7.6.3. Азотирование

Азотирование – диффузионное насыщение поверхностного слоя стали азотом. Азотирование проводят при температуре 480…600°С в среде частично диссоциированого аммиака, который является источником атомарного азота: NH3→3/2H2+Nат. Длительность процесса азотирования составляет 24…60 часов для получения слоя толщиной 0,3…0,6 мм.

Азотированию подвергают среднеуглеродистые стали (0,3…0,5%С), легированные хромом, молибденом, алюминием, ванадием, например 38Х2МЮА (0,38%С, 2% Cr, 1% Al, 0,2% Mo). Азотированный слой имеет многофазное строение: на поверхности образуются нитриды железа (ε- и γ΄-фазы, Fe2-3N и Fe4N соответственно), а также нитриды легирующих элементов типа MeN и Me2N, которые придают высокую твёрдость (1100…1200 HV) азотированному слою.

Перед азотированием проводится термообработка, как правило, улучшение (закалка с высоким отпуском), с целью повышения прочности и вязкости сердцевины за счет формирования структуры сорбита зернистого. Затем проводят механическую обработку для придания окончательных размеров изделию, наносят защитные покрытия на участки, не подлежащие азотированию. После азотирования проводят окончательное шлифование изделия.

Азотирование повышает твердость, износостойкость, предел выносливости, сопротивление коррозии и применяется для упрочнения шестерен, гильз цилиндров, коленчатых и распределительных валов, клапанов двигателей внутреннего сгорания и т.д.

8. Стали

8.1. Классификация сталей

По назначению различают:

конструкционные стали общего назначения, к ним относят:

- строительные стали, предназначенные для строительных конструкций,

- машиностроительные стали – для деталей машин и механизмов;

конструкционные стали специального назначения для работы в особых условиях (повышенного износа, коррозии, высоких температур и т. д.);

инструментальные стали.

По химическому составу различают стали:

углеродистые;

легированные (если ЛЭ<5% - стали низколегированные; если ЛЭ≥13% - высоколегированные).

По содержанию углерода стали делят на:

низкоуглеродистые (<0,3% С);

среднеуглеродистые (0,3…0,7%С);

высокоуглеродистые (>0,7% С).

По качеству (содержанию вредных примесей серы и фосфора) различают:

стали обыкновенного качества, содержащие до 0,05%S и 0,04%P;

качественные – не более 0,04%S и 0,035%P.

высококачественные – не более 0,025%S и P.

По степени раскисления стали бывают:

Спокойные, полностью раскисленные марганцем, кремнием и алюминием для максимального удаления из жидкого металла кислорода. Они затвердевают спокойно без газовыделения в виде плотного слитка.

Кипящие, раскисленные только марганцем. Перед разливкой в них много оксида железа FeO, который образует с углеродом газообразный CO. Выделение пузырьков газа приводит к формированию пористого слитка без усадочной раковины. Кипящие стали склонны к хладноломкости, но обладают высокой пластичностью и хорошо деформируются в холодном состоянии.

Полуспокойные стали, раскисленные марганцем и алюминием, по свойствам занимают промежуточное положение.