Обозначение цементации на чертеже: 4.5. Обозначения термической обработки и покрытий

Содержание

Нанесение на чертежах обозначений чистоты поверхностей и надписей, определяющих отделку и термическую обработку

1.  ГОСТ 2940-45 устанавливает требования по нанесению на чертежах обозначений чистоты поверхностей соответственно ГОСТ 2789-45,  а  также надписей, определяющих отделку поверхностей и термическую обработку.

2.  Если вся поверхность детали должна быть одной и той же чистоты, то в верхней части чертежа справа наносят обозначение соответствующей чистоты: группы, класса, разряда (фиг. 447).

Допускается также, кроме обозначения чистоты, нанесение надписи кругом (фиг. 448).
В этих случаях обозначения чистоты на изображениях детали не наносят.

3. Если поверхность детали должна быть различной чистоты, то на каждой поверхности наносят обозначение соответствующей чистоты.

Допускается, если при этом повышается ясность чертежа или получа­ется экономия в работе по изготовлению чертежей, нанесение в верхней части чертежа справа указания, как на фиг.

449 (предпочтительно) или 450.

В случае указания как на фиг. 449, на первом месте наносят обозначение чистоты, относящееся к большей части поверхности, а в скобках за ним остальные обозначения чистоты, в порядке возрастания её сте­пени. При этом обозначения чистоты, относящегося к большей части поверхности (фиг. 449 и 450), на изображении детали не наносят.

4.  Контроль чистоты частей поверхности, при отсутствии обозначений и надписей  о  чистоте  согласно  пп.  2  и  3  настоящего  стандарта,  должен  быть оговорен особо.
5.  Дополнительно к обозначениям чистоты поверхности по ГОСТ 2789-45 допускается применение непосредственно на чертеже детали надписей, определяющих технологию, обеспечивающую требуемую чистоту

поверхности.
6.  Обозначение чистоты одной и той же части поверхности или повторяющихся поверхностей  (отверстия, зубцы и т. п.) следует наносить на чертеже только один раз (фиг. 451).
7.  Обозначения чистоты поверхности, наносимые на изображениях деталей, следует располагать на линиях контура изображений. При недостатке места, а также в тех случаях, когда это требуется для ясности чертежа, следует
применять вспомогательные линии типа выносных (фиг. 449). Не следует ставить обозначений на линиях невидимого контура.
8.  Обозначения чистоты поверхности следует ставить на тех видах и разрезах, на которых поставлены размеры,  относящиеся к  соответствующим частям детали.

В случае тел вращения рекомендуется ставить обозначения на образующих линиях (фиг. 449).

9. Толщина линий контура как обработанных, так и необработанных поверхностей деталей должна быть обычной для данного чертежа, без каких-либо утолщений. Отступления допускаются для чертежей межоперационной обработки —
технологических (фиг. 452).

10.  Треугольники  для  обозначения  чистоты  поверхности  должны  быть равносторонними с высотой не менее 2,5  мм.  Если же треугольники сопровождаются знаками или заменяющими эти знаки наибольшими значениями Нск соответственного интервала (ГОСТ 2789-45), то рекомендуется брать эти треугольники с высотой не менее 3,0 мм, подбирая соответствующий размер шрифта. Наибольшее значение Нск  в  микронах  соответственного интервала  сопровождается  буквами  мк  или  µ  (например,  5-й  класс  чистоты обозначают VV 5, или VV 6,3 мк, или VV 6,3 µ).

Если треугольники выносят на поле чертежа согласно пп. 2 и 3 настоящего стандарта, то высота этих треугольников должна быть больше, чем треугольников, поставленных на изображении детали.

11. Примерное построение знака для поверхностей, обработанных со значением Нск больше 100 микронов (ГОСТ 2789-45, п. 4), дано на фиг. 453.

12. Примерное построение  знака для ровных ч?рных поверхностей дано

13. Указание отделки (шпакл?вка, специальная окраска, серебрение, чернение, воронение, никелировка и т. д.) или термической обработки (цементация, местная закалка и т. д.) отдельных мест деталей производится при помощи  соответствующей надписи (фиг. 455).

14. Места детали, подлежащие отделке или термической обработке, могут быть выделены размерной линией со стрелками на концах (фиг. 456) или штрих-пунктирной линией (фиг. 457).

П  p  и м  e  ч  а  н  и  е.  Содержание  надписей,  указывающих  отделку  или  термическую
обработку деталей, ГОСТ 2940-45 не устанавливает.

15. Если  к  поверхности  одновременно  отнесено  обозначение  чистоты и указание отделки или  термической обработки и на чертеже нет специальной надписи, то данное обозначение чистоты характеризует состояние поверхности после отделки или термической обработки. Например, на фиг. 458 обозначение поверхности характеризует требуемую е? чистоту после хромирования.

16.  Отделку и термическую обработку, относящиеся ко всей поверхности детали, рекомендуется указывать соответствующей надписью в левом нижнем углу чертежа.

17.  Цифры в обозначении класса или разряда чистоты поверхности следует ставить справа от треугольника (фиг. 459, 460).

Термообработка поковок перед и после мех. Обработки — Термообработка

Замер твёрдости по Бринллю не требует специальной подготовки изделия (возможно вы путаете с замером твёрдости по Виккерсу). Я вообще считаю, чо твёрдости до 40HRCэ должны указываться в бриннелях. Для вас будет лучше, у меня на столе лежит две таблицы перевода едениц твёрдости из бринелля в роквеллы, одна (возможно могу ошибится с годом) по стандарту др 1976 года (HRC), вторая после (HRCэ), тут ссылку выложили там вообще другая шкала. Некоторые считают, что «э» им писать лениво и её можно опустить, в виду того, что уже встречал проблемы с переводом требую писать «э» если надо, или указать твёрдось в бренэллях. Вообще эта свистопляска с обозначению твёрдости по роквеллу нарушает сам принцип стандартизации, не могут две разные величины обозначаться одинаковым сочитанием букв. Я не могу знать с какого года чертежа была взята твёрдость.

Ну, а организацией производства и техпроцессами должны заниматься компитетные люди. Вообще если вы конструктор, то вас не очень должно волновать как сделали разработанную вами деталь, если она сделана в допуске чертежа, если не в допуске, то при изготовлении детали через «жопу» виновного найти не сложно. Если нет возможности переделывать деталь, пусть пишут техпроцесс (маршрутный лист) и согласовывают с вами.

По второму вопросу. Если упор работает на сжатие и ударные нагрузки не большие, то должен работать, только я всегда рекомендовал избегать твёрдости около 50HRCэ, т.к. лучше избегать отпуска на 300°С (для 40х), ещё очень большой вопрос в сечении, такую твёрдость на 40х вы получите на проточенном (без «чернины», ржавчины и т.п.) изделии с сечением до 20, в остальных случаях будет зависит от плавки и возможно надо будет калить не на масло, но т.к. трещины при закалке изделя из 40х через воду на масло вешают на термиста, то обычно они так не делают. Про 40х скомконо, но нет смысла засирать тему, в соответствующей теме много чего написано.

Особенности решения задач при наличии в технологии химико-термических операций и операций, предусматривающих нанесение покрытий

К особенностям таких технологических процессов можно отнести следующие:

1. Поверхности в явном виде на детали отсутствуют, они появляются или исчезают, но учитывать эти поверхности в размерных расчетах необходимо. Например, при цементации на некотором расстоянии от поверхности образуется поверхность раздела между исходным металлом и цементированным слоем. Внешне этой поверхности нет, но обозначить эту поверхность на совмещенной схеме необходимо. Или, например, при хромировании исходная поверхность становится внутренней поверхностью, обозначение которой так же необходимо.

2. При решении размерных цепей допуски на размеры, выполняемые в химико-термических и гальванических цехах должны соответствовать экономически целесообразной точности соответствующих методов.

3. Разрабатываемая технология механической обработки (формообразование) «предписывает» размеры (толщины) слоев в химико-термических и гальванических цехах.

4. Технологией, как правило, не предусматривается непосредственный контроль толщин слоев. Требование чертежа обеспечивается косвенно, через другие технологические размеры.

5. Припуски на детали, подвергаемые химико–термической обработке, следует устанавливать, руководствуясь действующей инструкцией ВИАМ №883-70 «Химико-термическая обработка сталей и сплавов»

Согласно этой инструкции:

— местная защита отдельных поверхностей изделий от цементации, нитроцементации и цианирования обеспечивается припусками или слоем меди, нанесенным электролитическим методом.

При защите поверхности изделий от цементации, цианирования или азотирования припусками величина последних должна быть больше максимальной толщины слоя;

— величину припуска, удаляемого шлифованием, для сохранения достаточно высокой твердости упрочняемых поверхностей (HRC³58), необходимо увязывать с величиной допустимого уменьшения толщины слоя. Эта величина должна быть не более 20%;

— для цианирования поверхностей величина снимаемого слоя должна быть минимальной и не превышать 0.05 мм, так как при цианировании поверхностная часть слоя является по износоустойчивости наиболее ценной;

— при азотировании конструкционных сталей, склонных к образованию в поверхностном слое хрупких, легко выкрашивающихся фаз, в случае повышенной толщины азотированного слоя необходимо предусмотреть припуск в пределах 0,05 – 0,15 мм;

— на азотируемых поверхностях изделий из нержавеющих сталей, работающих во влажной среде, необходимо предусмотреть припуск 0,02 – 0,03 мм.

Рассмотрим эти особенности при решении конкретных задач.

Пример задачи, когда необходимо создать и выдержать определенной толщины цементированный слой

 

Данными являются чертеж (эскиз) детали и план обработки (рис. 1.9 и 1.10).

    
  
 
 

 

 

Рис. 1.9. Эскиз детали

 

              
  
Операция 10. Цементация на глубину lт.ц. (l2) Закалка
  
Операция 5. Шлифовальная
 
 
  
Примечание. В этой задаче lт.ц. – толщина слоя цементации, полученная в термическом цехе; Cч – толщина слоя цементации, указанная на чертеже.
 
 
 
  
Операция 15. Шлифовальная
 
  
   
Примечание. Максимальная величина припуска Z15max = 0,2
 

 

 


Рис. 1.10. План обработки

 

Задача формулируется так: представить технологический процесс в виде математической модели (графической и аналитической формах) и определить операционные размеры с учетом требований чертежа. Решение сводится к составлению совмещенной схемы, преобразованию ее в граф технологического процесса, составлению системы уравнений и их решению. На рис. 1.11 показана совмещенная схема технологического процесса.

 

 

    
 
  
 

 

Рис. 1.11. Совмещенная схема технологического процесса

 

Из рис. 1.11 следует, что как таковой поверхности 20 на детали не существует. Это внутренняя поверхность раздела между цементированным слоем и основной массой детали.

Далее по вышеприведенной методике строится производный граф (рис. 1.12, а) и граф исходный (1.12, б).

 

 

      
 
 
  
  
 

 

 

Рис. 1.12. Производный а и исходный б графы

 

Примечание. Из совмещенной схемы (рис. 1.11) видно, что положение поверхности 32 не обеспечивается ни одним операционным размером; следовательно, определенность положения этой поверхности обеспечивается на других этапах технологии; поэтому поверхность 32 на графах оказалась «изолированной».

Операция замыкания графов дает граф технологического процесса (рис. 1.13).

 

 

 

 

Рис. 1.13. Граф технологического процесса

 

Примечание. Проверка правильности построения графа: число ребер графа производного равно числу ребер графа исходного.

Вся вышеприведенная вспомогательная работа позволяет безошибочно выявить систему размерных связей в виде уравнений и неравенств:

1. (20) – l3 = 0 ;

2. (0,5) – l3 + l1l т.ц. = 0 ; (1.17)

3. Z15l1 + l3 = 0 .

 

1а. Т(20) ³ Тl3 ;

2а. Т(0,5) ³ Тl3 + Тl1 + Тlт.ц.; (1.18)

3а. w Z15 = Тl1 + Тl3 .

