2. Химико-термическая обработка деталей.

Химико-термической обработкой стали называют термическую обработку, связанную с изменением химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя стальных изделий. Цель ее - упрочнение поверхностных слоев стали (повышение твердости, усталостной прочности, износоустойчивости и т.п.), изменение физико-химических и других свойств (коррозионных, фрикционных и т.д.).

Различают следующие виды химико-термической обработки стали: цементация (насыщение углеродом), азотирование (насыщение азотом), цианирование (параллельное обогащение стали азотом и углеродом); диффузионная металлизация; алитирование, хромирование, силицирование. борирование и др.

При цементации сталь науглероживается на глубину 0,5-2 мм до содержания углерода в поверхностном слое 0,75-1,2 %. Цементацию можно проводить в твердых, жидких или газообразных карбюризаторах.

Диффузионная металлизация – этот про­цесс применяют главным образом с целью получения стальных дета­лей, устойчивых против разъедания щелочами и кислотами, а так­же с целью повышения устойчивости стали против окисления горячи­ми печными газами, т. е. против окалинообразования.

3. Нагрев металла. Влияние температуры на сталь.

         Н. м. осуществляют главным образом либо подводом тепла извне в нагревательных печах или термических печах, либо путём генерации тепланепосредственно в металле при пропускании через него электрического тока или возбуждения в нём токаиндукцией. При нагреве в печах тепло поступает на поверхность металла, а затемраспространяется внутрь. При пропускании электрического тока через металл тепло выделяется во всём егообъёме, в результате чего нагрев можно вести с высокой скоростью.

Главная цель нагрева металла при обработке давлением – повышение его пластичности и уменьшение сопротивления деформированию. Нагрев должен обеспечивать равномерную температуру по сечению заготовки, её минимальное окисление и обезуглероживание. Практикой установлено, что интенсификация нагрева снижает окалинообразование, за счёт чего повышается точность изделий и возрастает стойкость инструмента (прокатных валков, бойков, штампов и т.п.).

Механические свойства стали при нагревании ее до температуры t = 200...250 °С практически не меняются. При температуре 250...300°С прочность стали несколько повыша­ется, пластичность снижается. Сталь в изломе имеет крупнозерни­стое строение и становится более хрупкой (синеломкость). Не следу­ет при этой температуре деформировать сталь или подвергать ее ударным воздействиям Нагрев выше 400°С приводит к резкому падению предела текуче­сти и временного сопротивления, а при t = 600...650°С наступает температурная пластичность и сталь теряет свою несущую способ­ность. При отрицательных температурах прочность стали возрастает, ударная вязкость падает и сталь становится более хрупкой. Механические характеристики алю­миниевых сплавов также повышаются при понижении тем­пературы

4. Диаграмма состояния

Диаграмма состояния железо - цементит. В диаграмме состояния железо – цементит (Fe-Fe3C) рассматриваются процессы кристаллизации железоуглеродистых сплавов (стали и чугуна) и превращения в их структурах при медленном охлаждении от жидкого расплава до комнатной температуры. Диаграмма (рис.18) показывает фазовый состав и структуру сплавов с концентрацией от чистого железа до цементита (6,67% С). Сплавы с содержанием углерода до 2,14% называют сталью, а от 2,14 до 6,67% - чугуном.

5. Стали их классификация. Химический состав марки 12ХН3А, 15 Х.

Стали классифицируются по:

- по положению на ДС (доэвтектоидные, эвтектоидные; заэвтектоидные);

- по структуре (Ф+П, П, П+Ц_II, Ау);

- химическому составу (углеродистые – постоянные примеси, легированные – другие или постоянные в большей концетрации);

По химическому составу сталь подразделяют на углеродистую и легированную.

Углеродистые стали разделяют по содержанию углерода на:

• - малоуглеродистые: менее 0,3 % углерода;

• - среднеуглеродистые: 0,3-0,7 % углерода;

• - высокоуглеродистые: более 0,7 % углерода.

Легированные стали разделяют по общему содержанию легирующих элементов на:

• - низколегированные: менее 2,5 %;

• - среднелегированные: 2,5-10,0 %;

• - высокоуглеродистые: более 10,0%.

- по степени раскисления и характеру затвердевания (кипящая – CO, спокойная – CO испаряется, полуспокойная);

Кипящие стали содержат минимальное количество кремния (не более 0,07 %), дешевы, хорошо поддаются холодной листовой штамповке, но по сравнению со спокойными имеют высокий порог хладноломкости, и их нельзя использовать для изготовления ответственных конструкций в условиях Сибири и Севера. Порог хладноломкости – отрицательная температура, при которой металл переходит в хрупкое состояние.

- качеству (содержанию вредных примесей);

Под качеством стали понимается совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства. Основными показателями для их разделения служат нормы содержания вредных примесей – серы S и фосфора P.

В зависимости от их содержания стали разделяют по качеству на:

- стали обыкновенного качества (рядовые): до 0,06% S, до 0,07% P;

- качественные стали: до 0,04% S, до 0,035% P;

- высококачественные стали: до 0,025% S, до 0,025% P;

- особо высококачественные стали: до 0,015% S, до 0,025% P.

- по назначению.

По назначению углеродистые стали делятся на конструкционные и инструментальные.

Стали, из которых изготовляют детали и узлы машин и механизмов, называются конструкционными. Они должны обладать высокой конструктивной прочностью (определен­ным комплексом механических свойств), иметь хорошие технологические свойства. Обычно они содержат не более 0,6-0,7 % углерода и имеют ферритно-перлитную структуру, т. е. являются сталями доэвтектоидными.

Инструментальные стали идут на изготовление режущего и контрольно-измерительного инструмента. Они содержат не менее 0,7 % углерода, должны обладать высокой твердостью, прочностью и износостойкостью, предназначены для изготовления инструментов. Это стали эвтектоидные и заэвтектоидные, их структура – перлит или перлит и цементит вторичный.

Углеродистые инструментальные стали У8, У10, У11,У12, У13 вследствие малой устойчивости переохлажденного аустенита имеют небольшую прокаливаемость, и поэтому эти стали применяют для инструментов небольших размеров.

Стали У10, У11, У12, У13 применяют для режущего инструмента (фрезы, зенкеры, сверла, шабера, напильники и т. д.). Для деревообрабатывающего инструмента применяют стали У7 и У8.

12ХНЗА: содержание углерода - 0,12%, хрома - 1,0%, никеля - 3,0%, сталь высокого качества

Химический элемент	%
Углерод (С)	0,09-0,16
Кремний (Si)	0,17-0,37
Медь (Cu), не более	0,30
Марганец (Mn)	0,30-0,60
Никель (Ni)	2,75-3,15
Фосфор (P), не более	0,025
Хром (Cr)	0,60-0,90
Сера (S), не более	0,025

15 Х

Углерод 0,15% хром 1%