- •Раздел 1. Конструкционные материалы
- •1. Атомно-кристаллическое строение металлов
- •1.1. Кристаллические решетки металлов
- •1.2. Полиморфизм
- •1.3. Дефекты кристаллического строения реальных кристаллов
- •1.4. Кристаллизация металлов
- •2. Свойства металлов
- •2.1. Механические свойства
- •Относительное удлинение
- •Относительное сужение
- •2.2. Физические и химические свойства
- •2.3. Технологические свойства
- •2.4. Эксплуатационные свойства
- •3. Строение и свойства сплавов
- •3.1. Основные сведения о металлических сплавах
- •3.2. Железоуглеродистые сплавы
- •Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов
- •3.3. Диаграмма состояния FeFe3c
- •3.4. Влияние примесей на свойства железоуглеродистых сплавов
- •4. Термическая обработка стали
- •4.1. Основы термической обработки стали
- •4.2. Отжиг сталей, виды отжига
- •4.3. Нормализация сталей
- •4.4. Закалка сталей
- •4.5. Отпуск стали. Виды отпуска
- •4. 6. Химико-термическая обработка сталей
- •4.6.1. Цементация сталей
- •4.6.2. Азотирование стали
- •4.6.3. Цианирование сталей
- •4.6.4. Нитроцементация
- •4.6.5. Борирование
- •4.6.6. Диффузионная металлизация
- •4.7. Термомеханическая обработка стали
- •4. 8. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла
- •5. Чугуны
- •5.1.Классификация и маркировка
- •5.2. Свойства и применение чугуна
- •6. Стали.
- •6.1. Углеродистые стали. Классификация и маркировка
- •Влияние углерода и примесей на свойства углеродистой стали
- •6.2. Легированные стали и сплавы
- •6.2.1. Влияние легирующих элементов на свойства стали
- •6.2.2. Конструкционные легированные стали, их маркировка
- •Рессорно-пружинные стали
- •Шарикоподшипниковые стали
- •6.3. Инструментальные стали
- •6.3.1. Стали для измерительных инструментов
- •6.3.2. Стали для режущих инструментов
- •6.3.3. Инструментальные твердые сплавы
- •6.3.4. Штамповые стали
- •6.4. Стали и сплавы с особыми свойствами
- •6.4.1. Нержавеющие стали и сплавы
- •6.4.2. Хромистые нержавеющие стали
- •6.4.3. Хромоникелевые нержавеющие стали
- •6.4.4. Жаропрочные стали и сплавы
- •6.4.5. Жаропрочные сплавы на основе никеля и тугоплавких металлов
- •6.4.6. Жаростойкие стали и сплавы
- •6.4.7. Тугоплавкие металлы и сплавы на их основе
- •7. Цветные металлы и сплавы
- •7.1. Алюминий и его сплавы
- •7.2. Магний и его сплавы
- •7.3. Титан и его сплавы
- •7.4. Медь и ее сплавы
- •8. Неметаллические материалы
- •8.1. Пластмассы
- •Состав, классификация и свойства пластмасс
- •8.2. Резиновые материалы
- •9. Композиционные материалы Классификация композиционных материалов
- •9 .1. Армирующие материалы
- •9.2. Материалы матриц
- •9.3. Свойства композиционных материалов
- •10. Общие принципы выбора материалов
- •Физико-химические свойства
- •Механические свойства
4.6.3. Цианирование сталей
Цианированием называют насыщение поверхности изделий одновременно углеродом и азотом в расплавленных цианистых слоях при температуре 820…950 С.
При низкотемпературном цианировании детали нагревают до 820…860 С в расплавленных солях, содержащих NaCN, в течение 0,5…1,5 ч, при этом получают слой толщиной 150…350 мкм. Затем производят закалку непосредственно с температуры цианирования с последующим низкотемпературным отпуском (180…200 С). Твердость после термической обработки составляет 58…62 HRC. Такой обработке обычно подвергают детали из среднеуглеродистых сталей и инструменты из быстрорежущих сталей.
