- •Введение
- •Раздел1 Физико-химические основы материаловедения.
- •Тема1.1.Строение и кристаллизация металлов.
- •Анизотропия
- •Кристаллическое строение реальных кристаллов.
- •Аллотропия
- •Кристаллизация металлов
- •Модифицирование.
- •Методы металографического и физико-химического анализа металлов. Макроанализ.
- •Микроанализ.
- •Рентгеновский анализ.
- •Дефектоскопия.
- •Тема1.2Пластическая деформация и рекристаллизация.
- •Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла.
- •Тема1.3Механические свойства материалов.
- •Испытание на растяжение:
- •. Метод Бринелля:
- •Метод Роквелла
- •Метод Виккерса
- •Испытание на ударную вязкость.
- •Тема1.4Основные понятия о сплавах.
- •Диаграммы состояния двойных сплавов
- •Диаграммы состояния сплавов первого рода
- •Диаграмма состояния сплавов второго рода
- •Тема1.5 Основы металлургического производства. .Производство чугуна
- •Производств стали.
- •Конверторный способ:
- •Мартеновский способ:
- •Производство стали в электрических печах
- •Разливка стали и строение слитка
- •Тема1.6Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма Fe- Fe3c.
- •Кристаллизация чугунов.
- •Кристаллизация сталей.
- •Тема1.6Углеродистые стали , чугуны. Чугуны
- •Серый чугун( гост 1412—79)
- •.Модифицированный чугун
- •Высокопрочный чугун(7293-85)
- •Ковкий чугун(1215-79)
- •Легированные чугуны
- •Углеростые стали. Классификация углеродистых сталей.
- •Влияние углерода и примесей на свойства стали.
- •Конструкционная сталь обыкновенного качества.(гост380-71)
- •Качественные углеродистые стали (гост 1050—74)
- •Рессорно-пружинная сталь(гост14959-79)
- •Автоматная сталь(гост1414-75)
- •Углеродистые инструментальные стали ( гост 1435—74)
- •Тема1.8 Термическая обработка.Стали и чугуна.
- •Превращения в стали при нагреве
- •Превращение переохлажденного аустенита
- •Превращения в закаленной стали при нагреве
- •Термическое и деформационное старение углеродистой стали
- •Нормализация
- •Закалка.
- •Способы закалки
- •. Отпуск
- •Старение
- •Обработка стали холодом
- •Термомеханическая обработка стали
- •Тема1.9 Химико – термическая обработка.
- •Цементация
- •3)Жидкостная цементация.
- •Азотирование
- •Сульфоцианирование
- •Диффузионная металлизация.
- •Алитирование
- •Хромирование
- •Силицирование
- •Борирование
- •Раздел 2Конструкционные и инструментальные материалы.
- •Тема2.1Общие свойства легированных сталей..
- •Классификация легированных сталей по структуре
- •1.Влияние легирующих элементов на аллотропические превращения в железе.
- •Влияние легирующих элементов на карбидную фазу.
- •Влияние легирующих элементов:
- •Тема2.2 Конструкционные стали. Конструкционные (строительные) низколегированные стали (гост 19281—73).
- •Конструкционные цементуемые (нитроцементуемые) стали (гост 4543—71)
- •Конструкционные улучшаемые стали(гост 4543—71).
- •Мартенситно-стареющие высокопрочные стали
- •Рессорно-пружинные стали (гост 14959—79);.
- •Шарикоподшипниковые стали(гост 801—78).
- •Износостойкая (аустенитная) сталь
- •Тема2.3Стали и сплавы с особыми свойствами. Коррозионностойкие.Нержавеющие стали. (гост 5632—72)
- •Жаропрочные и окалиностойкие стали. Жаропрочность.
- •Окалиностойкость (жаростойкость)
- •Жаропрочные и окалиностойкие стали
- •Клапанные стали(гост 5632—72)
- •Котлотурбинные стали
- •Жаропрочные стали и сплавы для газовых турбин
- •Никелевые жаропрочные сплавы
- •Дисперсно упрочненные никелевые жаропрочные сплавы
- •Сплавы с высоким электрическим сопротивлением(гост 12766—67)
- •Сплавы с особыми тепловыми и упругими свойствами
- •Магнитные стали и сплавы
- •Магнитно-твердые стали и сплавы
- •Тема2.4 Инструментальлые стали
- •Стали неглубокой прокаливаемости
- •Стали глубокой прокаливаемости
- •Быстрорежущие стали(гост 19265—73)
- •Штамповые стали
- •Теплостойкие штамповые стали
- •Стали для измерительных инструментов
- •Тема2.5Твердые сплавы (гост 3882—74) и свехтвердые режущие материалы.
