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 ] 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

пространстве совместить получение газа и процесс цементации.

В печах непрерывного действия применяют эндотермическую контролируемую атмосферу, в которую добавляют до 5 % природного газа. Основное преимущество эндотермической атмосферы - возможность автоматически регулировать углеродный потенциал атмосферы.

Для сокращения длительности процесса широко используют газовую цементацию, при которой углеродный потенциал эндотермической атмосферы вначале поддерживают высоким, обеспечивающим получение в поверхностной зоне стали 1,2-1,3 % С, а затем углеродный потенциал атмосферы снижают до 0,8 % С. В этот период концентрация уг,перода на поверхности снижа(;тся до 0,8 %.

Цементацию выполняют при 930-950 °С. Продолжительность цементации для получения слоя толщиной 0,7-1,5 мм прн 930 °С в муфельных (безмуфельных) печах непрерывного действия составляет 6-12 ч, а в шахтных 3-10 ч.

Термическая обработка стали толе цементации; свЬйства цементованных деталей. Окончательные свойства цементованные изделия получают в результате термической обработки, выполняемой после цементации. Этой обработкой можно исправить структуру и измельчить зерно сердцевины и цементованного слоя, неизбежно увеличивающихся во время длительной выдержки при высокой температуре цементации, получить высокую твердость в цементованном слое и хорошие механические свойства сердцевины; устранить карбидную сетку в цементованном слое, которая может возникнуть при насыщении его углеродом до заэвтектоидной концентрации.

В большинстве случаев применяют закалку выше точки Aci (для сердцевины) при 820-850 °С.

После газовой цементации используют закалку без повторного нагрева, а непосредственно из цементационной печи после подстуживания изделий до 840-860 °С. Такая обработка не исправляет структуры цементованного слоя и сердцевины и не приводит к измельче-

Под углеродным потенциалом атмосферы понимают ее науглероживающую способность, обеспечивающую определенную концентрацию углерода на поверхности цементованного слоя.

нию зерна. Поэтому она применима только к наследственно мелкозернистой стали. Для уменьшения деформации цементованных изделий применяют ступенчатую закалку в горячем масле 160-180 °С.

Иногда термическая обработка состоит из двойной закалки и отпуска. Первую закалку (или нормализацию) с нагревом до 880-900 "С назначают для исправления структуры сердцевины. Кроме того, при нагреве в поверхностном слое в аустените растворяется цемен-титная сетка, которая при быстром охлаждении вновь не образуется. Вторую закалку проводят с нагревом до 760-780 °С для устранения перегрева цементованного слоя и придания ему высокой твердости. Недостаток такой термической обработки заключается в сложности технологического процесса, повышенном короблении, возникающем в изделиях сложной формы, и возможности окисления и обезуглероживания.

В результате термической обработки поверхностный слой приобретает структуру мартенсита или мартенсита с небольшим ко,1ичеством остаточного аустенита и избыточных карбидов в виде глобулей.

Заключительной операцией термической обработки цементованных изделий во всех случаях является низкий отпуск при 160-180 "С, переводящий мартенсит закалки в поверхностном слое в отпущенный мартенсит.

Твердость поверхностного слоя для углеродистой стали составляет HRC 60-64, а для легированной HRC 58-61; снижение твердости объясняется образованием повышенного количества остаточного аустенита.

Сердцевина деталей из углеродистой стали имеет структуру сорбита, а из легированных - бейнита или низкоуглеродистого мартенсита. Низкоуглеродистый мартенсит обеспечивает повышенную прочность и достаточную вязкость серд1девины. Твердость сердцевины обычно составляет HRC 30-40.

Цементация с последующей термической обработкой повышает предел выносливости стальных изделий и понижает чувствительность к концентраторам напряжений при условии непрерывной протяженности упрочненного слоя по всей поверхности детали. Дополнительно предел выносливости цементованных изделий может быть повышен дробеструйным наклепом или обкаткой роликами.

3. Нитроцементация

Нитроцементацией называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при 840- 860 °С в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака. Продолжительность процесса 4-10 ч. Основное назначение нитроцементации - повышение твердости, износостойкости и предела выносливости стальных детале/!.

Для нитроцементации легированных сталей рекомендуется использовать контролируемую эндотермическую атмосферу, к которой добавляют 1,5-5,5 % (объемн.) необработанного природного газа и 1,0- 3,5 % (объемн.) NHg.

После нитроцементации следует закалка непосредственно из печи, реже после повторного нагрева, применяют и ступенчатую закалку. После закалки проводят отпуск при 160-180 °С.

При оптимальных условиях насыщения структура нитроцементованного слоя должна состоять из мелкокристаллического мартенсита, небольшого количества мелких равномерно распределенных карбонитридов и 25-30 % остаточного аустенита.

Твердость слоя после закалки и низкого отпуска /?С 58-60, /-/V 5700-6900 МПа. Высокое содержание остаточного аустенита обеспечивает хорошую при-рабатываемость.

4. Азотирование стали

Азотированием называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом при нагреве ее в аммиаке. Азотирование повышает вердость поверхностного слоя, его износостойкость, предел выносливости и сопротивление коррозии в таких средах, как воздух, вода, пар и т. д. Твердость азотированного слоя заметно выше, чем цементуемой стали.

Азотирование широко применяется для зубчатых колес, цилиндров мощных двигателей, многих деталей станков и других изделий.