атмосфера повинна мати низьку вартість, бути простою у приготуванні, не повинна утворювати зайву кількість сажі та коксу, не окислювати та на зневуглецьовувати поверхню деталей при термічній обробці.
Для захисту від окислення можуть застосовуватись інертні гази: аргон, неон та чистий азот, які не містять слідів кисню, а також продуктів дисоціації аміаку. Вказані гази потребують додаткової очистки від агресивних домішок осушки, що підвищує вартість захисного газу в 2-3 рази. У зв'язку з цим чисті гази застосовують для захисних атмосфер обмежено.
У сучасному машинобудівному виробництві застосовують контролюючі атмосфери двох типів:
- 1) екзотермічну нейтральну при температурі нижче 700 0С; 2) ендотермічну "універсальну", нейтральну при температурі вище 700 0С ( нижче 700 0С вона вибухонебезпечна).
Найбільш широке застосування має ендотермічна атмосфера (ендогаз), яка застосовується як для без окисленого нагріву, так і для цементації.
Похожие статьи
-
Загальні відомості про термічну обробку, що використовується У проекті Під термічною обробкою розуміють комплекс операцій нагрівання й охолодження...
-
Підвіски ГВП виготовляють методом гарячого штампування з урахуванням припусків для механічної обробки із конструкційної вуглецевої якісної сталі 45,...
-
Процес термічної обробки сталі, у будь-якому випадку, включає в себе нагрів та охолодження, при цьому відбуваються структурні та фазові перетворення. А...
-
Основними критеріями при виборі обладнання є: вид термічної обробки, хімічний склад та розміри деталей. Для проведення гартування та високого відпуску...
-
При визначенні режимів термічної обробки слід враховувати технологічні та механічні властивості сталі, технічні вимоги до виробів в умовах їх...
-
Вуглець дуже впливає на властивості сталі навіть при незначній зміні його вмісту. Таким чином, вуглець являється основним елементом, за допомогою якого...
-
Після охолодження деталей до температури цеху проводиться контроль зразка на: твердість - твердомір ТК-1 - на попередньо підготовленій (зачищеній)...
-
Для проведення термічної обробки підвісок було застосовано таке обладнання: 1. Для гартування - шахтна електропіч (таблиця 1.5). Таблиця 1.5 -...
-
Завод ДП НВК "Електровозобудування" - державне підприємство, яке забезпечує своєю продукцією Україну та країни СНД. Завод був практично монополістом на...
-
Опис виробу У сучасних галузях виробництва практично повсюдно використовуються поковки - чорнові деталі, за своїми розмірами і формі дуже близькі до...
-
На основе диаграммы состояний "железо - цементит" и построенного графика термической обработки опишите превращения в структуре стали при нагреве,...
-
Производство стали - Разработка технологического процесса изготовления детали "зубчатое колесо"
Сущность процесса Основными материалами для производства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап). Содержание углерода и примесей в стали...
-
Стислий опис технологічного процесу. Після випуску сталі і її розливання в изложниці (маса зливків буває 8,5-12,5 тонн) останні попадають на ділянку...
-
Цементация стали - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Поверхностное диффузионное насыщение малоуглеродистой стали углеродом с целью повышения твердости, износоустойчивости. Цементации подвергают...
-
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...
-
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...
-
Наименование детали - фланец. Назначение детали - деталь служит для образования разъемных соединений труб. Обозначение материала детали - сталь 45 ГОСТ...
-
Цивільний захист - Розробка технології виробництва туалетного мила
Цивільна оборона України -- це державна система органів управління, сил і засобів для організації і забезпечення захисту населення від наслідків...
-
Жаропрочные стали и сплавы - Чугун и сталь
Эти стали, используются при работе под нагрузкой и обладают достаточной жаростойкостью при температурах выше 500 0С. Жаропрочные стали перлитного класса...
-
Таблица 4 - Режимы термообработки Операция T, °С Охлаждающая среда HRC Цементация 930 Охлаждение медленное в колодцах или ящиках Закалка 820 - 840...
-
Выбор материала и технология производства заготовок деталей и инструментов
ВЫБОР МАТЕРИАЛА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТОВ Цель работы - провести анализ условий работы заданного изделия, выбор...
