Азотирование - насыщение поверхности детали азотом.

Азотирование проводят в специальных газовых печах, куда помещают детали, а затем подается диссоциированный аммиак, т.е. проходит распад аммиака. Диссоциация аммиака проходит в специальных автоклапанах в присутствии катализатора. Это нужно для того, чтобы в печь поступали атомы азота.

Температура азотирование 520-550ºС, т.е. она не высокая, т.к. растворимость азота в феррите вполне достаточная. Поэтому азотирование можно проводить после окончаний термообр., нап., после закалки и высокого отпуска. Это позволяет подвергать азотированию уже готовые детали, прошедшие обработку резанием, шлифованием, т.е. не требуется оставлять припуски на окончательную обработку как при цементации.

Низкая температура азотирования не позволяет получить глубокого насыщения поверхностей. Поэтому обычная толщина азотированного слоя 0,3 – 0,5 мм, а продолжительность процесса в 2-3 раза превышает продолжительность цементации.

Для повышения эффекта износостойкости стали подвергаемые азотированию обычно содержат Cr,Al, Mo. Эти элементы, взаимодействуя с азотом, образуют собственные ингредиенты, которые дополнительно повышают твердость и износостойкость поверхности.

38Х2МЮА – нитролоид.

По сравнению с цементацией азотирование имеет преимущество и недостатки.

Преимущества:

- проводится после окончательной термообработки, поэтому не требует дополнительных припусков;

- более высокая твердость и износостойкость;

- более высокая устойчивая прочность деталей;

- более высокая коррозионная стойкость;

- более высокая рабочая температура 400-450ºС.

Недостатки:

- более тонкий слой;

- более длительный процесс, требующий сложного оборудования, производительность меньше.

 

 

Насыщение металлов металлами (диффузионная металлизация)

При насыщении поверхности детали металлами происходит образование твердых ресурсов по типу замещения, т.е. атомы основного компонента замещаются в кристаллической решетке атомами легирующего элемента. Процесс диффузии по типу замещения идет гораздо медленнее, чем по механизму внедрения. Поэтому процесс диффузионной металлизации требует более высоких температур и длительных выдержек. Наиболее часто применяют насыщение поверхности Al, Cr, Ti, Zn.

Алитирование применяют для стальных и никелевых деталей с целью повышения жаростойкости поверхности, образуются Al₂O₃. Аллитирование можно проводить двумя способами:

- аллитирование из порошковой смеси - берут порошок FeAl. Нагревают до температуры 1050-1150ºС и выдерживают 2…20 ч. Хлор взаимодействует с Al (ALCL₃) и за счет образования этого хлористого Al происходит перенос Аl на поверхность из порошка.

- погружение детали в расплав Аl, выдержка в ванне и затем нагрев до рабочей температуры аллитирования.

Хлорирование применяют с разными целями:

Для малоуглеродистых сталей с содержанием С<0,4%, с целью повышения коррозионной стойкости поверхности. В этом случае Сr переходит в твердый раствор и если его концепция превышает 13%, то сталь становится коррозионно-стойкой.

Глубина насыщения Сr зависит от эксплуатационных характеристик деталей.

%С > 0,41% - средне или высоко углеродная сталь. В этом случае хромирование применяют для повышения твердости и износостойкости поверхности.

Увеличение твердости происходит за счет образования в сталях карбидов хрома, которые и повышают служебные свойства деталей: Сч23С6.

В отличие от гальваники, ХТО называют твердым хромированием.

Берут порошок FeСr, добавляют Al₂O₃ и NH₄Cl. При хромировании можно получить толщину до 0,2 мм. Мягкое хромирование используется для повышения коррозионной стойкости труб, фланцев.

Титанирование

Насыщение Ti повышает коррозионную стойкость и повышает кавитационную стойкость.

Насыщение Ti проводят из порошковых смесей FeTi.

Цинкование - з ащищает от коррозии. Насыщение Zn проводят погружением детали в расплав. Температура расплавленного цинка в ванной 350-550ºС. Время пребывания в расплавленной ванне 1-10 мин. Толщина цинкового покрытия 10-30 микрон.