 

Из системы (1.17) видно, что три размерные цепи связанные, т.е. содержат одни и те же составляющие звенья. Поэтому в рассматриваемых системах следует в первую очередь рассматривать выражения 2 и 2а, где исходным звеном является чертежный размер и где имеет место наибольшее число составляющих звеньев.

При распределении допуска на размер (0,5) среди составляющих звеньев следует иметь в виду, что экономически целесообразная точность такого метода, как цементация, составляет 0,2 мм (этот допуск колеблется в зависимости от метода цементации – см. приложения). Если принять, что Тlт.ц. = 0,2, тогда допуски на идентичных операциях шлифования будут равны: Тl3 = 0,05 мм, Тl1 = 0,05 мм.

Таким образом, в системе (1.18) допуски на составляющие звенья (операционные размеры) становятся известными.

Следующим этапом работ является решение уравнений системы (1.17).

Из выражения 1 и 1а находим

l3 = 20 – 0,05 .

Далее можно рассмотреть только выражения 3 и 3а; но для решения уравнения необходимо предварительно найти величину Z15. В общем виде

.

При решении задач такого типа следует иметь в виду, что после цементации и закалки с поверхности не следует снимать припуск более 0,2 мм, так как практика показывает, что при снятии большего слоя резко снижается твердость цементированного слоя. Из этого следует, что

Z15max = Z15min + w Z15 = 0,2.

ГОСТ 12468-67 Эксцентрики двухопорные. Конструкция

ГОСТ 12468-67

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ЭКСЦЕНТРИКИ ДВУХОПОРНЫЕ

КОНСТРУКЦИЯ

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ЭКСЦЕНТРИКИ ДВУХОПОРНЫЕ

Конструкция

Eccentrics double-supported. Design

ГОСТ

12468-67*

Взамен

МН 5414-64

Утвержден Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР 3 января 1967г. Срок введения установлен

с 01.07.67

Постановлением Госстандарта СССР от 17.03.88 № 568 снято ограничение срока действия

1. Конструкция и размеры двухопорных эксцентриков должны соответствовать чертежу и таблице.

*Сверлить и развернуть в сборе с рукояткой.

Размеры в мм

Обозначения эксцент-
риков

Применя-
емость

Испол-
нение

D (поле допуска h 9)

A (пред. откл. ±0,05)

d (поле допуска f 7)

d 1 (поле допуска h 6)

d 2 (поле допуска Н7)

d 3

d 4

S (поле допуска hl 3)

L

l

l 1

l 2

l 3

с

Масса, кг

7013-0121

1

16

1,0

12

10

3

60

16

12

18

1,0

0,059

0122

2

9

М4

7

10

0,054

0123

1

20

1,2

16

12

4

68

20

13

20

0,110

0124

2

12

М5

9

13

0,104

0125

1

25

1,6

20

16

5

82

25

15

26

0,211

0126

2

15

М6

11

15

0,195

0127

1

32

2,0

25

20

6

102

32

18

32

1,6

0,423

0128

2

18

М8

14

20

0,390

0129

1

40

2,5

32

24

8

135

40

26

42

0,868

7013-0130

2

22

М10

17

28

0,807

Пример условного обозначения двухопорного эксцентрика исполнения 1, размером D =16 мм:

Эксцентрик 7013-0121 ГОСТ 12468-67

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

2. Материал — сталь марки 20Х по ГОСТ 4543-71. Допускается замена на стали других марок с механическими свойствами не ниже, чем у стали марки 20Х.

3. Твердость 56…61,0 HRC э . Цементировать h 0,8…1,2мм. Поверхность, сопрягаемую с рукояткой, и резьбовое отверстие от цементации предохранить.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

4. Неуказанные предельные отклонения размеров:

5. Допуск соосности поверхностей В относительно их общей оси — по 6-й степени точности ГОСТ 24643-81.

4, 5. (Измененная редакция, Изм. № 2).

6. Резьба метрическая — по ГОСТ 24705-81. Поле допуска резьбы — 6Н по ГОСТ 16093-81.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

7. Размеры недорезов и фасок для резьбы — по ГОСТ 10549-80.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

8. Размеры канавок для выхода шлифовального круга — по ГОСТ 8820-69.

9. Острые кромки притупить.

10. Покрытие — Хим. Окс. прм (обозначение покрытия — по ГОСТ 9.306-85).

11. Маркировать партию деталей одного типоразмера на таре или упаковке с указанием условного обозначения.

10, 11. (Измененная редакция, Изм. № 2).

12. Пример применения двухопорных эксцентриков указан в приложении.

(Введен дополнительно, Изм. № 2).

твердость, режимы, время, температура, технология

При сильном нагреве практически все материалы изменяют свои физические характеристики. В некоторых случаях нагрев проводится целенаправленно, так как подобным образом можно улучшить некоторые эксплуатационные качества, к примеру, твердость. Термическая обработка на протяжении многих лет используется для повышения твердости поверхности стали. Выполнять закалку следует с учетом особенностей металла, так как технология повышения твердости поверхности создается на основании состава материала. В некоторых случаях провести закалку можно в домашних условиях, но стоит учитывать, что сталь относиться к труднообрабатываемым материалам и для придания пластичности нужно проводить сильный нагрев до высоких температур при помощи определенного оборудования. В данном случае рассмотрим особенности нагрева стали 40Х для повышения пластичности и проведения закалки или отпуска.

Круг из стали 40Х

Сталь 40Х

Как ранее было отмечено, для правильного проведения закалки и отпуска стали следует учитывать ее состав и многие другие особенности. Выбрать правильно режимы термической обработки можно с учетом следующей информации:

  1. Рассматриваемая сталь относится к конструкционной легированной группе. Легированная группа характеризуется содержанием большого количества примесей, которые определяют изменение эксплуатационных качеств, в том числе твердости.
  2. Используется в промышленности при создании валов, осей, штоков, оправок, реек, болтов, втулок, шестерней и других деталей.
  3. Показатель твердости до проведения термической обработки HB 10-1 = 217 Мпа.
  4. Температура критических точек определяет момент, при котором сталь 40Х начинает терять свои качества из-за термической обработки: c1= 743 , Ac3(Acm) = 815 , Ar3(Arcm) = 730, Ar1 = 693.
  5. При температуре отпуска 200 °С HB = 552.

Расшифровка стали 40Х говорит о том, что в составе материала находится 0,40% углерода и 1,5% хрома.

Скачать ГОСТ 4543-71 «Прокат из легированной конструкционной стали 40Х»

Процесс закалки

Процесс обработки высокой температурой стали 40Х и иного сплава называют закалкой. Стоит учитывать, что нагрев выполняется до определенной температуры, которая была определена путем многочисленных испытаний. Время выдержки, после которого проводится охлаждение, а также другие моменты можно узнать из специальных таблиц. Провести нагрев в домашних условиях достаточно сложно, так как в рассматриваемом случае нужно достигнуть температуры около 800 градусов Цельсия.

Химический состав стали 40Х

Результатом сильного нагрева и выдержки металла 40Х на протяжении определенного времени с последующим резким охлаждением в воде становится повышение твердости и уменьшение пластичности. При этом результат зависит от нижеприведенных показателей:

  1. скорости нагрева металла 40Х;
  2. времени выдержки;
  3. от скорости охлаждения.

При проведении работы в домашних условиях следует учитывать температуру обработки и время охлаждения.

Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска

При выборе метода разогрева поверхности следует обратить внимание на ТВЧ. Этот метод более популярен, чем обычная объемная обработка по причине достижения необходимой температуры за более короткое время.

В домашних условиях ТВЧ используется крайне редко. После проведения работы при использовании ТВЧ повышается эксплуатационная прочность детали, что связано с появлением поверхностных сжимающих напряжений.

Провести закалку 40Х на примере изделия болта М24 можно следующим образом:

  1. разогревается электропечь;
  2. следует провести разогрев до 860 °C, для чего в некоторых случаях необходимо 40 минут;
  3. время, необходимое для аустенизации, после которого проводится охлаждение, составляет 10-15 минут. Равномерный желтый цвет изделия – признак правильного прохождения процесса закалки 40Х;
  4. завершающим этапом становится охлаждение в ванной с водой или другой жидкостью.

Определить самостоятельно момент, после которого следует охладить металл, в промышленных и домашних условиях невозможно. Именно поэтому по проведенным исследованиям было принято, что для нагрева металла в электропечах необходимо 1,5-2 минуты на один миллиметр, после чего структура может быть перегрета.

Определение твердости проводится по методу Роквелла. Улучшение, проведенное путем отпуска или закалки, можно измерить при помощи обозначения HRC. Стандартное обозначение HR, к которому проводится добавление буквы в соответствии с типом проведенного испытания. Обозначение HRC наиболее часто встречается, последняя буква означает использование алмазного конуса с углом 1200 при испытании.

Отпуск и нормализация

Отпуск проводится непосредственно сразу после завершения закалки, так как есть большая вероятность возникновения трещин в структуре. Разогревается изделие в этом случае до точки ниже критической, проводится выдерживание на протяжении определенного промежутка времени и выполняется охлаждение. Отпуск обеспечивает улучшение структуры, устраняет напряжение и повышает пластичность, устраняет хрупкость стали 40Х.

Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска

Различают три вида рассматриваемой термообработки:

  1. Низкий отпуск определяет разогрев поверхности до 250 °С с выдержкой и охлаждение на воздухе. Применяется для снятия напряжений и незначительного повышения пластичности практически без потери твердости. В случае конструкционного сплава применяется крайне редко.
  2. Средний отпуск позволяет нагревать изделие до 500 °С. В этом случае вязкость значительно повышается, а твердость снижается. Используют этот метод термообработки при получении пружин, рессор и некоторого инструмента.
  3. Высокий позволяет раскаливать деталь до 600 °С. В этом случае происходит распад мартенсита с образованием сорбита. Подобная структура представлена лучшим сочетанием прочности и пластичности. Также повышается показатель ударной вязкости. Используют этот метод термообработки для получения деталей, применяемых при ударных нагрузках.

Еще одним видом распространенной термообработки является нормализация. Зачастую нормализация проводится путем разогрева металла до верхней критической точки с последующей выдержкой и охлаждением в обычной среде, к примеру, на открытом воздухе. Проводят нормализацию для придания мелкозернистой структуры, что приводит к повышению пластичности и ударной вязкости.

Кодирование временного центра

При наличии на детали временного центра необходимо указать его код при задании общих сведений о детали. В случае задания технологом размеров заготовки, кодировать длину с учетом длины временного центра и всегда в этом случае кодировать размеры временного центра, присвоив ему номер дополнительной поверхности 101 или 102 (в зависимости от расположения).

Например, если временный центр со стороны торца левого, то в файле DET00.000 имеем:

F, A101, Б1, Д8, М10,

Если размеры заготовки не задаются технологом, то размеры временного центра не кодировать (т.е. не задавать строку «F»). Они выбираются программно из таблицы по наличию кода в строке «R»: если диаметр крайней ступени <= 10 мм, то временный центр является продолжением этой ступени, если > 10 мм, то временный центр — отдельная ступень.

Таблица 7

Технологическая необходимость временного центра Код
временный центр со стороны торца правого временный центр со стороны торца левого временный центр с 2-х сторон
Шлицевая поверхность
Зубчатая поверхность
Наличие на торце вала паза, сферы и др. конструктивных элементов

Кодирование цементации

Предусмотрены следующие варианты кодирования:

1) Если цементируется вся деталь, то в общие сведения (строка «R») заносится код цементации (24).


