2. Технологическая часть
2.1. Предварительная термическая обработка
Для обеспечения высоких механических свойств сердцевины и подготовки структуры для азотирования детали подвергают предварительной термической обработке — улучшению, т. е. закалке с высоким отпуском; при этом отпуск должен проводиться при температуре не ниже температуры азотирования. Режимы улучшения зависят от стали, из которой изготовлены детали. Например, для стали 38ХМЮА рекомендуется закалка от 930— 950° С с охлаждением в воде (крупные детали) или масле (мелкие детали) и отпуск при 630—650° С; для стали 18Х2Н4ВА — закалка от 860—880° С с охлаждением в масле и отпуск при 525— 575° С; для стали 12X13 — закалка от 1000—1050° С в масле или воде и отпуск при 700—790° С.
При термической обработке деталей из стали 42ХМФА необходимо учитывать следующие особенности этой стали: 1) большую склонность к обезуглероживанию; на деталях перед их термической обработкой оставляют значительный припуск (до 3 мм) на обработку на металлорежущих станках для удаления обезуглероженного слоя; 2) алюминий задерживает диффузионные процессы; для получения более однородного аустенита необходима более длительная выдержка при нагреве под закалку (примерно в 1,5 раза больше, чем обычно); 3) склонность к росту зерна аустенита при незначительном перегреве под закалку; необходим строгий контроль температуры нагрева.
После улучшения детали из стали 42ХМФА обрабатывают на металлорежущих станках и затем шлифуют их рабочие поверхности. Детали сложной конфигурации и высокой точности рекомендуется перед шлифованием подвергать стабилизирующему отпуску при 600—650° С для снятия внутренних напряжений, возникающих после обработки резанием.
«Рис.6 – Улучшение коленчатого вала»
2.2.Подготовка поверхности деталей к азотированию
Перед азотированием деталей из сталей 38ХМЮА, 38ХВФЮА, 40ХНВА, 18Х2Н4ВА и др. их поверхность протирают бензином или применяют электрохимический способ обезжиривания.
Часто применяют также фосфатирование деталей в ваннах с раствором соли Мажеф. Образование на поверхности металла пористой фосфатной пленки (вместо окисной пленки, препятствующей диффузии азота) и некоторое растравливание поверхности увеличивает поверхностную активность металла, что ускоряет адсорбцию азота. При азотировании предварительно фосфатированных деталей глубина получаемого слоя увеличивается примерно на 6— 8%.
Для устранения окисной пленки, препятствующей проникновению азота в сталь при азотировании, рекомендуются следующие способы: а) для деталей из сталей типа 12X13 — электрообезжиривание, затем декапирование и фосфатирование; б) для деталей из сталей аустенитного класса — травление в 50—75%-ном растворе соляной кислоты при 50—60° С.
Наиболее рациональным способом является устранение окисной пленки непосредственно в печах азотирования. Для этого в муфель печи помещают коробку со смесью хлористого аммония и кварцевого песка. При нагреве до температуры азотирования хлористый аммоний диссоциирует с выделением паров хлористого водорода, которые восстанавливают окисную пленку.
Для защиты участков поверхности деталей, не подлежащих азотированию, наиболее часто применяют гальваническое лужение. Температура плавления олова (232° С) значительно ниже температуры азотирования (500—600° С), однако олово не стекает с поверхности детали благодаря силам поверхностного натяжения. Толщина слоя олова 10—15 мкм. При более толстом слое олово может перетекать на азотируемую поверхность, в результате чего в азотируемом слое будут возникать мягкие пятна. На предварительно фосфатированной поверхности олово не удерживается силами поверхностного натяжения, и поэтому мягкие пятна образоваться не могут.
Применяют также более дешевый метод защиты от азотирования — двукратное нанесение на поверхность детали жидкого стекла (толщина слоя 1—2 мм) с последующей сушкой при 100— 120° С. Недостаток такого покрытия — некоторое смещение жидкого стекла по поверхности детали и в связи с этим нарушение границы между азотируемой и не азотируемой поверхностями. После проведения указанных операций детали подвергают азотированию.