 

 

Порошковые материалы

Порошковыми называют материалы, изготовляемые путем прессования металлических порошков в изделия необходимой формы и размеров и последующего спекания сформованных изделий в вакууме или защитной атмосфере при температуре 0.75-0.8Т_пл.

Антифрикционные порошковые сплавы имеют низкий коэффициент трения, легко обрабатываются, выдерживают значительные нагрузки и имеют хорошую износостойкость. Наибольшее применение получил материал ФМК-11.

Сплавы на основе цветных материалов (АЛП-2, АЛПД-2-4, БрПБ-2, ЛП58Г2-2 и др.) применяют в приборостроении и электронной технике.

Применение порошковых материалов рекомендуется при изготовлении деталей простой симметричной формы, малых массе и размеров.

Процесс приготовления смеси состоит из классификации порошков по размерам частиц, смешивания и предварительной обработки.

Порошки с размерами частиц 50 мкм и больше разделяют по группам просеиванием на ситах, а более мелкие порошки – воздушной сепарацией. В металлические порошки вводят технологические присадки различного назначения: пластификаторы (па­рафин, стеарин, олеиновую кислоту и др.), облегчающие процесс прессования и получения заготовки высокого качества; легко­плавкие присадки, улучшающие процесс спекания, и различные летучие вещества для получения детален с заданной пористостью. Для повышения текучести порошок иногда предварительно грану­лируют. Подготовленные порошки смешивают в шаровых, бара­банных мельницах и других смешивающих устройствах.

Предварительную механическую или термическую обработку (например, отжиг) применяют для повышения технологических свойств порошков.

При проектировании деталей с высокими требованиями по точности исполнительных размеров необходимо предусматривать припуск на их дальнейшую механическую обработку. Наружные и внутренние резьбы следует изготовлять обработкой резанием. В конструкциях деталей необходимо избегать выступов, пазов и отверстий, расположенных перпендикулярно оси прессования.

Для свободного удаления заготовки пресс-форма должна иметь незначительную конусность. При проектировании конических поверхностей необходимо исходить из удобства извлечения за­готовки обратная конусность недопустима.Радиусы перехода сопрягающихся поверхно­стей должны быть не менее 0,2 мм

В марке сплавов первые буквы, указывают класс материала («Ал» – алю­миний, «Б» – берилий, «Бр» – бронза, «Л» – латунь и т.д.), буква «П» – порошковый сплав и число после дефиса – плот­ность материала в процентах. Буквы («Д» – медь, «Ж» – же­лезо, «Г» – марганец и др.) и цифры в марке указывают состав сплава. Так же как обычные сплавы, порошковые сплавы на основе цветных металлов обладают высокой теплопроводностью и элек­тропроводимостью, коррозионной стойкостью, немагнитны, хо­рошо обрабатываются резанием и давлением.

 

 

Композиционные материалы

- это материалы состоящие из двух или более компонентов объединенных различными способами в монолит и сохраняющие при этом индивидуальные особенности.

Характерные признаки КМ:

1. Состав и форма определены заранее;

2. Матер. состоит из двух и более компонентов различного хим. состава разделенных границей;

3. Св-во матер. определены каждым из его компонентов содержание которых достаточно большое;

4. КМ обладают св-ми отличными от св-в компонентов, взятых в отдельности;

5. КМ однородны в макромасштабе и неоднородны в микромасштабе;

6. Такие материалы не встречаются в природе.

Классификация КМ:

1. По геометрии наполнителя:

А) Нуль-мерные (размеры которых в трех измерениях имеют один и тот же порядок);

Б) Одномерные наполнители - один из размеров значительно превосходит другие;

В) С двумерным наполнителем – два размера значительно превосходят третий

2. По схеме расположения наполнителя:

А) С одноосным или линейным расположением наполнителя в виде волокон, нитей расположенных параллельно друг другу в матрице;

Б) Двуосным или плоскостным;

В) Трехмерное или объемное расположение с отсутствием преимущественного направ. распределений.

3. По природе компонентов:

А) Компоненты состоят из металлов или сплавов;

Б) Из неорганических карбидов, оксидов, нитридов;

В) Из неметаллических элементов (углерод, бор);

Г) Из органических соединений (смолы).