2) Если цементируется вся деталь, но некоторые поверхности необходимо предохранить от цементации, то в общие сведения (строка «R») заносится код цементации (24), а при описании нецементируемых поверхностей (строка «F») указывается код защиты от цементации (-24).

3) Если цементируется одна или несколько поверхностей, то в общие сведения (строка «R») код цементации не заносится, а в строке «F» указывается код цементации.

Корректировка результатов кодирования

Предусмотрено два варианта корректировки исходных данных.

Первый – при кодировании по клавише F2. Второй — в процессе отладки технологического процесса по клавише F4.

При режиме корректировки высвечивается рабочий файл DET 00.000 в виде списка строк, и при выборе одной из них высвечивается соответствующий сценарий и рисунок (для поверхностей) и все значения можно изменять. Существует также возможность вставлять или удалять какой — либо элемент (основную или дополнительную поверхность), удалить и переназначить заготовку.

Исходные данные для выполнения лабораторной работы

1. Чертеж или эскиз детали согласно индивидуальному заданию, выполненный на бумаге в произвольном масштабе. Индивидуальное задание каждому студенту выдает преподаватель из числа чертежей деталей общемашиностроительного назначения, находящихся в приложении “Альбом типовых деталей”, либо по чертежу детали курсового проекта.

2. Производственная программа выпуска деталей в год.

3. Технические и программные средства:

— персональный компьютер;

— програмно–методический комплекс автоматизированного проектирования технологических процессов механической обработки деталей и управляющих программ для станков с ЧПУ PRAMEN;

— таблицы квалитетов точности и шероховатости поверхностей;

— схемы условных обозначений отклонений формы и расположения поверхностей.

Порядок выполнения работы

1. Проанализировать чертеж детали на предмет выявления конструкторских баз и технических требований.

2. Разработать чертеж детали согласно индивидуальному заданию с использованием графических пакетов КОМПАС или AutoCAD, внеся необходимые изменения и соблюдая требования ГОСТ к оформлению чертежей. Выполнить распечатку чертежа.

3. На чертеже нанести карандашом цифровое обозначение поверхностей в соответствии с требованиями “Руководство по подготовке исходных данных“ ОРГС 466454.017И2 (имеется в компьютере).

4. В режиме «Архив изделий» с использованием контекстного меню «Внести деталь в рабочий список» занести сведения о детали в «Рабочий список».

5. В режиме «Проектирование» занести в электронную таблицу общие сведения о детали.

6. В обозначенной согласно п.3 последовательности заполнить электронную таблицу описания поверхностей детали.

7. Выполнить с использованием экранного меню графический контроль правильности описания геометрии детали.

8. Записать в архив и сделать распечатку текста файла DET 00 кодирования чертежа детали.

9. Сравнить содержание текста полученного файла DET 00 с данными чертежа детали согласно индивидуальному заданию и при необходимости отредактировать файл, сформировать и распечатать технологический процесс.

10. Сделать выводы о выполненной работе.

11. Оформить отчет.

Содержание отчета

1. Наименование работы.

2. Цель работы.

3. Описание сущности и особенностей разработки исходных данных для автоматизированного проектирования технологических процессов в САПР ТП.

4. Исходные данные для выполнения работы.

5. Методика выполнения работы.

6. Чертеж детали согласно индивидуальному заданию.

7. Распечатка и описание текста файла DET 00 кодирования чертежа детали и технологического процесса.

8. Выводы.

6. Контрольные вопросы

1. Сущность понятий автоматическое и автоматизированное проектирование ?

2. Кодирование каких групп деталей по геометрическим признакам предусматривается в ПМК САПР ТП PRAMEN ?

3. Какими видами поверхностей описываются детали типа тела вращения ?

4. Назначение режима “Графический контроль” ?

5. Понятие основных и дополнительных поверхностей в ПМК САПР ТП PRAMEN ?

Литература

1. Аверченков, В.И. Автоматизация проектирования технологических процессов: Учебное пособие для вузов / В.И. Аверченков, Ю.М. Казаков – Брянск: БГТУ, – 2004.

2. Система автоматизированного проектирования технологических процессов механической обработки деталей PRAMEN. Руководство по подготовке исходных данных. ОРГС 466454.017И2.

3. Система автоматизированного проектирования технологических процессов механической обработки деталей PRAMEN. Руководство пользователя. ОРГС 4664.013.И3.

 

ГОСТ 17529-72 Оправки кулачковые шпиндельные с пневматическим зажимом. Конструкция и размеры

Текст ГОСТ 17529-72 Оправки кулачковые шпиндельные с пневматическим зажимом. Конструкция и размеры

>

УДК 621.941.2-229.324.4 (083.74) Г27

7113-0180

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР


ОПРАВКИ КУЛАЧКОВЫЕ ШПИНДЕЛЬНЫЕ С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ЗАЖИМОМ

Конструкция и размеры

Spindle cam arbors with pneumatic clamp. Design and dimensions


гост 17529—72

Взамен

MH 5269—63


Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 2/II 1972 г. № 353 срок введения установлен

с 1/1 1974 г.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на кулачковые шпиндельные оправки с пневматическим зажимом, предназначенные для установки и закрепления толстостенных заготовок при механической обработке на токарных, круглошлифовалъных и других станках.

Стандарт соответствует требованиям рекомендации СЭВ по стандартизации PC 228—64.

1. КОНСТРУКЦИЯ и РАЗМЕРЫ ОПРАВОК

1.1, Конструкция и размеры оправок должны соответствовать указанным на черт. 1 и в табл. 1.


Издание официальное


Перепечатка воспрещена





Черт. 1


Стр. 2 ГОСТ 17529—


Обозначении оправок

Приме* кие-мость

9!

а 0 Ж

и

X о X

L

1

О (прел, отм. по X)

мм

71130181

4

От 36 до 40

250

60

50

М12

7113-0182

Св. 40 • 45

56

7113-0183

5

• 36 • 40

280

50

М16

7113-0184

• 40 1 45

56

7113-0185

• 45 • 50

67

60

7113-0186

• 50 • 56

300

75

67

7113-0187

“ 56 * 63

80

75

7113-0188

6

М20

4С0

7113 0189

■ 63 ’ 71

90

80

7113-0190

• 71 • 80

105

90

7113-0191

• 80 • 90

420

120

100

Таблица I

£>

Икс* в кг w

Дет. /.

Корпус

Лет. 1—-

Кулачок по ГОСТ 17528—72

Дет. 3.

Втулка

Количество

1

3

1

Обиэкаченин деталеЛ

190

1,33

7113*0181/091

7112-0851/00?

7113-0181/003

200

1,63

71130182/001

7112-О852/ОЭ2

7113-0182/003

220

2,35

7113-0183/001

71120351/002

7113-0181/003

2,65

7113-0184/001

7112-0852/002

7113-0182/003

2,60

7113-0185/001

7112-0855/002

7113-0185/003

240

3,17

7113 0186/001

7112-0856/002

7113-0186/003

3.47

7,03

71130187/001

7112-0857/002

7113-0187/003

300

7113-0188/001

310

7,56

7113-0189/001

7112-0859/002

7113-0189/003

320

8,80

7113-0190/001

7112-0860’002

7113-0190/003

340

10,87

7113-0191/001

7112-0861/002

7113-0191/003

ГОСТ 17529—72 Стр.

g Продолжение

Обозначения оправок

Лег. 4.

Кольцо пружинное по ГОСТ 1752*—72

Дет. S.

Пружине по ГОСТ 17S28—72

Дет. б.

Тяге

Дет. 7.

Кольцо по ГОСТ 13942-68

Дет. б. Винт по

ГОСТ 1478-64

Количество

2

з 1

1

1

1

Обозначения детелей

7113-0181

7112-0851/004

7ПЗ-0181/006

7113-0182

7112-0852/001

7113-0182/006

7113-0183

7112-0851/004

7112-0851/005

7113-0183/006

А12

М5Х6.88.05

7113-0184

7112-0852/001

7113-0184/006

7113-0185

7112-0855/004

7113-0186

7112-0856/004

7112-0855/005

7113-0186/006

7113-0187

7112-0857/004

7113 0187/006

А 14

МбХ 10.88.05

7113-0188

7113-0188/006

7113-0189

7112-0859/004

7113-0189/006

А16

7113-0190

7112-0860/004

71 12-0860/105

7113-0190/006

М8Х 14-88.05

7113-0191

7112-0861/004

7113-0191/006

Стр. 4 ГОСТ 17529

Пример условного обозначения оправки с конусом Морзе 4, размерами d от .36 до 40 мм:

Оправка 7113-0181 ГОСТ 17529—72
  • 1.2. При поставке оправок для эксплуатации в особых условиях, детали их могут быть изготовлены из других марок стали с механическими свойствами не ниже указанных в настоящем стандарте.

  • 1.3. Размер d должен быть выполнен после сборки по наименьшему значению с предельным отклонением по С3 и шероховатостью поверхности не грубее 7-го класса чистоты.

  • 1.4. Радиальное биение поверхности Б относительно поверхности конуса Морзе — не более 0,02 мм.

  • 1.5. Торцовое биение поверхности В относительно поверхности конуса Морзе — не более 0,02 мм.

  • 1.6. Маркировать: обозначение и товарный знак предприятия -изготовителя.

ОФОМДЧСИМД корпуса»

is

(пред, отка. со Хф>

L

О

(прел.

ОТКД. о> X)

(пред, откл. по

4.

4.

4.

> (пред, откл. по А»)

й.

t

Л

г.

G

G

h

(пред, откл.

оо А|)

‘<

Масса в кг м

7113-0181/001

4

36

190

31,267

50

30

13

3,0

102,5

34

18

18

36

16

75

0,91

7113-0182/001

40

200

56

25

33

3,6

60

30

25

21

40

10

82

1,16

7113-0183/001

36

50

30

М5

10

3,0

34

10

18

6

36

16

75

2

1.75

7113-0184/001

40

220

56

33

3.5

30

21

40

10

82

1,90

7113-0185/001

5

45

44,399

60

30

38

67

129,5

37

13

17

90

1.86

7113-0186/001

50

240

67

32

41

12

75

15

20

8

45

20

96

2,26

7113-0187/001

56

75

38

47

17

Мб

4,5

80

43

22

21

50

18

105

2.30

7113-0188/001

300

14

3

5,40

7113-0189/001

6

63

310

63,348

80

44

54

90

182,0

45

15

31

10

60

15

125

5,61

7113-0190/001

71

320

90

47

60

105

52

44

75

140

6,30

7113-0191/001

80

340

100

56

69

М8

16

5,5

120

67

25

30

145

7,80

Пример условного обозначения корпуса с конусом Морзе4, размером </«36 мм:

Корпус 7113-01811001 ГОСТ 17529—72

ГОСТ 17529—72 Стр.


  • 2.2. Материал — сталь марки 20Х по ГОСТ 4543-—61.

  • 2.3. Цементировать на глубину 0,8… 1,2 мм: твердость рабочей части — HRC 48.. .56, хвостовой части HRC 35. ..40. Резьбу от цементации предохранить.

  • 2.4. Покрытие — Хим. Оке. прм (обозначение покрытия — по ГОСТ 9791—68), кроме поверхности конуса Морзе. По соглашению сторон допускается применение других видов защитных покрытий.

  • 2.5. Неуказанные предельные отклонения размеров: охватывающих — по Ат, охватываемых — по Вт, прочих — СМа. Допуски на угловые размеры — по 9-й степени точности ГОСТ 8908—58.

  • 2.6. Разность размеров Z7 в пределах одного корпуса — не более 0,05 мм.

  • 2.7. Торцовое биение поверхности В относительно поверхности конуса Морзе — не более 0,02 мм.

  • 2.8. Конусы Морзе — по ГОСТ 2847—67. Допуски на конусы — по 4-й степени точности ГОСТ 2848—67.

