- •1 Конструкційна міцність і шляхи її підвищення
- •1.1 Загальні положення
- •1.2 Конструкційна міцність матеріалів
- •1.2.1 Загальні положення
- •1.2.2 Механічні властивості та способи їх
- •1.3 Методи підвищення конструкційної
- •1.4 Залізовуглецеві сплави основні конструкційні
- •1.4.1 Загальні положення
- •1.4.2 Вуглецеві сталі
- •1.4.3 Чавуни
- •2 Термічна обробка
- •2.1 Загальні положення термічної обробки
- •2.2 Перетворення при нагріванні і охолоджуванні сталі
- •2.2.1 Утворення аустеніту при нагріванні
- •2.2.2 Перетворення аустеніту при охолоджуванні
- •2.2.3 Перетворення мартенситу при нагріванні
- •2.3 Види термічної обробки
- •2.3.1 Відпал
- •2.3.2 Гартування
- •Vкрит.- критична швидкість гартування
- •2.3.3 Відпуск
- •2.3.4 Дефекти термічної обробки
- •2.4 Поверхневе зміцнення
- •2.4.1 Загальні положення
- •2.4.2 Поверхневе гартування
- •2.4.2.1 Гартування з індукційним нагрівом
- •2.4.2.3 Поверхневе гартування в електролітах
- •2.4.2.4 Гартування з нагрівом лазерним променем
- •2.4.3 Хіміко-термічна обробка (хто)
- •3 Леговані сталі
- •3.1 Загальні положення
- •3.2 Конструкційні сталі
- •3.2.1 Сталі підвищеної оброблюваності
- •3.2.2 Низьковуглецеві сталі для цементації
- •3.2.3 Середньовуглецеві сталі для поліпшення
- •3.2.4 Ресорно-пружинні сталі
- •3.2.5 Підшипникові сталі
- •3.2.6 Високоміцні сталі
- •3.2.7 Зносостійкі сталі та сплави
- •3.3 Інструментальні сталі
- •3.3.1 Загальні положення
- •3.3.2 Сталі для різального інструменту
- •3.3.2.1 Вуглецеві і леговані інструментальні сталі
- •3.3.2.2 Швидкорізальні сталі
- •3.3.3 Штампові сталі
- •3.3.4 Сталі для вимірювальних інструментів
- •3.3.5 Тверді сплави
- •3.4 Спеціальні сталі
- •3.4.1 Корозійностійкі (нержавіючі) сталі
- •3.4.2 Жаростійкі сталі і сплави
- •3.4.3 Жароміцні сталі і сплави
- •3.4.4 Магнітні сталі і сплави
- •4 Кольорові метали і сплави
- •4.1 Алюміній і сплави на його основі
- •4.1.1 Загальна характеристика алюмінію
- •4.1.2 Алюмінієві сплави
- •4.2 Магній і сплави на його основі
- •4.2.1 Загальна характеристика магнію і його сплавів
- •4.2.2 Магнієві сплави, що деформуються
- •4.2.3 Ливарні магнієві сплави
- •4.3 Титан і сплави на його основі
- •4.3.1 Загальна характеристика титану і його сплавів
- •4.3.2 Промислові титанові сплави
- •4.4 Берилій і сплави на його основі
- •4.4.1 Властивості берилію
- •4.4.2 Берилієві сплави
- •4.5 Мідь і її сплави
- •4.5.1 Загальна характеристика міді і її сплавів
- •4.5.2 Латунь
- •4.5.3 Бронзи
- •Література
- •Курс лекцій з дисципліни
- •108/2007. Підп. До друку Формат 60х84/16.
- •84313, М. Краматорськ, вул. Шкадінова, 72
2.4.2.3 Поверхневе гартування в електролітах
Цей спосіб поверхневого гартування заснований на використовуванні так званого «ефекту нагріву катода».
Нагрів проводять шляхом занурення деталі у ванну з сольовим розчином (наприклад, 8...12%-ий розчин поташу К2СО3), через який пропускають постійний струм при напрузі 220…380В. Деталь з'єднується з негативним полюсом, а корпус ванни – з позитивним. При проходженні струму через електроліт відбувається його дисоціація і позитивно заряджені іони водню спрямовуються до поверхні деталі. Контуром деталі утворюється тонка воднева оболонка з великим електроопором. Виділенням значної кількості тепла в цій оболонці і забезпечується швидкісний поверхневий нагрів. При зміні напруги струму з'являється можливість для регулювання товщини загартованого шару. Після нагріву в електроліті подальше охолоджування деталі можливо проводити в самому електроліті.