- •Тема2.6 Цветные металлы и сплавы. Медь и ее сплавы.
- •Латуни(Гост 17711—80)
- •Алюминий и его сплавы
- •Классификация алюминиевых сплавов
- •Термическая обработка алюминиевых сплавов Отжиг
- •Закалка
- •Старение
- •Деформируемые не упрочняемые термической обработкой.
- •Литейные алюминиевые сплавы.
- •Магний и его сплавы. (гост804-72)
- •.Титан и его сплавы.
- •Термическая обработка титановых сплавов
- •Подшипниковые сплавы.
- •Тема2.7Коррозия металлов. Классификация и виды коррозии.
- •Защита металлов от коррозии.
- •Раздел3 Неметаллические материалы.
- •Тема3.1 Пластические массы.
- •Слоистые пластмассы
- •Термопластические полимерные материалы
- •Переработка пластмасс
- •Пенопласты
- •Тема3.2Резина, резинотехнические изделия. Исходное сырье. Каучук
- •Основные виды резины и их назначение
- •Тема3.3 Клеи,герметики,и лакокрасочные материалы. Виды лакокрасочных материалов
- •Радел 4 Порошковые и композиционные материалы,их получение.
- •Тема 4.1 Порошковая металлургия.
- •Тема4.2Композиционные материалы с полимерной матрицей.
- •Волокнистые композиционные материалы с полимерной матрицей
- •Углепласты.(карбоволокниты)
- •Углерод- углеродный материал.
- •Боропласты(бооволокниты).
- •Органоволокниты.
- •Дисперсно-упрочненные композиционные материалы
- •Тема4.3Композиционные материалы с металлической матрицей
3)Жидкостная цементация.
Она осуществляется в соляной ванне следующего состава: 75—80% Na2CO3, 10—15% NaCl и 6—10% SiC (карборунд). Процесс ведется при температуре 850—860°С, .. Жидкостная цементация создает возможность закалки зацементированных деталей прямо из соляной ванны, позволяет достигнуть равномерности нагрева.Добавление в ванну хлористого аммония NH4C1 интенсифицирует процессВысокую скорость науглероживания (0,12— 0,15 мм/ч) обеспечивает жидкостная цементация
Защита участков поверхности от цементации и нитроцементации производится путем гальванического меднения, забивкой отверстий и внутренних полостей смесью шамотного или кварцевого песка с порошком окалины
Азотирование
Сущность: диффузионное насыщение поверхностного слоя азотом.
Цель: высокая твердость поверхностного слоя (до 72 HRC), высокая усталостная прочность, теплостойкость, минимальная деформация, большая устойчивость против износа и коррозии.
Перед азотированием проводят полную термическую и механическую обработку (даже шлифование), после азотирования допускается только доводка со съемом металла до 0,02 мм на сторону.
Для нагрева деталей служат специальные герметичные печи, в которые подается аммиак NH3. При нагреве аммиак разлагается: 2NН3->ЗН2+2N атомарный. Атомарный азот N поглощается поверхностью стали и проникает в глубь детали. В поверхностном слое азот образует химические соединения — нитриды (железа Fe2N, хрома СгN, молибдена MoN, алюминия A1N), которые придают стали большую твердость (до 1200 HV). Поверхностный слой не поддается травлению. Глубже него находится сорбитообразная структура.
Азотирование проводят при температурах 500—520°С в течение 8—90 ч. Глубина азотированного слоя — 0,1—0,8 мм. По окончании процесса азотирования детали охлаждают до 200—300°С вместе с печью в потоке аммиака, а затем на воздухе. Повышение температуры ускоряет прцесс, но снижает твердость азотированного слоя.
