Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ




Химико-термическая обработка (ХТО) - заключается в сочетании термического и химического воздействий, с целью изменения химического состава, структуры и свойств стали. ХТО может производиться металлами и неметаллами, а также представлять собой насыщение или удаление. Насыщение или удалениенеметаллов - ХТО, которая заключается в диффузионном насыщении матеpиала неметаллами или диффузионном удалении неметаллов из матеpиала, с целью изменения химического состава, структуры и свойств.

К насыщению неметаллами относятся следующие операции ХТО: цементация, азотирование, бориро-вание, нитроцементация, цианирование, сульфоцианирование.

К удалению неметаллов относятся обезуглероживание - диффузионное удаление углерода из поверхностного слоя стали и обезводороживание - диффузионное удаление водорода из стали.

К насыщению металлами относятся следующие операции ХТО: алитирование - диффузионное насыщение поверхностного слоя стали алюминием в интервале температур 700-1100° С с целью получения высокой окалиностойкости (до 850-900°С) за счет образования на поверхности пленки окиси алюминия; силицирование - диффузионное насыщение поверхностного слоя стали кремнием в интервале температур 800-1100°С с целью повышения износостойкости и коррозионной стойкости; цинкование - диффузионное насыщение поверхностного слоя стали цинком в интервале температур 300-500 и 700-1000°С в расплаве цинка, порошке или парах цинка с целью повышения коррозионной стойкости стали; хромирование - диффузионное насыщение поверхностного слоя стали хромом в интервале температур 900-1200°С с целью повышения коррозионной стойкости, твердости и износостойкости; титанирование - диффузионное насыщение поверхностного слоя стали титаном; хромоалюминирование - диффузионное насыщение поверхностного слоя стали хромом и алюминием в интервале температур 900-1200° С; хромосилицирование - диффузионное насыщение поверхностного слоя стали хромом и кремнием в интервале температур 900-1200°С.

Цементация - ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом. Цементацию проводят в области температур, где устойчивой фазой является аустенит, позволяющий растворить большое количество углерода. После цементации проводятся закалка и низкий отпуск. В результате цементации и последующей ТО поверхностный слой приобретает высокую твердость и износостойкость, повышается предел контактной выносливости и предел выносливости при изгибе и кручении.

Азотирование - ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали азотом при нагреве стали до 500-650°С в аммиаке. Азотирование повышает твердость поверхностного слоя, его износостойкость, предел выносливости и сопротивление коррозии. Твердость азотированного слоя выше, чем цементированного, и сохраняется до более высоких температур (450-550°С) по сравнению с цементированным, имеющим мартенситную структуру (200-250°С).

Борирование - ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали бором при электролизе расплавленной буры Na2B4O7 при 930-950°С.

Нитроцементация - процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при 840-860°С в газовой смеси необработанного природного газа и аммиака. После нитроцементации проводятся закалка и отпуск. Нитроцементации обычно подвергают детали сложной конфигурации, склонные к короблению. Преимущества перед цементацией - более низкая температура процесса; меньшая толщина слоя; меньшие деформации и коробления деталей; повышается сопротивление износу и коррозии.

Цианирование - ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом в расплавах цианидов. Цианирование может быть высоко-(800-950°С) и низкотемпературным (450-650°С). После цианирования детали подвергаются закалке и отпуску. Цианированный слой по сравнению с цементованным обладает более высокой износостойкостью и эффективно повышает предел выносливости. Применяется для упрочнения мелких деталей.

Сульфоцианирование - ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали одновременно азотом, углеродом и серой.

Деформационно-термическая обработка (ДТО)- обработка, заключающаяся в сочетании деформационного и термического воздействий с целью изменения структуры и свойств матеpиала. ДТО стали подразделяется на термомеханическую(ТМО) и механико-термическую (МТО).

ТМО - ДТО стали, заключающаяся в нагреве стали до температуры выше Аc3, выдержке пластической деформации аустенита и последующем его превращении, с целью получения особой мартенситной структуры. Может проводиться после закалки, но до искусственного старения.

МТО - ДТО, заключающаяся в пластической деформации матеpиала при температуре выше или ниже температуры начала рекристаллизации и последующем старении (для стали: с целью получения полигональной структуры).

ТМО стали подразделяется, в свою очередь, на высокотемпературную (ВТМО) и низкотемпературную (НТМО). ВТМО - ТМО стали, заключающаяся в нагреве стали до температуры выше Аc3, выдержке, пластической деформации (ковка, пpокатка и т.п.) при этой температуре и последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую. НТМО - ТМО стали, заключающаяся в нагреве стали до температуры выше Аc3, охлаждении до температуры относительной устойчивости (метастабильности) аустенита ниже температуры начала рекристаллизации, пластической деформации при этой температуре и последующем быстром охлаждении.