2.4.2.4 Гартування з нагрівом лазерним променем
Застосування лазерів для термічної обробки засноване на трансформації світлової енергії на теплову. Устаткування, в якому активна речовина генерує когерентні електромагнітні хвилі в результаті вимушеного випромінювання, називається квантовим генератором. Якщо випромінювання знаходиться у видимій або інфрачервоній області (довжина хвилі 0,4...3,0 мкм), то такий квантовий генератор називається оптичним або лазером. Висока концентрація енергії в світловому потоці лазера дозволяє нагрівати поверхню до температур гартування за дуже короткий час (≈ 10 3с).
Механізм лазерного гартування полягає у фазовому перетворенні матеріалу після швидкісного нагріву з подальшим охолоджуванням нагрітого шару шляхом відведення тепла за рахунок теплопровідності металу. Швидкість охолоджування перевищує 103 оС/с.
Існує два основні типи технологічних лазерів: твердотільні і газові. У твердотільних лазерах як робоче тіло використовують кристалічні або аморфні діелектричні матеріали: корунд (Al2O3), ітрий-алюмінієвий гранат (Y3Al5O12). Робочою речовиною в газових лазерах найчастіше є двооксид вуглецю СО2 або суміш газів.
Лазери можуть працювати як в імпульсному, так і в безперервному режимах. Лазери з використанням скла працюють лише в імпульсному режимі, газові лазери і твердотільні з використанням ітрий-алюмінієвого гранату можуть працювати в обох режимах.
Особливістю лазерного випромінювання є його локальність. Імпульсне випромінювання діє в точці, а безперервне – в смузі шириною до 3 мм. У зв'язку з цим виникає необхідність сканування променя, яке може відбуватися з взаємним перекриттям або без перекриття зон зміцнення.
Лазери безперервної дії забезпечують вищу продуктивність обробки і рівномірність зміцнення.
Процеси лазерної термічної обробки визначаються взаємодією лазерного випромінювання з матеріалом, яке залежить від оптичних і теплофізічних властивостей оброблюваного матеріалу: коефіцієнта віддзеркалення поверхні, теплопровідності, температури плавлення.
Для зниження віддзеркалення, і, відповідно, збільшення поглинання підвищують шорсткість поверхні металу або наносять світопоглинаючі покриття: хімічні, вуглецеві, лакофарбні, напилені у вакуумі та інші.
Найчастіше застосовують фосфатування солями ортофосфорної кислоти. Спеціально для лазерної термічної обробки створені водорозчинні фарби, до складу яких входять речовини з високими коефіцієнтами поглинання (0,8...0,9). Ці фарби після лазерної обробки легко змиваються водою.
Поверхневе лазерне зміцнення перспективне для таких деталей машин, довговічність яких визначається їх зносостійкістю і втомною міцністю.
При лазерному зміцненні середньовуглецевих сталей досягається висока міцність і при цьому заплавляються поверхневі тріщини і зменшується шорсткість поверхні, внаслідок чого підвищується втомна міцність.
При лазерному зміцненні вуглецевих інструментальних сталей (У8...У12) твердість може зрости до 13 000 МПа. Низьколеговані інструментальні сталі (Х, ХВГ, 9ХС, ХВ4) після лазерного гартування для підвищення твердості підлягають обробки холодом. Наприклад, охолоджування сталі ХВГ в рідкому азоті приводить до підвищення твердості з 9700 до 11200 МПа.
Лазерне гартування підвищує теплостійкість швидкорізальних сталей на 70...80оС в результаті насичення матриці легуючими елементами при розчиненні карбідів і рівномірного розподілу цих елементів.
Лазерне зміцнення валків прокатних станів із сталі Х9ВМФШ з оплавленням поверхні приводить до збільшення твердості до 65...70НRС, що значно перевищує твердість після звичайного гартування і низького відпуску (63...64НRС).