Азотирование проводят по одноступенчатому и двухступенчатому режимам. По одноступенчатому режиму азотируют инструмент из быстрорежущей стали (метчики, зенкеры, сверла, фрезы). Стойкость такого инструмента после обработки увеличивается в 2—3 раза. Двухступенчатое азотирование применяют для упрочнения штампов горячей штамповки и штамповых вставок. Стойкость штампового инструмента в результате азотирования повышается в 1,5—2 раза. Двухступенчатый режим азотирования позволяет сократить время обработки деталей в два раза. На первой ступени процесс ведется при 500—510°С с выдержкой 8—10 ч, на второй ступени — при 570—590°С в течение 18—20 ч. Детали охлаждают вместе с печыо до 200°С. При двухступенчатом режиме азотированный слой получается с меньшей хрупкостью.
Азотированию с целью повышения твердости поверхности подвергают зубчатые колеса, гильзы, валы и другие детали из сталей 38ХМЮА, 38ХВФЮА, 18Х2Н4ВА, 40ХНВА и др.
.Цианирование
Сущность: диффузионное насыщение поверхностного слоя стали углеродом и азотом.в. цианистых солях.
Цель:аналогично.Повышение температуры приводит к увеличению содержания углерода в слое, снижение — к росту содержания азота
. В зависимости от температуры различают три вида цианирования: низко-, средне- и высокотемпературное.
1)Низкотемпературное цианирование производится при 550—570°С в соляных ваннах, содержащих 40% цианистого калия (KCN) и 60% цианистого натрия (NaCN), через которые пропускают сухой воздух. Насыщение стали азотом в этом случае происходит в большей степени, чем углеродом. Низкотемпературное цианирование применяется с целью повышения твердости, износостойкости и теплостойкости инструмента из быстрорежущей стали, а также деталей из среднеуглеродистых сталей. Продолжительность процесса — 0,5—3 ч. Глубина цианированного слоя — 0,015—0,04 мм.
2)Среднетемпературное цианирование выполняется при 820— 860°С в расплавленных солях, содержащих 40% цианистого натрия (NaCN), 40% хлористого натрия (NaCl) н 20% кальцинированной соды (Na2CO3). Продолжительность процесса — 30—90 мин. Глубина цианированного слоя — 0,15—0,35 мм. Детали закаливают прямо из цианистой ванны, а затем отпускают при 180—200°С. Твердость цианированного слоя после термической обработки— 52—62 HRC. Планированный слой содержит 0,8—1,2% азота и 0,6—0,7% углерода.
3) Высокотемпературное цианирование проводится при 930—960°С в расплавленных солях, содержащих 8% цианистого натрии, 10% хлористого натрия и 82% хлористого бария (BaCl) Продолжительность процесса—1,5—6 ч. Глубина цианированного слоя — 0,15—2 мм. Поскольку высокая температура цианирования вызывает рост зерна аустепита, непосредственная закалка не производится. Детали сначала охлаждаю на воздухе, а затем подвергают закалке и низкому отпуску. Твердость планированного слоя после термической обработки 63— 65 HRC. Планированный слой содержит 0,2—0,3% азота и 0,8—1,2% углерода. По сравнению с цементацией высокотемпературное цианирование уменьшает возможность деформации и коробления деталей сложной формы, обеспечивает более высокое их сопротивление износу и коррозии, требует меньше времени для проведения процесса. Недостатки цианирования — сильная ядовитость цианистых солей (для каждой ванны необходимо иметь отдельное помещение и вентиляционные устройства) и относительно высокая стоимость процесса.
Нитроцементацией процесс насыщения поверхностного слоя стальных изделий углеродом и азотом в газовой среде. Процесс осуществляют в газовой смеси из науглероживающего газа и диссоциированного аммиака при 850—870°С, время выдержки — 2—10 ч, толщина получаемого слоя — 0,2— 1 мм. После нитроцементации детали закаливают и затем подвергают низкому отпуску при 160—180°С. Твердость поверхностного слоя — 60—62 HRC. При нитроцементации совмещают процессы газовой цементации и азотирования. В газовую смесь входят эндогаз, до 13% природного газа и до 8% аммиака. В рабочее пространство шахтной печи вводят в виде капель жидкий карбюризатор — триэтаноламин. Стоимость процесса нитроцементации ниже стоимости процессов газовой цементации и цианирования.