Для получения более толстого слоя (500…2000 мкм) применяют высокотемпературное цианирование при 930…950 С со временем выдержки 1,5…6 ч. После такой обработки детали охлаждают на воздухе, производят закалку и низкотемпературный отпуск.
4.6.4. Нитроцементация
Нитроцементация представляет собой процесс насыщения поверхностного слоя одновременно углеродом и азотом в газовой среде азота 40 %, водорода 40 % и оксида углерода 20 % при температуре 850…870 С в течение 4…10 ч. Назначение повышение износостойкости, предела выносливости при изгибе, твердости и коррозионной стойкости. После закалки и низкого отпуска (160…180 С) твердость поверхностного слоя составляет НRC 58…60 и толщина слоя 0,2…0,8 мм; они зависят от температуры и времени выдержки.
Нитроцементацию широко используют в автомобильном и автотракторном производстве. Нитроцементация имеет определенные преимущества по сравнению с газовой цементацией более низкая температура процесса, снижение деформации и коробления и др.
4.6.5. Борирование
Борирование заключается в насыщении поверхностного слоя изделий из низко- и среднеуглеродистых сталей 20, 40, 40Х, 30ХГС и других бором при нагревании в боросодержащей среде. Борирование применяют для повышения твердости, износостойкости, коррозионной стойкости и окалиностойкости тяжело нагруженных деталей (нефтяное оборудование, штампы, пресс-формы и др.). Процесс проводится при температуре 850…950 С в течение 2…6 ч. Поверхностный слой состоит из боридов, толщина слоя 0,1…0,2 мм твердость его 1800…2000 HV.
4.6.6. Диффузионная металлизация
Диффузионной металлизацией называется процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стали различными металлами. Детали, поверхность которых насыщена алюминием, хромом, кремнием, бором, приобретают ряд ценных свойств, например жаростойкость, коррозионную стойкость, повышенную износостойкость и твердость.
При алитировании, т.е. насыщении алюминием, которое обычно проводится в порошкообразных смесях или расплавленном алюминии, детали приобретают повышенную коррозионную стойкость благодаря образованию плотной пленки Al2O3, предохраняющей металл от окисления. Толщина слоя составляет 0,2…0,5 мм.
Силицирование, т.е. насыщение кремнием, придает высокую кислотоупорность в соляной, серной и азотной кислотах, жаростойкость, износостойкость и применяется для деталей, используемых в химической и нефтяной промышленности, для вкладышей подшипников, роторов водяных насосов, трубопроводной арматуры, труб судовых механизмов. Толщина слоя в пределах 0,3…1,0 мм.
Хромирование процесс насыщения поверхностного слоя стали хромом, при этом повышается коррозионная стойкость, твердость и износостойкость. Наибольшее применение получило хромирование в порошкообразных смесях феррохрома или хрома, хлористого аммония и оксида алюминия. Хромируют обычно низкоуглеродистые стали: структура слоя состоит из твердого раствора хрома в -железе и содержит 30…40 % хрома. При хромировании средне- и высокоуглеродистой стали получаемый слой состоит из карбидов хрома (Cr, Fe)7C3 и др. Хромированию подвергают клапаны компрессоров, матрицы штампов для холодной высадки и др. При хромировании обеспечивается высокая твердость, износостойкость, стойкость против газовой коррозии до 800 С, а также стойкость против коррозии в воде, морской воде и кислотах. Толщина слоя составляет до 0,2 мм.
Цинкование наиболее широко используют в технике. На долю цинковых покрытий приходится около 60 % от общей поверхности металлических покрытий. Цинковые покрытия хорошо защищают железо и его сплавы от коррозии на воздухе и в воде. Толщина цинкового покрытия 6…36 мкм зависит от условий эксплуатации изделий. Оцинкованные листы и полосы применяются в жилищном строительстве (кровля, водосточные трубы), для изготовления емкостей, в автомобильном и железнодорожном транспорте и др.