  • 2.9. Резьба метрическая — по ГОСТ 9150—59. Поле допуска резьбы — 7Н по ГОСТ 16093—70.

  • 2.10. Фаски на резьбу — по ГОСТ 10549—63.

  • 2.11. Канавки для выхода шлифовального круга — по ГОСТ 8820—69.

Таблица 3

Размеры в мм

Обозначения втулок

D (пред, откл. ПО Д)

L

а

d (пред, откл. по Лб)

d*

b

1

h

H

t

Масса в кг w

7113-0181/003

25

55

21

24

7,7

0,154

7113-0182/003

60

12

17

3,5

6

28

8,0

6.7

2

0,173

7113-0185/003

30

9,2

0,264

7113-0186/003

32

67

14

23

20

5

32

9,0

8,2

0,293

7113-0187/003

38

75

4.5

9

10,0

10,7

3

0,488

7113-0189/003

44

90

13

36

12,2

0,830

7113-0190/003

47

105

16

25

22

6,0

18

40

11,5

11.2

4

1.085

7113-0191/003

56

14

45

15,7

1,589

Пример условно го обозначения втулки размерами £> = 25 мм, £ = 55 мм:

Втулка 7113-018U003 ГОСТ 17529—72

  • 3.2. Материал — сталь марки 9ХС по ГОСТ 5950—63.

  • 3.3. Твердость — HRC 55…60.

  • 3.4. Покрытие — Хим. Оке. прм (обозначение покрытия — по ГОСТ 9791—68). По соглашению сторон допускается применение других видов защитных покрытий.

  • 3.5. Неуказанные предельные отклонения размеров: охватывающих — по А7, охватываемых— по В7, прочих — СМ6.

  • 3.6. Разность размеров /2» Н в пределах одной втулки — не более 0,02 мм.

  • 3.7. Разность углов а в пределах одной втулки — не более 5′.

Вад Б А~А

Черт. 4

Размерив мм Таблица 4

Обозначения

тяг

d

L

н

Н О

d?

D

D.

о2

1

А

G

<5

Е

ccg

о

* о

Iе:

о

Масса в кг я/

7113-0181/006

М12

250

9

15

32

8

52

3

8

0,209

7113-0182/006

10

5,8

6,0

57

5

6

5

0,212

7113-0183/006

280

52

0,390

7113-0184/006

13

40

10

57

12

0,394

7113-0186/006

М16

300

14

18

6,9

7,0

64

3

7

8

6

0,470

7113-0187/006

72

0,468

Продолжение

Размеры в мм

Обозначения тяг

d

L

й о

4> С о.

«О о

dl

D

1

G

<<

G

X

. 0 < c

•±. Ж

CO 0

C

a.

5 * ж

CO 0

Масса в кг л*

7113-0188/006

72

0,922

7113-0189/006

М20

400

16

16

9,2

9.5

50

12

87

9

10

8

17

0,909

7113-0190/006

102

0,900

7113-0191/006

420

0,945

ТЯГИ

размерами

Тяга 7113-018И006 ГОСТ 17529—72

  • 4.2. Материал — сталь марки 40Х по ГОСТ 4543—61.

  • 4.3. Твердость — HRC 33…38.

  • 4.4. Покрытие — Хим. Оке. прм (обозначение покрытия — по ГОСТ 9791—68). По соглашению сторон допускается применение других видов защитных покрытий.

  • 4.5. Неуказанные предельные отклонения размеров: охватывающих— по А7, охватываемых — по В7, прочих — См8. Допуски на угловые размеры—по 9-й степени точности ГОСТ 8908—58.

  • 4.6. Резьба метрическая — по ГОСТ 9150—59. Поле допуска резьбы — 8g по ГОСТ 16093—70.

  • 4.7. Канавки под пружинные кольца — по ГОСТ 13942—68.

ПРИЛОЖЕНИЕ к ГОСТ 17529—72

Рекомендуемое

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ РАЗМЕРЫ УПОРНЫХ ВТУЛОК И ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИХ С КУЛАЧКОВЫМИ ШПИНДЕЛЬНЫМИ ОПРАВКАМИ

Оправка кулачковая шпиндельная

* Размер L в зависимости от длины обрабатываемой заготовки.

1 — втулка упорная; 2— заготовка

Оправка кулачковая шпиндельная с пневматическим зажимом

мм

Диаметр оправок d

D

(пред. откл. по 4/Х)

1

От 36 до 40

60

42

50

Св. 40 45

67

48

56

> 45 * 50

71

53

60

5

. 50 я 56

75

58

67

. 56 „ 63

85

67

75

— 63 » 71

90

73

80

, 71 , 80

100

82

90

8

. 80 я 90

НО

92

100

Изменение № 1 ГОСТ 17629—72 Оправки кулачковые шпиндельные с пневматическим зажимом. Конструкция и размеры

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23.01.81 № 221 срок введения установлен

с 01.01.82

Вводную часть изложить в новой: редакции:

«Настоящий стандарт распространяется на кулачковые шпиндельные оправки, с пневматическим зажимом, предназначенные для установки и закрепления толстостенных заготовок при механической обработке на металлорежущих станках».

Пункт 1.1. Таблица 1. Графа D. Заменить слова: «Пред. откл. по X» на «поле допуска /7»;

(Продолжение см. стр. 116)

115

(Продолжение изменения к ГОСТ 17529—72) графа «Дет. 8». Заменить ссылку: ГОСТ 1478—64 на ГОСТ 1478—75. Пункты 1.3—1.5 изложить в новой редакции:

<1.3. Размер d должен быть выполнен после сборки по наименьшему значению с полем допуска Л8 и параметром шероховатости поверхности не грубее = 1,25 мкм по ГОСТ 2789—73.

  • 1.4. Допуск радиального биения поверхности Б относительно оси конуса Морзе — 0,02 мм.

  • 1.5. Допуск торцевого биения поверхности В относительно оси конуса Морзе — 0,02 мм».

Пункт 2.1. Чертеж 2. Заменить обозначения:

(Продолжение см. стр, 117)

(Продолжение изменения к ГОСТ 17529—72)

Vi (v) на ’ VS на V . V7 на V’ ♦ VS на ;

исключить обозначение: V6;

таблица 2. Графа d. Заменить слова: «Пред. откл. по Х3> на «поле допуска /9»;

графа Di- Заменить слова: «пред. откл. по X» на «поле допуска /7»;

графа d\. Заменить слова: «пред. откл. по А» на «поле допуска Я7»; графы b и Z6. Заменить слова: «пред. откл. по Аз» на «поле допуска Я9».

графа d3. Для типоразмеров 7113—0188/001—7113—0191/001 заменить размер: 17 на 21.

Пункты 2.2, 4.2. Заменить ссылку: ГОСТ 4543—61 на ГОСТ 4543—71.

Пункты 2.4, 3.4, 4.4. Заменить ссылку: ГОСТ 9791—68 на ГОСТ 9.073—77. Пункты 2.5, 2.8 изложить в новой редакции:

«2.5. Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий — Я14, ва-… И*14

лов — /и 4, остальных — ± —%—

2.8. Конусы Морзе. Допуски конусов Морзе — по степени точности АТ7 по ГОСТ 2848—75».

Пункт 2.10. Заменить ссылку: ГОСТ 10649—63 на ГОСТ 10549—80.

Пункт 3.1. Чертеж 3. Заменить обозначения:



на




(Продолжение см. стр. 118)

(Продолжение изменения к ГОСТ 17529—72} таблица 3. Графа D. Заменить слова: «пред. откл. по Д» на «поле допуска £б»;

графа d. Заменить слова: «пред. откл. по Л$> на «поле допуска #12». Пункт 3.2. Заменить ссылку: ГОСТ 5950—63 на ГОСТ 5950—73. Пункт 3.5 изложить в новой редакции:

«3.5. Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий — /714,. /714

валов — Л14, остальных — ±—g— .

Пункт 4.1. Чертеж 4. Заменить обозначения:

fa 70.

V5 на V




таблица пуска 612».

графа 5. Заменить

графа Sb Заменить слова: «пред. откл. по Сб»

Пункт 4.5 изложить в новой редакции:




откл. по Хб> на <поле до-


на «поле допуска dn>; на «поле допуска

«4.5. Неуказанные предельные отклонения размеров*, отверстий — лов — /114, остальных —zfc—%—*•

Приложение.. Заменить слова: «пред. откл. по Н7

«посадка-у?— ».




(ИУС № 4 1981 г.)

Изменение № 2 ГОСТ 17529—72 Оправки кулачковые шпиндельные с пневматическим зажимом. Конструкция и размеры

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12.02.86 № 329 срок введения установлен

Пункт 1.1. Таблица 1. Исключить графу «Применяемость».

Пункты 1.1, 2.1, 3.1, 4.1. Таблицы 1—4. Графа «Масса».

Заменить знак: « на «не более».

Пункт 1.1. Таблица 1. Графы «Дет. 5», «Дет. 7» и «Дет. 8». Убрать разделительную линию между двумя первыми типоразмерами; графа «Дет. 8». Заменить ссылку и обозначения винта: ГОСТ 1478—75 на ГОСТ 1478—84; М5Х6.88.05 на В.М4—6gX6.22H.05; МбХ 10.88.05 на В .Мб— 6gX 10.22Н.05; М8Х 14.88.05 на В.М8—6gX 14.22Н.05.

Пункт 1.3. Заменить значение: /?а = 1,25 мкм на /?а =0,80 мкм.

Пункт 2.1. Чертеж 2. Проставить обозначение шероховатости на размеры Dlt с, b (с двух сторон паза).£Ш>ГУгТ(ЛЛ/.

Науглероживающая сталь – обзор

1.4.1.2 Сталь

Благодаря высокому соотношению прочности к весу и относительно низкой стоимости различные сорта стали регулярно используются в приложениях, требующих передачи мощности в средних и тяжелых условиях, приложения прочности и требования к точности. Как простые углеродистые, так и легированные стали используются в различных областях, хотя последние могут быть труднообрабатываемыми. Типичными коммерческими сортами используемых простых углеродистых сталей являются низкоуглеродистые стали (AISI 1020, EN3), AISI 1040 (EN 8) и EN 9.Они используются в приложениях, требующих средних и высоких требований к ударной вязкости и прочности. Низко- и среднеуглеродистые стали являются хорошим выбором для штамповки зубчатых колес.

Простые углеродистые и легированные стали, как правило, поддаются термической обработке, что означает, что определенные желаемые механические характеристики могут быть приданы зубчатым колесам путем соответствующей термической обработки. Прокаливаемость, которая в первую очередь зависит от содержания сплава, может быть важным аспектом, который следует учитывать при выборе зубчатой ​​стали. Поверхностная (корпусная) закалка и сквозная закалка являются двумя важными операциями термической обработки, которые могут значительно улучшить прочность, ударную вязкость, предел выносливости и ударопрочность сталей.Низколегированные стали со сквозной закалкой подходят для средних и умеренных условий эксплуатации. Сверхмощные и/или тяжелые условия эксплуатации обычно требуют использования цементируемых высоколегированных сталей. Как правило, цементируемые зубчатые колеса производятся в двухстадийном процессе (науглероживание) путем первоначального локального обогащения поверхности углеродом (до 0,85%). Затем следует соответствующий процесс закалки и отпуска, в результате которого получается закаленный корпус (до 64 HRC) необходимой толщины. Сердцевина остается практически неизменной и сохраняет присущую ей пластичность и прочность.Локальная закалка и отпуск соответствующей стали (содержащей достаточное количество углерода, обычно более 0,4%) могут дать аналогичные результаты (селективная закалка). Элементы, отличные от углерода, такие как азот и бор, также могут быть использованы, хотя и в несколько иной технике. Как правило, зубчатые колеса с поверхностной закалкой имеют повышенную усталостную долговечность и износостойкость. Науглероживание, азотирование, лазерная закалка и индукционная закалка являются наиболее важными методами поверхностного упрочнения, применяемыми для стальных зубчатых колес. Типичная глубина корпуса составляет от 0.075 до 8,25 мм [10]. Цементированные шестерни могут выдерживать более высокие нагрузки, чем шестерни со сквозной закалкой, при этом последние обычно тише и дешевле [10]. Существует широкий спектр сталей, которые в высшей степени способны к поверхностной закалке. К ним относятся науглероживающие стали, такие как AISI 1015, 1018, 1020, 1022, 1025, 1117, 1118, 4020, 4026, 8720, 9310 и т. д.; и азотированные стали, а именно AISI 4140, 4340, 6140, 8740 и нитролой. Nitralloy N и тип 135 подходят для высоконагруженных зубчатых передач, работающих в тяжелых условиях.

