12.3 Химико-термическая обработка стали.

ХТО сводится к диффузному насыщению поверхностного слоя неметаллами (С, N, Si, B и др.) и металлами (Cr, Al и др) в процессе выдержки при определенной температуре в активной жидкой или газовой среде. ХТО применяют для упрочнения деталей машин. Большинство деталей машин работают в условиях, когда наибольшие напряжения возникают в поверхностном слое. ХТО повышает твердость, износостойкость, кавитац. и коррозионную стойкость и увеличивает надежность и долговечность машин.

Цементация.

Цементацией (науглероживанием) называется химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагреве в соответствующей среде – карбюризаторе.

Цементацию проводят при t = 930-950⁰С. Окончательные свойства цементированные изделия приобретают при закалке и низком отпуске. Те участки, которые не требуют цементации защищают путем нанесения слоя Cu 20-40 мкм.Азотирование.

Азотированием называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом. Азотирование очень сильно повышает твердость поверхностного слоя, его износостойкость, предел выносливости и сопротивление коррозии в таких средах как атмосфера, вода, пар и др. Твердость азотируемого слоя заметно выше чем твердость цементируемого. Она сохраняется до 450-500⁰С. Твердость цементируемого слоя сохраняется до 200-225⁰С. Азотирование ведут в диссоциированном аммиаке NH₃ (25-60%).Цианирование.

Цианированием называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при t = 820-950⁰С в расплавленных солях, содержащих группу NaCN. В этом процессе температура 820-860⁰С. Недостатком цианирования является высокая стоимость, ядовитость цианистых солей.

Борирование.

Борированием называют химико-термическую обработку, заключающуюся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали бором при нагреве в соответствующей среде. Борирование чаще выполняют при электролизе расплавленной буры (Na₂B₄O₇). Изделие служит катодом. Температура насыщения 930-950⁰С, выдержка 2-6 часов. Борирование применяют для повышения износостойкости втулок нефтяных насосов, штампов, деталей прессформ и машин для литья под давлением. Стойкость деталей после борирования выше в 10 раз.

Силицирование.

Насыщение поверхности стали Si называется силицированием. Силицирование придает стали повышенную коррозионную стойкость в морской воде, азотной, серной и соляной кислотах и несколько увеличивает стойкость против износа.

Салицирование применяют для деталей, используемых в оборудовании химической, бумажной и нефтяной промышленности (валики насосов, трубопроводы, крепеж и т.д.).

12.4 Цветные металлы

12.4.1 Титан.

Металл серого цвета, t⁰_плавл.(1668 + 5)⁰С, ρ = 4,3г/см³. Тип решетки – гексотональная. На поверхности образуется стойкая оксидная пленка, повышающая сопротивление коррозии в морской воде и агрессивных средах. Технический титан изготавливается двух марок ВТ 1-00 и ВТ 1-0. Азот, углерод, кислород и водород повышают твердость и прочность Ti, но понижают пластичность, свариваемость, t сопротивления коррозии. Tш обрабатывается давлением, сваривается, но плохо обрабатывается резанием. Ti поставляют в виде листов, прутков, проволоки и др. полуфабрикатов. Сплавы на основе Ti получили широкое распространение. Легирование Ti, Fe, Al, Mn, Cr, Sn, V, Si повышает прочность, но снижает пластичность и вязкость. Жаропрочность повышается Al, Zr, Mo, а коррозийную стойкость Mo, Zr, Nb, Ta. Титановые сплавы применяют в авиа-ракетной технике, химическом машиностроении и т.д.

Пример ВТ5 (5%Al), ВТ5-1 (5%Al, 2,5 Sn), ВТ14 (Al – 5,5%, V – 1,3%, Mo – 3,0%). Например, сплав ВТ14 рекомендовано применять для изготовления тяжелонагреваемых деталей, деталей длительное время работающих при t = 400⁰C.