-
Мета термічної обробки солоду - Термічна обробка пивоварного солоду
Свіжопророщений солод для виробництва пива використовувати неможна, так як він має сирий смак та запах, в ньому відсутні ароматичні, забарвлюючі і...
-
ОСНОВНІ ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ СОЛОДУ - Технологія виробництва солоду
Для виробництва солоду використовують ячмінь, який відповідає вимогам ДСТУ - "Ячмінь для пивоваріння". Даний вид сировини, якій надходить на завод,...
-
РАСШИФРОВКА МАРКИ СТАЛИ - Разработка технологического процесса термической обработки детали
Сталь марки 18Х2Н4ВА : хромоникелевая конструкционная легированная сталь с содержанием углерода 0,18%, до 2% хрома, 4 % никеля и 1% ванадия....
-
В результаті проведення процесу проходять складні біохімічні і хімічні зміни. В залежності від перетворень, які відбуваються у зерні у процесі...
-
Хром - очень распространенный легирующий элемент. Он повышает точку А3 и понижают точку А4 (замыкает область г-железа). Температура эвтектоидного...
-
Характеристика технологічного об'єкта з точки зору автоматизації Задача управління процесом нагріву в колодязях полягає у виборі та забезпеченні режиму...
-
Влажно-тепловая обработка полотен, купонов и деталей - Разработка детского платья
Влажно-тепловая обработка (В. Т.О.) трикотаж имеет большое значение для придания устойчивости линейного размера купона и полотна и изготавливаемых из них...
-
Теоретические основы процесса меднения - Серебрение алюминиевых деталей
Медные покрытия обычно не применяются как самостоятельные электролитические покрытия ни для защиты стальных деталей от коррозии, ни для декоративной цели...
-
Валики удвоителя работают при постоянных статических нагрузках на износ. В связи с этим их изготавливают их высокопрочной и износостойкой стали 50Х....
-
Шарикоподшипниковые стали - Чугун и сталь
Для обеспечения работоспособности изделий шарикоподшипниковая сталь должна обладать высокой твердостью, прочностью и контактной выносливостью. Это...
-
Отжиг маятниковый (циклический), сфероидизирующий отжиг - Термообработка деталей и инструментов
[pendulum (cyclic) аnnealing] - Отжиг с многократным нагревом до 740 OС и охлаждением до 680 OC, что обеспечивает получение структуры зернистого перлита....
-
Конструкционные улучшаемые стали, Рессорно-пружинные стали - Чугун и сталь
Улучшаемыми называют такие стали, которые используются после закалки с высоким отпуском (улучшения). Эти стали (40Х, 40ХФА, 30ХГСА, 38ХН3МФА и др.)...
-
Конструкционные цементуемые стали - Чугун и сталь
Карбидо - и нитридообразующие элементы (такие, как Cr, Mn, Mo и др.) способствуют повышению прокаливаемости, поверхностной твердости, износостойкости и...
-
Надежность - это комплексное свойство технического объекта (приборы, устройства, машины, системы); состоит в его способности выполнять заданные функции,...
-
Технологічна схема виробництва - Технологія виробництва ковбас
Технологічна схема процесу (??дод. А). М'ясо в тушах, напівтушах і четвертинах подається на стіл для ручної обвалки (1), де відбувається його...
-
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ - Газовая резка нержавеющей стали
Нержавеющими называются стали, обладающие высокими механическими свойствами, окалиностойкостью, жаропрочностью, стойкостью против атмосферной, жидкостной...
-
Технология непрерывной разливки стали состоит в том, что жидкий металл непрерывно заливается в верхнюю часть водоохлаждаемой формы -- кристаллизатор,...
-
Характеристика способов горячего формования - Изготовление деталей из пластмасс
Литье под давлением применяют для изготовления деталей из термо - и реактопластов. При литье под давлением (рис.16) материал в гранулированном или...
-
Низколегированные стали, предназначены для изготовления деталей, работающих в условиях высоких температур (100-600 С) и при давлении газа или пара. Эти...
Хімічні процеси, що проходять під час нагрівання деталей в печі - технологія термічної обробки підвісок гальмівно-важільної передачі електровозу, виготовлених із сталі 45