МТО стали подразделяется на высокотемпературную, дорекристаллизационную и низкотемпературную.

Высокотемпературная МТО - обработка, заключающаяся в нагреве матеpиала до температуры разложения избыточных фаз, пластической деформации при этой температуре, быстром охлаждении и последующем старении.

Дорекристаллизационная МТО - обработка, заключающаяся в пластической деформации матеpиала при температуре ниже температуры начала рекристаллизации и последующем старении.

Низкотемпературная МТО - обработка, заключающаяся в пластической деформации матеpиала при низких температурах и последующей длительной выдержке при комнатной температуре

ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАГРЕВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ПОД ТЕРМИЧЕСКУЮ, ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКИ И ПЛАСТИЧЕСКУЮ ДЕФОРМАЦИЮ

Для термической и химико-термической обработки металлических изделий применяются различные виды электротермического оборудования, среди которых наибольшее распространение получили электрические печи сопротивления.

Электрические печи сопротивления по уровню температуры в их рабочей камере можно разделить на

низкотемпературные; среднетемпературные; высокотемпературные.

К низкотемпературным относятся печи с номинальной температурой 300-700° С. Среднетемпературные охватывают печи с номинальной температурой от 700° С до 1250 ° С. В высокотемпературных печах номинальная температура выше 1250 °С.

По конструктивному исполнению электрические печи сопротивления подразделяются на печи перио-дического и непрерывного действия.

В печах периодического действия нагреваемые изделия загружаются в рабочую камеру и постепенно нагреваются в ней, оставаясь неподвижными. В печах непрерывного действия изделия загружаются с одного конца печи и, перемещаясь постепенно по ее длине, прогреваются и выдаются с другого ее конца нагретыми до заданной температуры.

ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЕ ПЕЧИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Печи периодического действия подразделяются на следующие типы: камерные; камерные с выдвижным подом; шахтные; колпаковые; элеваторные.

Виды технологических процессов термической и химико-термической обработки, которые проводятся в электропечах сопротивления периодического действия, представлены в табл. 121.1.

ПРОЦЕССЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ, ПРОВОДИМЫЕ В ЭЛЕКТРОПЕЧАХ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
Тип электропечи Технологические процессы Характеристика загрузки
Камерная низкотемпературная Отпуск, старение Разнообразная
Камерная среднетемпературная Отпуск, отжиг, закалка, цементация, нитроцементация, нагрев металла под пластическую деформацию Разнообразная
Камерная высокотемпературная Отжиг, закалка Разнообразная
Камерная с выдвижным подом Отпуск, старение, отжиг Стальное и чугунное литье, сварные конструкции, рулоны, ленты, бунты проволоки, крупногабаритные изделия большой массы
Шахтная безмуфельная Отпуск, старение, отжиг, закалка Разнообразная
Шахтная муфельная Цементация, нитроцементация, азотирование Разнообразная
Элеваторная Отпуск, отжиг, закалка Стальное и чугунное литье, изделия из алюминиевых сплавов
Колпаковая Отпуск, отжиг Бухты проволоки, рулоны ленты, стопы листов

Камерные печи обладают такими преимуществами, как простота конструкции, универсальность применения для различных технологических процессов и изделий. К их недостатками относятся сложность механизации загрузки и выгрузки нагреваемых изделий, сложность создания в печи газовой среды заданного состава при кратковременных режимах термообработки, высокий расход газов контролируемых атмосфер.

Камерные печи
Условные обозначения Размеры рабочего пространства, мм Температура печи, оС Установленная мощность, кВт Среда в рабочем пространстве
Ширина Длина Высота
СНО-5.5.5/5 Воздух
СНО-3.6.2/10 Воздух
СНЦ-5.10.5/9,5 Цемента-ционная или защитная
СНЗ-11.22,7/12

Шахтные печи имеют такие преимущества, как простота, компактность конструкции, легкость обслуживания и механизации процесса загрузки и выгрузки изделий с помощью цеховых подъемно-транс-портных механизмов, простое обеспечение герметичности печи. К недостаткам этих печей можно отнести сложность их эксплуатации с применением контролируемых атмосфер печи при кратковременных режимах термообработки.

Колпаковые печи имеют следующие преимущества: надежность в эксплуатации, возможность создания в рабочем пространстве любой защитной атмосферы. Недостатком таких печей является необходимость использования при их эксплуатации цеховых кранов большой грузоподъемности для перемещения колпака (т.е. муфельной камеры печи) с одного рабочего места на другое. Кроме этого для их эксплуатации требуется большая высота цеха.

Элеваторные печи обладают таким преимуществом,что в них садка нагревается более равномерно,

лучше герметизация рабочего пространства и меньший расход электроэнергии, чем в камерных печах с выдвижным подом. Основной их недостаток - это сложность конструкции.

