Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [ 16 ] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63

тхт проводят с йсйользованйем кйк tfiepAofO, ш й газового карбюризатора.

При цементации с использованием твердого карбюризатора изделия укладываются в специальные ящики и засыпаются карбюризатором, состоящим из 70-80% древесного угля и 20-307о карбонатов (ВаСОз, СаСОз, ЫзгСОз), после чего герметически закрытые ящики устанавливают в печи на определенное время и нагревают до 900-950° С. В процессе нагревания происходят следующие реакции: углерод угля взаимодействует с кислородом воздуха, находящимся в ящике, с образованием оксида углерода (П):

2С + Оо = 2СО

Карбонаты при высокой температуре диссоциируют по схеме . j

МеСОз> МеО + СО2

а СО2 окисляет углерод древесного угля, поэтому концентрация СО в газовой камере возрастает. Оксид углерода (И), соприкасаясь с поверхностью изделия, распадается с выделением атомарного углерода:

2СО = СО2 + С„ом который диффундирует в сталь, растворяясь в уфазе: Сатом Fe = Fe (С) аустенит

Газовую цементацию применяют при массовом производстве изделий. Ее проводят в герметических камерах. В качестве цементирующих газов используют оксид углерода (И) и углеводороды: метан, пропан.

При 900-950° С газообразные продукты разлагаются с выделением атомарного углерода, который диффундирует в поверхностный слой, например:

СН4 -* 2Н2 + Сатом 2СО-С02 +Сатом

Газовая цементация имеет ряд преимуществ перед цементацией в твердых карбюризаторах, в частности, сокращается длительность процесса, возрастает пропускная способность оборудования, улучшаются условия труда, возможна автоматизация управления процессом.

Наиболее распространенной термической обработкой цементованных деталей является закалка от 800-850° С с последующим отпуском при 150-200° С. При газовой цементации деталей широкое распространение получила

непосредственная закалка из цементационной печи с предварительным подстуживанием до 800-840° С (для уменьшения коробления).

Глубина проникновения углерода в поверхностный слой изделий зависит от температуры и времени нагревания (рис. 37).

Азотирование. Это - насьвдение поверхностных слоев стали азотом. Оно основано на образовании в поверхностном слое твердого раствора азота в железе, нитридов

(химических соединений) железа и легирующих элементов с азотом. Азотирование осуществляют для повышения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости изделий.

Азотированию подверга-Рис. 37. Влияние температуры jqt изделия из углеродистых, и времени выдержки изделий пргнппвянных гтя-

в печи на глубину цементации "° легированных ста-(карбюризатор: уголЫ-ВаСОз): леи С низким содержанием

/-980° С: 2-900° С: 3-845° с Сг, А1, Мо, VV, V. ПрОЦССС

азотирования проводят в герметических .камерах при 500-600° С в присутствии а1М1Миака. Аммиак разлагается с выделением атомарного азота:

NH3-3H +Матом

и диффундирует в сталь. Азотирование - процесс длительный и составляет (при 500-520° С) 25-90 ч для насыщения поверхности изделия на глубину 0,3-0,6 мм. Для ускорения процесса азотирования применяют двухступенчатый режим - при 500-520° С (15-20 ч) и при 550-570° С (20-25 ч). Твердость азотированного слоя HV 1000-1200. После азотирования изделия могут сразу использоваться при сборке машин й аппаратов. Для повышения устойчивости против коррозии детали, изготовленные из низко- и среднеуглеродистых сталей, подвергают антикоррозионному азотированию при 600-700° С с выдержкой от 30 мин до 6-10 ч.

Цианирование (нитроцементация). Это процесс совместного насыщения поверхности стали углеродом и азотом для повышения твердости и износостойкости поверхностного слоя. Цианирование проводят в жидких средах (цианирование) и газовых средах (нитроцемен-

тация), наиболее часто при 820-870" С. Цианирование проводят путем нагрева изделий в расплавах цианидов (NaCN, KCN, Ca(CN)2 и др.) и нейтральных солей (NaCl, ВаСЬ, ЫвгСОз и др.). Цианиды при плавлении разлагаются с выделением азота и углерода, которые диффундируют в поверхность изделий. Чем выше температура расплава и время пребывания изделий в расплаве, тем глубже цианированный слой. Недостатком цианирования является ядовитость цианистых солей.

- Нитроцементацию осуществляют в герметических камерах с использованием цементующего газа, к которому добавляют 2-10% аммиака. После цианирования (нит-роцементации) проводят закалку и низкий отпуск. Твердость цианированного слоя после термической обработки HRC 58-62, а структура - мелкокристаллический мартенсит.

Диффузионная металлизация. Это процесс насыщения стали алюминием, хромом, кремнием, бором и др. с целью упрочнения или придания особых физико-химических свойств поверхностному слою изделия.

Наиболее распространенными способами являются алитирование, хромирование, силицирование.

Алитирование - процесс насыщения поверхности изделий из стали алюминием. Для алитирования применяют порошкообразные алитирующие смеси (порошок алюминия или смесь состава: 45% ферроалюминия, 2% хлорида аммония, 53% оксида алюминия).

При порошковом методе изделия укладывают в ящики, засыпают алитирующей смесью, герметично закрывают и нагревают в печи при 900-1000° С в течение 4- 25 ч. В процессе нагрева хлорид аммония разлагается (NH4Cl = NH3-i-HCI) с выделением хлороводорода, который с алюминием образует легколетучий хлорид алюминия (2А1-РбНС1 = 2А1С1з+ЗН2), разлагающийся при соприкосновении с поверхностью изделий с выделением атомарного алюминия, диффундирующего в поверхностный слой изделия. Диффузионный слой, состоящий из твердого раствора алюминия в железе и химического соединения типа Fe„Alm, имеет высокую твердость, хрупкость. Такие изделия из-за хрупкости применять нельзя, поэтому они подвергаются термической обработке. При этом выравнивается концентрация алюминия в поверхностном слое. Концентрация и глубина прон-икновения алюминия в поверхностный слой зависят от температуры