- •Материаловедение
- •Введение
- •1. Кристаллическое строение металлов
- •1.1. Общая характеристика и структурные методы исследования металлов
- •1.2. Атомно-кристаллическая структура металлов
- •1.3. Дефекты кристаллического строения
- •1.4. Строение сплавов
- •2. Кристаллизация металлов
- •3.1. Упругая и пластическая деформация
- •3.2. Механизм пластической деформации
- •3. Деформация и разрушение металлов
- •3.3. Влияние пластической деформации на структуру и свойства металла
- •3.4. Разрушение металлов
- •4. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла
- •4.1. Возврат и полигонизация
- •4.2. Рекристаллизация
- •4.3. Факторы, влияющие на размер зерна рекристаллизованного металла
- •4.4. Холодная и горячая деформации
- •5. Железо-углеродистые сплавы
- •5.1. Компоненты и фазы в системе железо-углерод
- •5.2. Диаграмма состояния железо-цементит (Fe–Fe3c) (метастабильное равновесие)
- •5.3. Формирование структуры углеродистых сталей при медленном охлаждении
- •5.4. Формирование структуры белых чугунов
- •6. Чугуны
- •6.1. Белые чугуны
- •6.2. Серые чугуны
- •6.3. Высокопрочные чугуны
- •6.4. Ковкие чугуны
- •7. Стали
- •7.1. Примеси в сталях
- •7.2. Влияние углерода на свойства стали
- •7.3. Влияние постоянных примесей на свойства стали
- •7.4. Влияние легирующих элементов на критические точки железа
- •7.5. Классификация сталей
- •7.6. Маркировка сталей
- •7.7. Коррозионно-стойкие и жаростойкие стали и сплавы
- •7.8. Жаропрочные стали и сплавы
- •8. Термическая обработка сталей
- •8.1. Отжиг стали
- •8.2. Нормализация стали
- •8.3. Закалка стали
- •8.4. Отпуск стали
- •9. Химико-термическая обработка стали
- •9.1. Цементация стали
- •9.2. Азотирование стали
- •9.3. Нитроцементация и цианирование сталей
- •9.4. Диффузионная металлизация
- •10. Огнеупорные материалы
- •10.1. Свойства огнеупоров
- •10.2. Классификация огнеупоров
- •10.3. Огнеупорные изделия
- •10.4. Огнеупорные бетоны, торкрет-массы, мертели
- •11. Теплоизоляционные материалы
- •11.1. Свойства теплоизоляционных материалов
- •11.2. Классификация теплоизоляционных материалов
- •11.3. Естественные теплоизоляционные материалы
- •11.4. Искусственные теплоизоляционные материалы
- •Библиографический список
- •Оглавление
9.2. Азотирование стали
Азотирование – это насыщение поверхностного слоя детали азотом. В результате этот слой приобретает высокую твердость, повышенную износостойкость и сопротивление некоторым агрессивным средам. Азотирование основано на выделении активного азота при диссоциации (разложении) аммиака:
2NH32N+3H2.
Обычно азотированию подвергают среднеуглеродистые легированные стали, содержащие титан, ванадий, вольфрам, молибден или хром (38Х2МЮА, 35ХЮА и др.). Азотирование углеродистой стали не дает нужной твердости.
Для улучшения механических свойств сердцевины детали перед азотированием деталь подвергают закалке и высокому отпуску, то есть улучшению.
Азотирование осуществляется в печах при температуре 500…600 С. Активный азот, выделяющийся при диссоциации аммиака, диффундирует в поверхностный слой и с легирующими элементами и железом образует очень твердые химические соединения – нитриды.
Основным недостатком азотирования является большая длительность процесса. Азотирование на глубину 0,2…0,5 мм продолжается 25…60 часов [3].
Но азотирование имеет ряд преимуществ перед цементацией. Температура нагрева сравнительно низкая, а твердость азотированного слоя выше. Причем хрупкость меньше, чем у цементованного и закаленного слоя. Кроме того, у азотированных изделий повышенная стойкость против коррозии и усталости. После азотирования не требуется дополнительной термической обработки.
9.3. Нитроцементация и цианирование сталей
Нитроцементация и цианирование – насыщение поверхностного слоя изделий одновременно углеродом и азотом. Если оно проводится в жидких цианистых солях, что процесс называют цианированием, если же в газовой среде, то нитроцементацией.
Жидкостное цианирование производится в ваннах с расплавами цианистых солей (NaCN, KCN, Ca(CN)2 и др.) при температуре, достаточной для их разложения с выделением активных атомов углерода и азота.
Низкотемпературное цианирование осуществляется при температурах 550…600 С. Оно применяется для повышения стойкости инструментов из быстрорежущей стали.
Высокотемпературное цианирование производят при температурах 800…850 С в ваннах, содержащих 20…40 % цианистых солей с нейтральными солями NaCl, Na2CO3 и др.
Продолжительность жидкого цианирования составляет от 5 мин до 1 часа. Глубина слоя равна 0,2…0,5 мм. После цианирования детали подвергают закалке и низкому отпуску. Цианирование применяется, как и цементация, для различных изделий. Но при цианировании коробление деталей значительно меньше, а износостойкость и коррозионная стойкость более высокие. Недостатком жидкостного цианирования является ядовитость цианистых солей и их высокая стоимость.
Нитроцементация отличается от газовой цементации тем, что к цементирующему газу добавляют аммиак. Газовое цианирование разделяют на низкотемпературное и высокотемпературное.
При низкотемпературном (500…600 С) газовом цианировании в сталь преимущественно диффундирует азот с образованием нитридов. Углерод диффундирует в небольшом количестве. Этот вид нитроцементации используют для обработки инструментов из быстрорежущей стали.
При высокотемпературном (800…850 С) газовом цианировании в основном в сталь диффундирует углерод. После него детали подвергают закалке и низкому отпуску.
При нитроцементации не применяются ядовитые соли и можно обрабатывать более крупные детали [4].