20MnCr5, 16MnCr5 и SAE 8620 являются наиболее важными сталями для цементации, предпочтительными для автомобильных передач.Как правило, легированные стали предпочтительнее простых углеродистых сталей из-за повышенной твердости и эффективной глубины гильзы при одинаковом содержании углерода, меньшем размере зерна, меньшем искажении, повышенной ударной вязкости и улучшенной износостойкости.

Нержавеющие стали (SS) – это важные легированные стали, особенно подходящие для зубчатых передач, подвергающихся воздействию высоких температур и коррозионных сред, таких как оборудование и машины, используемые в химической, нефтехимической, пищевой промышленности и производстве напитков.Сталь обычно называют «нержавеющей», если она содержит более 12% хрома. Хром вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя однородный пассивный оксидный слой, который защищает материал сердцевины от коррозии. Основными типами нержавеющей стали являются аустенитная (типы 303, 304 и 316), ферритная (тип 430), мартенситная (тип 440 C) и дисперсионно-твердеющая сталь (17-4PH и 17-7PH) [10]. Аустенитные марки популярны для использования в экстремальных условиях из-за их превосходной коррозионной стойкости.Они немагнитны, не поддаются термической обработке и, как правило, плохо поддаются механической обработке. Тип 304 (18Cr-8Ni) — одна из наиболее широко используемых нержавеющих сталей для зубчатых колес, работающих в экстремальных условиях коррозии.

Различные типы нержавеющей стали, а именно стали 303, 304, 316 L, 420, 440 и 17-4 PH, также широко используются для изготовления высокоточных миниатюрных зубчатых колес, используемых в прецизионных передачах с высоким крутящим моментом, таких как микрогармонические приводы. , роботизированные механизмы, микромоторы, микронасосы, редукторы скорости, медицинские инструменты и электронное оборудование.Типы 303 и 17-4 PH широко используются для изготовления храповых колес, используемых в храповых механизмах.

Зубчатые колеса, изготовленные методом литья из литейной стали , используются для условий эксплуатации, предполагающих разнонаправленную нагрузку в таких машинах, как большие мельницы, крановые колеса и компоненты редукторов ветряных турбин. Обычные литые стали со сквозной закалкой включают марки AISI 4135, 8630, 8640 и 4340, тогда как марки AISI 1020, 8620 и 4320 являются некоторыми важными литыми сталями с поверхностной закалкой.

Спеченные стали используются для изготовления зубчатых колес методом порошкового прессования. Железо-медная и железо-никелевая стали являются двумя наиболее важными спеченными сталями, доступными в виде порошка и используемыми для изготовления косозубых, прямозубых и конических зубчатых колес, которые подвергаются воздействию высокопрочных материалов. Порошки из нержавеющей стали типа 316 L и смеси порошков никелевой стали и бронзы также часто используются для изготовления зубчатых колес методом порошкового прессования.

Термообработка Терминология и определения

Старение:  Упрочнение путем старения, обычно после быстрого охлаждения или холодной обработки давлением.

Старение Размягчение:  Самопроизвольное снижение прочности и твердости, которое происходит при комнатной температуре в некоторых деформационно-упрочненных сплавах, особенно сплавах алюминия.

Старение:  Процесс выдержки металлов при комнатной или заданной температуре с целью увеличения их твердости и прочности путем осаждения; старение также используется для повышения стабильности размеров металлов, таких как отливки.

Сталь для закалки на воздухе:  Легированная сталь, которая не требует закалки при высокой температуре для закалки, но которая упрочняется путем простого охлаждения на воздухе выше критического диапазона температур.

AISI:  аббревиатура от American Iron & Институт стали.

Аллотропия:  Способность материала существовать в нескольких кристаллических формах.

Сплав:  Вещество, обладающее металлическими свойствами и состоящее из двух или более химических элементов, по крайней мере один из которых является металлом. Алюминиевая пайка погружением: соединение алюминиевых деталей с использованием алюминиевого сплава при температуре выше 450°C и в соляной среде. Соль действует как флюс или очищающее средство для соединяемых поверхностей.

Отжиг:  Для нагрева, а затем охлаждения материала или для обработки, направленной на изменение механических или физических свойств для создания определенной микроструктуры. Изменения свойств включают снятие напряжения, создание мягкости, изменение пластичности или ударной вязкости или изменение электрических или магнитных свойств.

ASMi: — сокращение от American Society of Metals International.

ASTM:  Аббревиатура Американского общества по испытанию материалов.

Атмосфера:  Газовая среда, в которой обрабатываемый металл нагревается для обработки. Атмосферы используются для защиты от химических изменений или для изменения химического состава поверхности стали путем добавления или удаления углерода, азота, водорода и кислорода, а также для добавления некоторых металлических элементов, таких как хром, кремний, сера и т. д.

Аустильная закалка :  Закалка стали путем закалки от температуры аустенизации до соли и превращения аустенита в бейнит.Закалка часто повышает пластичность и ударную вязкость.

Аустенит:  Твердый раствор железа и углерода (а иногда и других элементов), полученный путем нагревания материала до температуры выше верхней критической температуры (или температуры превращения).

Аустенитизация:  Процесс образования аустенита путем нагревания сплава железа/углерода выше температуры его превращения. Температура аустенизации различна для разных марок углеродистых, легированных и инструментальных сталей.

AWS: — сокращение от Американского общества сварщиков.

Металлы | Бесплатный полнотекстовый | Низкотемпературное науглероживание AL-6XN благодаря временной пассивации

1. Введение

Низкотемпературное науглероживание – эффективный метод обработки поверхности. Его можно применять к сплавам, содержащим значительные доли легирующих элементов с высоким сродством к углероду. Прототипом такого сплава является аустенитная нержавеющая сталь AISI-316L (обозначение UNS S31603) с атомной долей XCr=0.18 Cr как карбидообразующий элемент с высоким сродством к углероду. Свойства готовых деталей из сплава AISI-316L можно значительно улучшить, если подвергнуть их воздействию окружающей среды, при которой углерод проникает в подповерхностную зону, образуя твердый раствор углерода внедрения. Однако из-за высокой стабильности карбидов Cr предел равновесной растворимости углерода в этом сплаве очень мал и соответствует доле атомов углерода ∘XC≈10–6 при 300 K. при высокой температуре и последующей закалке не обеспечивает легко реализуемый технологический маршрут: высокая стабильность карбидов Cr существенно снижает ∘XC по сравнению с e.ж., двойная система Fe–C. Даже при высокой температуре ∘XC значительно меньше технически желаемого уровня, например, XC≈0,1. Более того, с увеличением доли углерода кривая «С» диаграммы время-температура-преобразование, отражающая выделение карбидов, смещается в сторону более высоких температур и более коротких времен. Следовательно, (гипотетическая) науглероживание при высокой температуре и последующая закалка, если только они не проводятся при скорости охлаждения, которую трудно реализовать, вызывают выделение карбидов с высоким содержанием хрома [1,2].Как правило, образование карбида нежелательно, поскольку оно ставит под угрозу важные свойства, особенно усталостную прочность и коррозионную стойкость («сенсибилизация»). Желаемый результат в виде концентрированного, но не содержащего карбида подповерхностного твердого раствора внедренного углерода может быть получен путем науглероживания при низкой температуре. «Низкий» в этом контексте означает достаточно низкий, чтобы подавить выделение карбида за счет иммобилизации Cr, но все же достаточно высокий, чтобы обеспечить диффузию углерода на технически подходящие глубины в течение промышленно приемлемого времени обработки.Идеализируя эти неравновесные условия как состояние с отсутствием подвижности атомов металла, система ограничивается траекторией, ведущей к «углеродному параравновесию», а не к обычному термодинамическому (или «орто») равновесию [3]. При таком подходе время обработки порядка 0,1 мс (1 день) позволяет ввести углерод на среднюю глубину z¯≈10 мкм. В зоне глубиной ≈25 мкм ниже поверхности сплава формируется твердый раствор внедрения, не содержащий карбидов, в котором (плавно градуированный) профиль углерода значительно превышает равновесную растворимость углерода.На поверхности доля углерода может достигать XC[0]≈0,15, что соответствует ∘XC×105 при T=300 K. Аналогичные соображения применимы к низкотемпературной инфузии азота или комбинации азота и углерода. Богатая подповерхностная зона, обозначаемая как «корпус», может значительно улучшить характеристики деталей из сплава в технических приложениях. Типичные преимущества включают четырехкратное увеличение поверхностной твердости [4], уменьшение объема износа в 102 раз [5], увеличение многоцикловой усталостной долговечности в 102 раз [6] и значительное улучшение коррозионной стойкости, особенно в морской воде [7,8,9].Для промышленных применений низкотемпературного науглероживания важны газофазные процессы, т. е. подвергание деталей из сплава, содержащихся в печи, воздействию газа, который обеспечивает диффузию элементарного углерода или азота в сплав. Компания Swagelok (Солон, Огайо, США) изобрела низкотемпературный процесс газофазного науглероживания при атмосферном давлении для нержавеющей стали AISI-316L [4,10,11]. Однако для сплавов с достаточно высокой долей Cr для низкотемпературного науглероживания (или азотирования, или нитронауглероживания) для успешного науглероживания из газовой фазы сначала требуется «активация» поверхности: поверхность AISI-316L и родственных «нержавеющих» сплавов обычно покрыт слоем оксида с высоким содержанием хрома толщиной ≈1 нм [12], который (i) пассивирует сплав против низкотемпературной коррозии и (ii) образует диффузионный барьер для углерода и азота (рис. 1).Еще одним потенциальным препятствием для введения углерода или азота в детали из сплава могут быть вызванные механической обработкой сильная пластическая деформация, плохая кристалличность и загрязнение в зоне непосредственно под поверхностью, известной как слой «Бейлби» (рис. 1) [13]. Это было подтверждено результатами Ge et al. [14,15] о низкотемпературном науглероживании AISI-316L на основе ацетилена. В настоящее время мы понимаем, что пассивирующий оксидный слой должен быть удален до того, как углерод или азот смогут диффундировать в сплав.Удаление слоя Бейлби может не иметь решающего значения, но может повысить эффективность низкотемпературной цементации/азотирования/нитроцементации. Соответственно, оба слоя должны быть удалены до введения внутритканевого растворенного вещества. Известным методом такой «активации поверхности», то есть удаления пассивирующего оксидного слоя и, возможно, слоя Бейлби, является применение горячего газообразного HCl (соляной кислоты). Например, в процессе низкотемпературной науглероживания, разработанном Swagelok, используется газообразный HCl при температуре 520 К непосредственно перед введением растворенного вещества внедрения [4].Однако эмпирически было установлено, что однократное воздействие газообразного HCl на месте недостаточно активирует поверхность AISI-316L. Активация газообразной HCl значительно эффективнее после того, как в образец уже введено некоторое количество углерода. По этой причине процесс Swagelok работает с «двойной активацией», состоящей из двух последовательных стадий активации газообразным HCl, чередующихся с начальной стадией низкотемпературного науглероживания [4,11]. Общее время активации составляет 32 кс (9 ч), что составляет от одной трети до половины времени низкотемпературного науглероживания, равного 0.1 мс (20–30 ч). Кроме того, газообразный HCl агрессивен и может повредить некоррозионностойкое оборудование технологических печей.