ШАХТНЫЕ ПЕЧИ
Условные обозначения Размеры рабочего пространства, мм Температура печи, оС Установленная мощность, кВт Среда в рабочем пространстве
Диаметр Высота
СШЗ-6.6/7 Защитная
СШЗ-8.24/7 Азотирую-щая
СШЦМ-25.20/9,5 Цементаци-онная или защитная
КОЛПАКОВЫЕ ПЕЧИ
Условные обозначения Размеры рабочего пространства, мм Температура печи, оС Установленная мощность, кВт Среда в рабочем пространстве
Диаметр Высота
СГЗ-16.16/7 Защитная
СГЗ-10.16/10 Защитная

ЭЛЕВАТОРНЫЕ ПЕЧИ

Условные обозначения Размеры рабочего пространства, мм Температура печи, оС Установленная мощность, кВт Среда в рабочем пространстве
Ширина Длина Высота
СЭЗ-30.55.20/7   Защитная

Опасные и вредные факторы, возникающие при термической обработке в первую очередь обусловлены ее видом, применяемым оборудованием и рабочими средами (с контролируемой атмосферой, с расплавами солей, воздушные, вакуумные и т. д.). К основному оборудованию термических цехов относят печи, нагревательные и охлаждающие устройства Кроме основного оборудования в термических цехах применяют дополнительное (для правки, очис-тки поверхностного упрочнения, нанесения гальванических покрытий ит.д.), вспомогатель-ное (для получения контролируемых атмосфер средства механизации, подъемно-транспорт-ное, вентиляторы, воздуходувки, маслоохладительные системы, складское и пр.) и контрольное (приборы контроля качества изделий, теплового режима, состава атмосферы, управления процессами и т.д.). Основными вредными или опасными производственными факторами при термической обработке могут быть(ГОСТ 123004-75), ОСТ 105-699-79) следующие:

1. Повышенная загазованность или запыленнность воздуха рабочей зоны. Токсичными газами,, содержащимися в составе контролируемых атмосфер и исходных газах являются: окись углерода СО, аммиака NНз, диokсид серы SO2, сероводород H2S, бензол C6H6 и др. Появление резкого запаха некоторых газов например аммиака, сер­нистых газов, пропана является предупреждением о неполадках. В процессах термической обработки могут применяться цианистые соли (KCN, NaCN и др) - сильнейшие яды. В при-сутствии влаги, кислот, а также упекислоты содержащейся в воздухе, цианистые соли выделяют цианистый водород (синильная кисчота HCN) вызы­вающий быстрое удушье вследствие паралича тканей дыхательных органов. При работе с расплавами образуются выделения и может про­исходить их разбрызгивание в результате химических реакций про­текающих как на обрабатываемом материале, так и на поверхности раздела рабочих сред и атмосферы (реакции с кислородом, влагой). При этом пары щелочей, lмелеие капли водяного пара в сочетании с карбонатами,нитратами, гидроокисями и другими солями могут быть причиной респиративных раздражений, возденствуя на слизистую оболочку, органы зрения, аэрозоли могут вдыхаться и заглатываться.

2. Повышенная напряженносгь элекгромагнитных полей. При эксплуатации высокочастотных установок на окружающую среду оказывают влияние электромагнитные поля. Их допустимые значения равны

Частота,МГц 0,06-1,5 1,5-3 3-30 30-50 50-300
Напряженность,Е, В/м
Плотность тока, Н, А/м - - 0,3 -

3. В термических цехах может возникнуть взрывопожароопасность. В большинстве случаев это происходит при работе с контролируе­мыми атмосферами, с соляными, щелочными пе-чами,ваннами, при использовании масел для нагрева и охлаж-дения. Контролируемые атмосферы,как и всякие горючие газы, взрыво­опасны, когда в замкнутом объеме образуется газовоздушная смесь определенного соотношения. Наиболее взрывоопасным из газов, при­меняемых в контролируемых ат-мосферах, является водород, имеющий очень широкие пределы воспламенения. Водород опасен и тем, что вследствие малой плотности он скапливается под сводами печей и под крышей помещения и образует там взрывоопасные смеси.Вы-сокую опасность представляют диссоциированный аммиак (из-за значительного содержания в нем водорода) и эндотермический газ (ввиду высокого содержания водорода и окиси углерода).Сжиженные газы пропан и бутан, обладая большей плотностью, чем воздух, могут скапливаться в нижних точках помещения и образовывать там взрывоопасные смеси. Взрыв и возгорание возможны при применении масел в процессе термической обработки.

Температура воспламенения газов ву смеси с воздухом

Газ Твоспламенения,ОС Газ Твоспламенения,ОС
Аммиак Природный
Буган Пропан
Водород Окись углерода
Метан    

Поделиться:

Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 104; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.006 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты