книги / Технология термического производства. Способы наноструктурирования материалов

нологии. Нагрев производился в камерной печи. Ниже приведены режимы термической обработки опытных деталей.

Втулки из стали 45 – нагрев в печи с эндогазом с точкой росы 0±1 °С при температуре 820±10 °С, выдержка 20 мин; охлаждение в масле до температуры 20–40 °С; отпуск при температуре 550±20 °С в течение 40 мин; охлаждение на воздухе. Твердость после термической обработки НRС 20–25.

Крыльчатки из стали 38ХА – нагрев в печи с эндогазом

сточкой росы 0±1 °С при температуре 860±10 °С, выдержка 40 мин; охлаждение в масле; отпуск при 560±20 °С в течение 30 мин; охлаждение на воздухе. Твердость после термической обработки HRС 23–28.

Валики из стали 40ХНМА – нагрев в печи с эндогазом

сточкой росы 0±1 °С при температуре 850±10 °С, выдержка 20 мин; охлаждение в масле; отпуск при 550±10 °С в течение 1,5 ч; охлаждение на воздухе. Твердость после термической обработки HRС 32–36.

Стаканы из стали З0ХГСА – нагрев в печи с эндогазом

сточкой росы –2±1 °С при температуре 890±10 °С, выдержка

8 мин; охлаждение в масле; отпуск при 520 °С в течение 40 мин охлаждение на воздухе. Твердость после термической обработки HRС 35–37.

Обоймы из стали ШХ15 – нагрев в печи с эндогазом с точкой росы –10±1 °С при температуре 840 °С, выдержка 15 мин; охлаждение в масле; отпуск при 130–140 °С в течение 1,5 ч; обработка холодом при –30 °С с последующим отпуском при 150 °С в течение 3 ч; охлаждение на воздухе. Твердость после термической обработки HRС 62–63.

Поршни из стали 12ХНЗА (после цементации) – нагрев

впечи с эндогазом с точкой росы –10±1 °С при температуре 800±20 °С, выдержка 12 мин; охлаждение в масле; обработка холодом при –70 °С с выдержкой 30 мин; отпуск при 160 °С

втечение 2 ч; охлаждение на воздухе. Твердость цементированного слоя после термической обработки HRС 60–61.

31

Рис. 2.15. Эмпирические кривые равновесия углеродистой стали с эндотермической атмосферой: 1 – по данным фирмы «Lindberg»;

2 – по данным фирмы «Service Combustion»; 3 – по данным А.А. Шмыкова; 4 – по данным авторов работы [9]

33

Большое значение для точки росы эндотермической атмосферы имеет исходное газовое сырье. Эндотермические атмосферы, полученные из городского природного газа и из пропанбутановой смеси, при одном и том же углеродном потенциале имеют различные точки росы. Эндотермическая атмосфера, полученная на основе пропанбутановой смеси, имеет следующий средний химический состав: 23 % СО; 1 % СО2; 30,5 % Н2; 0,5 % СН4; остальное – N2 и несколько повышенное содержание водяных паров. Влажность этой атмосферы с учетом реакции водяного газа (15), протекающей в рабочей камере печи, значительно выше влажности эндотермической атмосферы, полученной на основе городского природного газа. Экспериментальные результаты по данным работы приведены в табл. 2.4.

2.2.Способы защиты стали от окисления

иобезуглероживания при нагреве. Контролируемые атмосферы

Возможно применение различных методов предотвращения окисления и обезуглероживания. Так, при нагреве в топливных печах используют муфелирование садки с подачей в муфель контролируемой атмосферы или муфелирова-

34

ние горелок и продуктов сгорания. В некоторых случаях можно использовать неполное горение природного газа при недостатке воздуха (коэффициент расхода воздуха α = = 0,5÷0,6). При термической обработке инструмента и мелких деталей широко применяют расплавы солей (нагрев в печах типа СВС), при обработке штампов применяют упаковку с защитой рабочих поверхностей карбюризатором. В индивидуальном и мелкосерийном производстве используют специальные обмазки и засыпки. Применение быстрых нагревов (индукционный нагрев, кипящий слой, электроконтактный нагрев) резко снижают глубину окисления. Универсальным методом является применение вакуума и применение контролируемых атмосфер. Автоматическое регулирование состава атмосферы дает возможность управлять взаимодействием газовой среды со сталью и, следовательно, сохранять неизменным состав поверхностных слоев нагреваемых изделий или изменять его в нужном направлении и требуемых пределах.

Контролируемые атмосферы представляют собой искусственные газовые атмосферы, обычно получаемые в газоприготовительных установках-генераторах из различных видов твердых, жидких и газообразных материалов, с последующим их сжиганием и очисткой продуктов сгорания от различных вредных компонентов (серы, аммиака).

Контролируемые атмосферы подразделяются на следующие виды:

1.Контролируемые защитные атмосферы, взаимодействующие с углеродистыми и легированными сталями без окисления, обезуглероживания или науглероживания.

2.Контролируемые атмосферы с различными добавками углеводородов и газообразного аммиака, которые при взаимодействии с углеродистыми и легированными сталями насыщают их с поверхности углеродом или одновременно углеродом и азотом.

35

3. Контролируемые атмосферы для поверхностного насыщения углеродистых и легированных сталей азотом (азотирование), алюминием (газовое алитирование), хромом (газовое хромирование), бором (газовое борирование) и т.д.

А.А. Шмыков [10] подразделяет контролируемые атмосферы на ряд типов:

I. Водород – водяной пар – азот.

II. Водород – метан – водяной пар – азот.

III. Водород – водяной пар – окись углерода – азот. IIIА. Водород – водяной пар – окись углерода – метан –

азот.

IV. Окись углерода – двуокись углерода – азот.

V. Окись углерода – двуокись углерода – водород – водяной пар – азот.

VА. Окись углерода – двуокись углерода – водород – водяной пар – метан – азот.

VI. Азот – окись углерода – водород.

В отечественной промышленности широкое применение находят атмосферы I, III, V, VI типов. Наибольшее распространение имеют контролируемые атмосферы, приведенные в табл. 2.5. Рекомендации по применению контролируемой атмосферы при термической обработке различных сталей и сплавов приведены в табл. 2.6 и источниках [1, 2, 9, 10, 31].

36