В этой статье мы сообщаем об открытии того, что промышленно установленный процесс активации поверхности in situ с использованием газообразной HCl можно эффективно заменить следующей процедурой ex situ: (i) погружение детали из сплава в жидкий травитель (концентрированный водный раствор HCl) при комнатной температуре. температура, (ii) остановка процесса травления путем непосредственного переноса образца в емкость с C2H5OH (без предварительной сушки), (iii) загрузка образцов в печь для газофазного низкотемпературного науглероживания, продуваемую сухим газом N2, ( iv) их нагревание и воздействие на них потоком науглероживающего газа.Таким образом, детали из сплава могут быть подвергнуты непосредственному науглероживанию путем воздействия науглероживающего газа (C2h3, h3, N2) при 723 К без предварительного применения газообразного HCl. Общее дополнительное время обработки для активации, этапы (i) и (ii), составляет менее 1 кс (17 мин) — это одна сотая времени низкотемпературного науглероживания и примерно в 30 раз меньше, чем в процессе Swagelok.

Тот факт, что низкотемпературное науглероживание может быть успешно проведено непосредственно после травления ex situ и очистки/хранения, позволяет предположить, что применяемая нами специфическая процедура очистки/хранения препятствует самопроизвольному восстановлению нормального пассивирующего оксидного слоя.Вместо этого эта процедура, по-видимому, обеспечивает «временную» пассивацию, которая препятствует образованию обычной пассивирующей оксидной пленки, богатой хромом, и легко удаляется, когда сплав подвергается низкотемпературному науглероживанию, под действием приложенной температуры или реакции с науглероживающим газом. .

Сплав, для которого мы продемонстрировали эффективность «временной пассивации», — это AISI-AL-6XN (обозначение UNS N08367, таблица 1), сверхаустенитная нержавеющая сталь с более высоким содержанием никеля и молибдена, чем AISI-316L.Повышенное содержание никеля и молибдена придает супераустенитным нержавеющим сталям лучшую коррозионную стойкость, чем у мартенситных, ферритных и аустенитных нержавеющих сталей серии 300. В то же время они обладают более высокой прочностью, чем аустенитные стали AISI-304 (обозначение UNS S30403) и AISI-316, что делает их привлекательными для применения в тяжелых условиях. Кроме того, супераустенитные нержавеющие стали обладают превосходной прочностью и стойкостью к окислению при повышенных температурах [16]. С другой стороны, твердость AISI-AL-6XN незначительно выше, чем у e.г., AISI-304 и AISI-316 [8]. Отсутствие более высокой твердости особенно ограничивает области применения, требующие высокой износостойкости. Предыдущая работа показала, что поверхностная твердость AISI-AL-6XN может быть значительно улучшена за счет низкотемпературной науглероживания [17] без ущерба для их превосходной коррозионной стойкости [18]. Таким образом, низкотемпературная науглероживание обеспечивает потенциал для расширения диапазона технических применений, в которых может использоваться AISI-AL-6XN.

2. Экспериментальные методы

Для изучения возможности удаления пассивирующего оксидного слоя ex situ и влияния слоя Бейлби на эффективность низкотемпературного науглероживания мы науглерожили серию образцов AISI-AL-6XN, пластически деформированные поверхностные слои разной глубины.Образцы без (или с минимальным) слоем Бейлби были изготовлены методом электрополировки. Образцы со слоями Beilby разной глубины были приготовлены путем полировки до трех различных видов отделки поверхности с использованием водоохлаждаемой SiC-бумаги марки: (i) P180, (ii) P800 и (iii) P4000. С каждым из этих четырех различных способов подготовки поверхности эти образцы были дополнительно подготовлены к низкотемпературному науглероживанию путем (i) травления в концентрированном (12 кмоль·м-3 = 12 М) водном растворе HCl (жидкая соляная кислота) при комнатной температуре в течение т1=0.60 кс (10 мин), (ii) перенос образцов, покрытых HCl, непосредственно, без промывки или сушки, в резервуар с номинально чистым C2H5OH. Соответствующие контрольные образцы не травили в HCl, а хранили непосредственно в C2H5OH. Из-за размера резервуара C2H5OH по сравнению с площадью поверхности образца количество HCl, перенесенное в C2H5OH вместе с образцом, оценивается как молярная доля × 10–3. Образцы оставались в резервуаре C2H5OH в течение τ2=0,3 кс (5 мин). Затем в течение τ3=0,03 кс, не допуская полного испарения C2H5OH с поверхности сплава, образцы переносили в печь науглероживания, продуваемую сухим газом N2.Сразу после помещения в печь образцы нагревали и проводили низкотемпературное науглероживание при 723 К в течение 72 кс (20 ч) в проточной газовой смеси, содержащей C2h3 (ацетилен), N2 и h3 при объемных соотношениях 1: 50:3. (Время и температура были выбраны эквивалентными процессу, установленному Swagelok [4]).

Для металлографических работ после низкотемпературного науглероживания образцы в поперечном сечении полировались до зеркального блеска. Их микроструктуру проявляли травлением в течение 90 с несколькими каплями реагента, состоящего из концентрированного водного раствора HCl, концентрированного водного раствора HNO3 (16 кмоль·м-3 = 16 М) и h3O в объемных соотношениях 2:1:1.Светооптические изображения, раскрывающие микроструктуру, были получены из этих образцов с использованием лазерного сканирующего конфокального микроскопа Olympus FV1000 (Olympus, Center Valley, PA, USA).

Для рентгеновской дифрактометрии мы использовали рентгеновский дифрактометр Bruker Discover D8 (Bruker Corporation, Биллерика, Массачусетс, США), оснащенный монохроматическим источником рентгеновского излучения Co-Kα.

Профили поперечного сечения атом-фракция-глубина (далее сокращенно «профили») были измерены с помощью сканирующего оже-микрозонда Physical Electronics PHI-680 (Physical Electronics, Chanhassen, MN, USA) после калибровки с использованием образцов Fe и карбидов Fe и нитриды известных составов.Прибор был настроен на сбор сигналов от Fe, Cr, Ni, Nb, Mo, углерода и кислорода. Углеродные профили, определенные сканирующим микрозондом Оже, как правило, страдают от шума. Благодаря дифференциации, которая осуществляется во время обработки сигнала, это создает фон, который меняется в зависимости от уровня сигнала и особенно силен в областях с низким уровнем сигнала (например, в профилях углерода, полученных из областей с низкой долей углерода). Для вычитания фона мы применили недавно разработанный для этой цели метод [19].В результате удаления фона, но не шума, результирующий дискретный углеродный профиль демонстрирует частично отрицательный XC в регионах с низким содержанием углерода, где шум превышает средний уровень углерода.

3. Результаты

На рис. 2 представлены изображения поперечного сечения всех образцов с помощью световой оптической микроскопии при одинаковом увеличении. В левой колонке представлены микрофотографии образцов, активированных травлением в водном растворе HCl, а в правой колонке — микрофотографии образцов, приготовленных без активации.Микрофотографии в одном ряду — образцы с одинаковой механической подготовкой поверхности. Две микрофотографии в верхнем ряду относятся к электрополированным образцам, за которыми следуют образцы, отшлифованные SiC-бумагой с возрастающей зернистостью (P4000, P800, P180). углерода может диффундировать в течение времени низкотемпературной науглероживания. (Различия во внешнем виде являются просто результатом недостаточного или чрезмерного травления.) В то время как слой Бейлби, созданный механической обработкой поверхности, обычно включает подповерхностную зону с уменьшенным размером зерна, здесь этого не наблюдается: что касается морфологии зерна, зона непосредственно под поверхностью, по-видимому, не отличается от сердцевины сплава. На некоторых микрофотографиях под поверхностью видны яркая полоса или ее фрагменты (рис. 2г, е). Это свидетельствует об образовании «футляра», т.е. зоны с долей углерода ХС, достаточно высокой для обеспечения коррозионной стойкости по отношению к металлографическому травителю, препятствуя развитию в нем зеренной структуры.Однако то, что кажется однородным слоем с резкой границей с сердцевиной сплава, не отражает должным образом свойства нижележащего углеродного профиля, который на самом деле плавно градуирован, как ожидается для профиля диффузии (см. данные сканирования микрозондом Оже ниже). Скорее кажущаяся резкой граница между корпусом и сердцевиной указывает на то, что необходим критический уровень углерода, чтобы сделать сплав устойчивым к металлографическому травлению, и в этой области появляется ступенька на поверхности в результате образования локального гальванического элемента.Тем не менее, сравнение кажущейся толщины непротравленного слоя на микрофотографиях, полученных с помощью той же процедуры металлографического травления, дает полезную (монотонную относительную) меру уровня поглощения и проникновения углерода во время низкотемпературного науглероживания. На рис. 2 представлены следующие важные результаты. : Независимо от глубины слоя Бейлби, все образцы, протравленные в HCl, образуют непрерывный слой (обогащенный углеродом слой) с превосходной однородностью толщины. На рис. 2a, c, e, g кажущаяся средняя толщина корпуса постоянно равна 0.02 мм. Это означает, что травление в водном растворе HCl правильно удалило пассивирующий оксидный слой, независимо от толщины слоя Бейлби. На микрофотографиях в правой колонке рисунка 2 непрерывный случай наблюдается только для электрополированного образца. Хотя это наблюдение значительно меньше, чем толщина корпуса, полученная при травлении HCl (левый столбец), это наблюдение показывает некоторую способность самого науглероживающего газа активировать поверхность путем удаления пассивирующего оксидного слоя. Средняя кажущаяся толщина корпуса составляет лишь около 1/3 толщины корпуса, наблюдаемой после травления HCl.Кроме того, толщина слоя, показанная на рис. 2b, демонстрирует сильные локальные вариации, что указывает на то, что активация происходит медленно и локально не полностью. Непротравленные образцы, приготовленные со слоем Бейлби (рис. 2d, f, h), вообще не имеют сплошного слоя. На рис. 2г (Р4000) видны полушаровидные фрагменты футляра, по-видимому, врастающие с поверхности. На рис. 2f (P800) похожие функции проявляются, но еще менее развиты. На рис. 2h (P180), полученном из образца с самым толстым слоем Бейлби, не видно никаких следов футлярообразования.Эти наблюдения показывают, что и пассивирующий оксид, и слой Бейлби могут быть одинаково эффективными диффузионными барьерами для введения углерода при низкой температуре: Ингибирующее действие пассивирующего оксидного слоя следует из того факта, что проникновение углерода в электрополированный непротравленный образец меньше, чем для образцы, протравленные HCl (при условии, что оксидный слой, образующийся во время или после электрополировки, эквивалентен пассивирующему оксидному слою, который «обычно» образуется на AISI-AL-6XN).Ингибирующий эффект слоя Бейлби следует из уменьшения проникновения углерода с увеличением толщины слоя Бейлби. Учитывая, что слой Бейлби представляет собой эффективный барьер для диффузии углерода, тот факт, что кажущаяся толщина корпуса в левой колонке на Рисунке 2 не имеет существенного значения. различия между образцами с разной механической предварительной подготовкой свидетельствуют о том, что сильно пластически деформированная приповерхностная зона, созданная соответствующими процедурами (электрополировка, механическая шлифовка), была полностью вытравлена ​​применением водного раствора HCl.Эффективность активации водным раствором HCl дополнительно демонстрируется с помощью рентгеновской дифрактометрии и сканирующего Оже-микрозонда по фракциям углерода по глубине. На рис. 3 показано сравнение рентгеновской дифрактограммы низкотемпературного науглероживания AISI-AL-6XN, активированного HCl, и ненауглероженного AISI-AL-6XN. Положения пиков 111 и 200 необработанного AISI-AL-6XN согласуются с ожидаемым параметром решетки 0,36 нм. Пики острые, и нет (например, карбидных) пиков в дополнение к пикам, ожидаемым от аустенита.После низкотемпературного науглероживания с активацией HCl соответствующие пики смещаются в область меньших углов дифракции, что свидетельствует об увеличении межатомных расстояний между атомами металла. Сдвиг пика почти в два раза превышает сдвиг пика, наблюдаемый для AISI-316L, о котором сообщается в [4], что согласуется с тем, что максимальная доля углерода также почти в два раза больше. Пики также расширены. Это можно объяснить двумя эффектами: (i) по мере того, как углеродный профиль градуирован, форма пика соответствует средневзвешенному значению по расстояниям между плоскостями решетки, которые уменьшаются с увеличением глубины под поверхностью сплава.(ii) Высокая плотность дислокаций, вызванная напряжением, которое возникает между областью расширенных межатомных расстояний на поверхности и ядром ненауглероженного сплава [20]. На рис. 4 показан профиль углерода, измеренный на поперечном сечении образца AISI-AL-6XN. путем сканирования микрозондом Оже. Определяя глубину слоя как глубину, на которой сигнал исчезает в фоновом шуме, глубина слоя составляет ≈20 мкм, что сравнимо с глубиной слоя, предполагаемой металлографическими изображениями на рис. 2. Как и ожидалось, максимальная доля углерода наблюдается при поверхность: XC[0]=0.2. Профиль углерода постепенно уменьшается с увеличением z, демонстрируя вогнутую форму, характерную для коэффициента диффузии, который увеличивается с увеличением XC [21]. Сравнение рисунка 4 и кажущейся толщины корпуса, наблюдаемой в левой колонке рисунка 2, показывает, что углерод фракция XC>0,05 необходима для установления коррозионной стойкости к металлографическому травителю. Хотя на рисунке 2 указана «глубина случая» (т.е. глубина зоны, где XC>0,05), профиль углерода на рисунке 4 и величина сдвига пика наблюдаемые на рис. 3, доказывают, что в данном случае действительно присутствует ожидаемый высокий уровень углерода.Кроме того, рисунок 3 доказывает, что объемная доля потенциально существующих дополнительных фаз (карбидов) ниже объемной доли, которую может обнаружить рентгеновская дифрактометрия, оцениваемой как 0,05.

