13. Химико-термическая обработка стали

ХТО – процесс изменения хим состава, микроструктуры и св-в поверхностных слоев стали. Изменение хим состава достигается в рез-те взаимодействия с внешней средой(жидкой, твердой, газообразной), в кот. осуществляется нагрев данной детали.

Процессы ХТО:

- дисооциация

- адсорбция

- диффузия

Осн. виды ХТО:

1) Цементация (насыщение углеродом). Ц-ии подвергают стали с низким содержанием углерода. Характеризуется глубиной (расст. от поверх. детали до половинный зоны, где в стр-ре металла одинаковое к-во перлита и феррита).

Степень цементации – среднее содержание углерода в слое (1-2%). После цем. изделия подвергают закалке с низким отпуском.

2) Азотирование. При А. повышается твердость, износостойкость, коррозионная стойкость (t 500-520º С, V=0,01 мм/ч, время 24-90 часов). Использ. – трансмиссия автомобилей, аппараты для штамповки.

3) Цианирование. Процесс проводят для получения слоя небольшой толщины 0,15-0,35 мм при температуре 820-860° C в ваннах. Продолжительность процесса составляет 30-90 минут в зависимости от толщины слоя. Цианирование применяют для повышения износостойкости и коррозионной стойкости деталей.

4) Диффузионная металлизация - Поверхностное насыщение стали алюминием, хромом, цинком, кремнием и другими элементами. Изделия, обогащённые этими элементами, приобретают ценные свойства, к числу которых относятся высокая жаростойкость, коррозионная стойкость, повышенная износостойкость и твёрдость.

14. Сортамент проката стали

Прокат – детали и изделия, изготовленные способом прокаки.

Сортамент – совокупность профилей (форма поперечного сечения) и размеров изделий.

Прокатные стальные изделия изготавливают в горячем состоянии (900-1250 ° C). Самый распространенный способ.

Виды сортамента:

1. круглый стержень

2. пластина

3. стальные листы (рифленые и обыкновенные)

4. - уголок (L) 12х14(х3)

- швеллер ([ ) 40

- тавр (Т)

- двутавр (I)

- рельс Р70

5. стальные трубы

15. Коррозия металла и защита от нее

Коррозия – разрушение металлов и сплавов в рез-те химического и электрохимического воздействия.

1. Прямые потери от коррозии – стоимость потерянного металла, изготовленных изделий, уменьшение сроков службы, мероприятия по антикоррозионному износу

2. Косвенные – выход оборудования из строя, расходы на ремонт, некачеств. продукцияиз-за износа машины, ущерб окр. среде.

2 типа коррозии: химическая и электрохимическая.

Зависит от свойств самого металла и природы окр. среды.

Коррозионные процессы оцениваются коррозионными потерями и скоростью коррозии (г/м²*ч(год)).

Защита от коррозии

Учитываются особенности конкретного сплава и особенности эксплуатации.

Классификация методов(по хар-ру возд.)по 3м осн. факторам:

1. Металл (сплав)

2. Коррозионная среда

3. Особенности конструкции

Защита покрытием

Исп. для защиты от коррозии приборов и изделий. Выбор покрытия определяется условиями эксплуатации. (хром, алюминий, цинк, медь, олово, латунь, кадмий)

Широкое распространение получил электролитический метод нанесения покрытия, а также погружение в ванну с расплавленным металлом.

+ мет. покрытий

Твердость, износостойкость, декор. св-ва.

По способу защитного действия покрытия

- катодные (медь, никель, золото, серебро) – (для стали) механически препятствуют проникновению агрессивной среды к основному металлу.

- анодные (цинк, хром) – защищают металл механически и электрохимически.

Цинк – доля в промыш. – 60%. Защищает от атмосф. коррозии и при соприкосновении с пресной водой. Кадмий – от морской. Никель – защита от корр. в атмосф. воздухе, р-ры щелочей. Хром – сантехника – восст. изнашиваемые детали механизмов. Олово – защита от органич. кислот. Изд-я пищевой промышл. + там, где необходима пайка.

Защита от созд. оксидной пленки

Магний, титан.

Применяют фосфатные покрытия, но они токсичны.

Неметаллические покрытия – лакокрасочные покр. При примен. металлы приобр. защитные и декор. св-ва. Дешево, просто наносится, сочет. с другими методами защиты. Материалы: лаки, краски, олифа, грунты, шпатлевки, фенолформальдегид, куриловые, эпоксидные, полихлорвиниловые и др. Недостаток – паро- и газопроницаемость.

Электрохимическая защита

Катодный способ.

Металлическому изделию извне прикл. эл. ток, как следствие, коррозия сводится к нулю и поверхность металла не подвергается коррозии.

+

Высокая эффективность. защита поверх. любой формы и размера, возможность автоматизации.

-

Необходимость контроля, высокая стоимость, отрицательное влияние на сосед. незащищ. металлич. конструкции.

Анодный способ.

Основан на переходе металла из активного состояния в пассивное вследствие смещения его потенциала при анодной поляризации источника тока. Более опасен, чем катодный (в следствии прерывания работы возможно активирование металла и его интенсивное анодное растворение.

+ (по сравн. с катодным)

низкое потребление электроэнергии

-

коррозия присутствует, требует больше контроля

Ингибиторная защита

Ингибиторы – в-ва, кот. будучи введены в коррозионную среду в небольших кол-вах, способны подавить корр. процесс.

Для защиты металлов от атмосф. коррозии, коррозии в кислых средах, морской воде, охл. р-рах, маслах и смазках, окислителях.

+

не требуют изменения технологич. процессов; улучшают санитарно-гигиенич. усл-я труда; некот. ингибиторы сохр./улучшают рабочие хар-ки металлов; с их помощью можно заменить дорогостоящие стали.

-

для каждой среды необх. свой (сложность подбора)

Применяются в металлургич. и нефтегазовой промышл., при травле стальных изделий, автомоб. транспорт, машино- и приборостроение (в кач. летучих ингибиторов).

Должны обладать:

высоким ирр. защит. действием, быть дешевыми, не нарушать технологич. процесса.