4. Обсуждение

Эмпирически разработанная активация поверхности газом HCl, которая является частью процесса низкотемпературной цементации Swagelok (промышленного) проводится при 520 K (250 ∘C) в течение 7,2 кс (3 ч), и это проводится дважды с промежуточной стадией низкотемпературного науглероживания при 743 K (470 ∘C) 7,2 кс (3 ч).Травление при комнатной температуре в водном растворе HCl в течение 0,6 кс (10 мин) и погружение в C2H5OH на 0,5 кс (5 мин) являются гораздо более эффективным способом активации поверхности. Эффективность водного раствора HCl при удалении пассивирующего оксидного слоя и слоя Бейлби по сравнению с газообразным раствором HCl объясняется в 103 раза более высокой плотностью водного раствора HCl.

Экспериментальные наблюдения можно понять с точки зрения модели, показанной на рис. 5: Как правило, исходный материал AISI-AL-6XN имеет пассивирующий оксидный слой на поверхности и слой Бейлби в нижней зоне.Как правило, это зона наноразмерных зерен или субзерен непосредственно под поверхностью [14], а также повышенная плотность линейных и точечных дефектов. Вопреки тому, что предполагает терминология («слой Бейлби»), этот слой не имеет четко определенной толщины. Скорее, профили плотности числа дефектов по глубине, которые характеризуют слой Бейлби, плавно градуированы, т. е. представляют собой устойчивую функцию глубины z, а профили различных видов дефектов падают по-разному с увеличением z. На рис. 5а показан процесс без внешняя активация: если HCl (или другое травление) не применяется, а материал подвергается непосредственному низкотемпературному науглероживанию, получается недоразвитый углеродный профиль или его отсутствие (XC[z]=0).Это происходит по двум причинам: (i) хотя C2h3 может активировать поверхность, удаляя пассивирующий оксидный слой, он не удаляет пассивирующий оксидный слой так же эффективно, как, например, газообразный HCl. (ii) C2h3 не травит сплав. Таким образом, потенциально существующий слой Бейльби не удаляется и остается в качестве диффузионного барьера для углерода. На рис. 5б показаны соответствующие этапы внешней активации: внешнее травление в концентрированном водном растворе HCl удаляет пассивирующий оксидный слой и слой Бейльби — или, по крайней мере, предположительно самая верхняя) подзона слоя Бейлби, тормозящая диффузию углерода.Хранение в C2H5OH приводит к образованию временного пассивирующего слоя. Этот временный слой защищает поверхность сплава от образования пассивирующей оксидной пленки с высоким содержанием хрома. В начале процесса низкотемпературного науглероживания повышение температуры и взаимодействие с C2h3 легко удаляют временный пассивирующий слой, открывая полностью активированную поверхность газу науглероживания. Это приводит к полностью развитому углеродному профилю. Наши результаты и модель на Рисунке 5 согласуются с выводами Somers et al.[22], которые сообщили, что C2h3 обладает способностью активировать и науглероживать сплавы Fe–Cr–Ni. Работа Ge et al. [14] подтвердили, что C2h3 может науглероживать AISI-316L при низких температурах, но только в том случае, если потенциально существующий слой Beilby, появившийся в результате механической обработки, был предварительно отполирован. Образцы из AISI-316L с грубой обработкой поверхности плохо науглероживаются. Эти наблюдения показали, что C2h3 может удалить пассивирующий оксидный слой, но не травит сплав и, следовательно, не может удалить слой Бейлби.Детальные механизмы, с помощью которых слой Бейлби, то есть сильно пластически деформированный слой, ингибирует диффузию растворенного в междоузлиях углерода, сложны и в настоящее время не поняты. Однако известно, что слой Бейлби содержит высокую плотность дислокаций. Благодаря локально увеличенному свободному объему дислокации могут ускорять диффузию межузельных атомов (хотя понятие «трубчатой» диффузии может и не применяться [23]). С другой стороны, взаимодействие полей напряжений, вызванных дислокациями и межузельными атомами, приводит к тому, что дислокации связывают атомы углерода в «облака Коттрелла» [24].Количественно моделирование (для объемно-центрированной кубической структуры) показывает, что в течение 70% всего времени атомы углерода диффундируют на расстояние ≤1 нм от ядра дислокации [25]. Это эффективно сводит обычно трехмерную диффузию к одномерной диффузии вдоль линии дислокации. Кроме того, доля углерода внутри облаков Коттрелла выше, чем в бездислокационных областях. Для фракций с высоким содержанием углерода, рассматриваемых здесь в контексте низкотемпературной науглероживания, повышенный XC в облаках Коттрелла может привести к конфигурации, в которой доступность свободных междоузлий для прыжка становится ограничивающей диффузионную способность.Этот эффект наблюдался ранее Christiansen et al. в экспериментах, выявляющих концентрационную зависимость коэффициента диффузии азота в AISI-304 и AISI-316 [26]. Уменьшенная доступность вакантных междоузлий в сочетании с уменьшенной размерностью диффузии объясняет, почему аустенитные области с высокой плотностью дислокаций действуют как барьер для диффузии углерода, а не усиливают диффузию. Другой эффект слоя Бейлби может возникать из-за того, что он, вероятно, содержит фрагменты пассивирующего оксидного слоя, первоначально образовавшиеся на поверхности сплава при контакте с воздухом, вплелись в слой Бейлби, образовавшийся при последующей механической обработке.В более ранней работе мы пришли к выводу, что частицы оксида могут задерживать или предотвращать проникновение углерода [14]. Образование временного пассивирующего слоя на или после погружения в C2H5OH является убедительной гипотезой: голая металлическая поверхность не стабильна на воздухе. С другой стороны, известно, что образование регулярного пассивирующего слоя препятствует низкотемпературному науглероживанию. Это означает, что должна образовываться пассивирующая пленка, но это не обычная оксидная пленка с высоким содержанием хрома. Наблюдаемое явление напоминает временную пассивацию поверхности Si 100 водным раствором HF, распространенную в полупроводниковой технике [27,28].В этом случае оборванные связи Si насыщаются монослоем водорода, препятствующим образованию обычного пассивирующего слоя SiO2. В отличие от слоя SiO2, временный пассивирующий слой, образованный водородом, легко десорбируется при нагревании, обнажая нетронутую поверхность кремния, например, для эпитаксии. Предыдущие работы [17, 29] показали, что водный раствор HCl также может эффективно активировать AISI-316L при температурная науглероживание. Сравнительные эксперименты, в которых после травления водным раствором HCl в одном случае проводилась промывка в C2H5OH, а в другом — в h3O, показали, что погружение в воду после травления водным раствором HCl не обеспечивает последующего низкотемпературного науглероживания и, следовательно, не провести временную пассивацию.

На основании этих наблюдений мы обсудим три альтернативные гипотезы механизма временной пассивации сплава в период между удалением пассивирующего оксидного слоя водным раствором HCl и началом введения углерода.

1. Временная пассивация жидким этанолом. В принципе можно защитить голую металлическую поверхность от окисления бескислородной жидкостью. Как описано в разделе «Экспериментальные методы», образцы были покрыты жидким этанолом в течение всего периода между травлением HCl и сушкой в ​​токе сухого азота в печи науглероживания.Это могло бы объяснить успех нашей процедуры, если бы покрытия поверхности сплава этанолом было достаточно, чтобы уменьшить контакт с кислородом до уровня, при котором восстановление пассивирующего оксидного слоя невозможно в течение заданного времени. Однако литературные данные о растворимости и диффузионной способности кислорода в этаноле не подтверждают эту гипотезу.

Согласно литературным данным [30], номинально чистый C2H5OH при комнатной температуре (293 К) может содержать растворенный кислород до мольной доли 6×10–4.Это означает, что слой C2H5OH толщиной 2 мкм содержит достаточно кислорода для формирования обычного пассивирующего оксидного слоя толщиной 1 нм. В растворе C2H5OH–C6H5Ch4 при комнатной температуре коэффициент диффузии кислорода DO=5×10–9 м2·с–1 [31]. Предположение об одинаковой диффузионной способности кислорода в C2H5OH означает, что в течение τ2=0,3 кс (5 мин), в течение которого образцы хранятся в C2H5OH, типичное диффузионное расстояние x¯1≈DOτ2=1 мм. Таким образом, расстояние диффузии примерно в 500 раз больше, чем толщина слоя C2H5OH, который может обеспечить достаточное количество кислорода для создания обычного пассивирующего оксидного слоя.Следовательно, наблюдение, что обычный пассивирующий оксидный слой не восстанавливается, пока образцы хранятся в атмосфере C2H5OH, не может быть объяснено недостатком кислорода.

В течение τ3=0,03 кс переноса образцов в печь диффузионное расстояние x¯2≈DOτ3=0,4 мм. По мере того как пленка C2H5OH на образцах становится тоньше x¯2, кислород из окружающего воздуха может достигать поверхности металла, образуя регулярный пассивирующий оксидный слой. Подводя итог, кажется маловероятным, что эффект C2H5OH заключается просто в «запечатывании» поверхности металла от контакта с кислородом.

2. Временная пассивация этоксидами. Здесь гипотеза состоит в том, что контакт протравленной HCl поверхности чистого металла с C2H5OH вызывает образование временного пассивирующего слоя, состоящего из этоксидов. Поскольку температура пиролиза этоксида металла может составлять всего 520 К [32], они могут легко пиролизоваться во время нагревания для низкотемпературного науглероживания, оставляя оксиды всех вовлеченных металлов на поверхности [32,33,34]. Известно, что оксиды Fe и Ni прозрачны для вливания углерода при низкой температуре [35].Однако подробный анализ, приведенный ниже, не подтверждает эту модель: сопряженным основанием спирта (R–OH) является ион алкоксида (RO–). Как правило, алкоксиды легко образуют лиганды, действуют как сильные основания и являются нуклеофильными, если они имеют небольшие R-группы [36]. Алкоксиды металлов могут быть мономерными или полимерными и могут образовывать сложные макромолекулы [33,36,37,38]. Металлы с высокой электроположительностью могут реагировать непосредственно со спиртовым раствором, приводя к образованию алкоксида [36]. Такие реакции могут растворять металл в спирте с образованием газообразного водорода и нерастворимого алкоксида в соответствии с общей реакцией:

М+nROH⟶M(ИЛИ)n+n2h3(г),

(1)

где спиртом может быть метанол, этанол и т.д.Однако этот путь маловероятен для образования алкоксидов переходных металлов [36]. Для некоторых алкоксидов переходных металлов металлогалогенидное сырье реагирует с алкоксидами натрия в спиртовом растворе. Происходит реакция метатезиса (взаимный ионный обмен) с осаждением менее растворимого продукта [33,36,38,39,40,41]. Пример:

CrCl3+3THF+NaOR⟶ROHCr(OR)Cl22ROH·2NaCl,

(2)

где ТГФ представляет собой тетрагидрофуран [41]. Другим путем образования алкоксидов переходных металлов является окислительный синтез.Здесь присоединения H–OR осуществляются к металлическим центрам лигандов. Таким путем являются реакции метатезиса α-лигандов [37]. В них задействован только один металл, более подходящий для формирования временного пассивирующего слоя. Примерная реакция: где между α-лигандами происходит обмен только атомами водорода [37]. Однако эти реакции вряд ли будут легко протекать с переходными металлами, представляющими интерес для данного исследования, особенно с учетом отсутствия исходного алкоксидного сырья (например, этоксида натрия) для реакций метатезиса.3. Временная пассивация хлоридом. При воздействии водного раствора HCl образцы сплава реагируют с ним в соответствии с типичными коррозионными реакциями, приводящими к растворению ионов металлов и образованию газообразного водорода:

⟹М+2Н+⟶М2++h3(г).

(6)

Однако образование хлорида металла также энергетически выгодно, особенно когда образец удаляется из раствора с остаточным адсорбированным на поверхности HCl. Это может привести к образованию слоя хлоридов металлов (Fe, Cr, Ni) на поверхности сплава, что может оказать множественное влияние на эффективность процесса.Если поверхностный слой является липким и покрывает большую часть поверхности образца, хлорид как таковой может действовать как временный пассивирующий слой. Связывание Cr на поверхности сплава с Cl, поэтому он не может образовывать оксид Cr при последующем воздействии кислорода из окружающей среды, эффективно ингибирует образование регулярного пассивирующего оксидного слоя, богатого хромом, который (предположительно) создает самый сильный барьер. к вливанию углерода.

Результирующее состояние поверхности сплава в C2H5OH зависит от растворимости гипотетических хлоридов Cr.Таблица 2 классифицирует растворимость различных хлоридов Fe, Cr и Ni [42, 43, 44, 45, 46]. Наиболее распространенной модификацией хлорида хрома CrCl3 является гексагидрат. Он растворим как в воде, так и в C2H5OH. Другой важной модификацией является безводный CrCl3, который в чистом виде практически нерастворим как в воде, так и в C2H5OH. Однако если присутствуют следы CrCl2 (или другого восстановителя), это может катализировать растворение в H3O, которое является сильно экзотермическим [47]. Если бы гипотетический временный пассивирующий слой в основном состоял из гексагидратной модификации CrCl3, он был бы менее восприимчив к которому применяется ополаскиватель [42].Поскольку в нашем процессе образцы, промытые в этаноле, показали себя значительно лучше, чем образцы, промытые в воде, то временный пассивирующий слой, скорее всего, состоял из хлоридов, растворимых в воде, но нерастворимых в C2H5OH. Единственными хлоридами, отвечающими этому требованию, являются дихлорид хрома (хлорид хрома), CrCl2 и безводная модификация CrCl3. Так, если деталь из сплава, покрытую хлоридами (Fe, Cr, Ni), промыть в холодной воде и в ней присутствуют хотя бы следы CrCl2, все хлориды будут удалены.Промывка в C2H5OH, напротив, удалит все хлориды, кроме CrCl3 и CrCl2. Таким образом, наблюдение, что процесс работает при промывке в C2H5OH, но не при промывке в h3O, указывает на то, что критическими соединениями, которые должны образовываться для создания временного пассивирующего слоя на основе хлорида, являются CrCl2 или безводный CrCl3. Термодинамические данные для аналогичных условий [48] свидетельствуют о том, что энергия Гиббса образования CrCl2 ниже, чем CrCl3. Cr и HCl легко образуют CrCl2, тогда как для образования CrCl3 из CrCl2 обычно требуется значительная активность кислорода (2 CrCl2 + 12O2 + 2 HCl → 2 CrCl3 + h3O).Соответственно, временный пассивирующий слой, скорее всего, состоит из CrCl2. В то время как температура низкотемпературного науглероживания значительно ниже температуры плавления хлоридов, рассматриваемые здесь тонкие слои могут быть удалены сублимацией [49] или восстановлением h3 в газовой смеси низкотемпературного науглероживания.

Поверхностное упрочнение стали (цементация) — процесс и методы

Упрочнение поверхности (цементация)

Для многих применений требуется высокая твердость или прочность, в первую очередь на поверхности, а сложные эксплуатационные нагрузки часто требуют не только твердой, износостойкой поверхности, но также прочности и ударной вязкости сердцевины, чтобы противостоять ударным нагрузкам.

Для достижения этих различных свойств используются два основных процесса: 1) Химический состав поверхности изменяется до или после закалки и отпуска; используемые процессы включают науглероживание, азотирование, цианирование и карбонитрирование; и 2) в процессе нагрева и закалки упрочняется только поверхностный слой; наиболее распространенными процессами, используемыми для поверхностной закалки, являются закалка пламенем и индукционная закалка.

Науглероживание: углерод распыляется на поверхность детали на контролируемую глубину путем нагрева детали в углеродсодержащей среде.Результирующая глубина науглероживания, обычно называемая глубиной слоя, зависит от углеродного потенциала используемой среды, а также от времени и температуры обработки науглероживанием. Наиболее подходящими для науглероживания для повышения ударной вязкости стали стали с достаточно низким содержанием углерода, обычно ниже 0,3%. Диапазон температур науглероживания составляет от 1550 до 1750°F (от 843 до 954°C), при этом температура и время при температуре регулируются для получения различной глубины слоя. Выбор стали, прокаливаемость и тип закалки определяются размером сечения, желаемой твердостью сердцевины и эксплуатационными требованиями.

Наиболее часто используются три вида науглероживания: —

  1. Жидкая цементация включает нагрев стали в расплавленном цианиде бария или цианиде натрия. Корпус поглощает некоторое количество азота в дополнение к углероду, что повышает твердость поверхности.
  2. Газовая науглероживание включает нагрев стали в газе с контролируемым содержанием углерода. При использовании уровень углерода в корпусе можно точно контролировать.
  3. Науглероживание упаковки , которое включает запечатывание стали и твердого углеродсодержащего материала в газонепроницаемом контейнере с последующим нагревом этой комбинации.

При использовании любого из этих методов деталь может быть либо закалена после цикла науглероживания без повторного нагрева, либо подвергнута воздушному охлаждению с последующим повторным нагревом до температуры аустенизации перед закалкой. Глубина гильзы может варьироваться в зависимости от условий нагрузки при эксплуатации. Однако рабочие характеристики часто требуют, чтобы только отдельные области детали должны были быть закалены. Покрытие областей, не подлежащих покрытию, медным покрытием или слоем коммерческой пасты позволяет углероду проникать только в открытые области.Другой метод включает науглероживание всей детали, затем удаление корпуса в выбранных областях путем механической обработки перед закалкой.

Стальная деталь нагревается до температуры 900-1150°F (от 482 до 621°C) в атмосфере газообразного аммиака и диссоциированного аммиака в течение длительного периода времени, который зависит от желаемой глубины корпуса. Тонкий, очень твердый корпус возникает в результате образования нитридов. В стали обязательно присутствие сильных нитридообразующих элементов (хрома и молибдена), и часто применяют специальные нестандартные марки, содержащие алюминий (сильный нитридообразователь).Основное преимущество этого процесса заключается в том, что перед азотированием детали можно подвергать закалке и отпуску, а затем механической обработке, поскольку во время азотирования возникает лишь небольшая деформация.

Этот процесс включает нагрев детали в ванне с цианистым натрием до температуры немного выше диапазона превращения с последующей закалкой для получения тонкого корпуса высокой твердости.

Этот процесс аналогичен цианированию, за исключением того, что поглощение углерода и азота осуществляется путем нагрева детали в газовой атмосфере, содержащей углеводороды и аммиак.Температуры от 1425 до 1625°F (от 774 до 885°C) используются для закалки деталей, а более низкие температуры, от 1200 до 1450°F (от 649 до 788°C), могут использоваться там, где не требуется жидкостная закалка.

Этот процесс включает в себя быстрый нагрев прямым высокотемпературным газовым пламенем, так что поверхностный слой детали нагревается выше диапазона превращения с последующим охлаждением со скоростью, вызывающей желаемое упрочнение. Стали для закалки пламенем обычно содержат 0,30-0,60% углерода, а прокаливаемость соответствует желаемой глубине слоя и используемой закалке.Закалку обычно распыляют на поверхность на небольшом расстоянии позади нагревательного пламени. Требуется немедленная закалка, которую можно провести в обычной печи или в процессе закалки пламенем, в зависимости от размера детали и стоимости.

Этот процесс во многом похож на закалку пламенем, за исключением того, что нагрев вызывается высокочастотным электрическим током, проходящим через катушку или индуктор, окружающий деталь. Глубина нагрева зависит от частоты, скорости теплопроводности с поверхности и продолжительности цикла нагрева.Тушение обычно осуществляется водяной струей, подаваемой в нужное время через форсунки внутри или рядом с блоком индуктора или катушкой. Однако в некоторых случаях детали закаливают в масле, погружая их в ванну с маслом после того, как они достигнут температуры закалки.

Резюме

В этой статье описаны основные методы упрочнения поверхности стали. Узнайте больше о свойствах материалов из Справочника по машинному оборудованию, 30-е издание, которое опубликовано и доступно в Industrial Press на Amazon.

Чтобы найти источники поставок услуг по цементации, печей для цементации, покрытий для цементации или компаундов для цементации и отпуска, посетите платформу поиска поставщиков Thomas, где вы можете найти потенциальные источники поставок для более чем 70 000 различных категорий продуктов и услуг.

Другие стальные изделия

  • Типы профилей из конструкционной стали
  • Ведущие производители и поставщики арматуры
  • Типы арматуры
  • Типы стали
  • Типы нержавеющей стали
  • Ведущие сталелитейные компании США и производители стали в мире
  • Все о стали 5160 (свойства, прочность, применение)
  • Все о стали 440 (свойства, прочность, применение)
  • Все о стали 430 (свойства, прочность, применение)
  • Все о стали 304 (свойства, прочность, применение)
  • Все о 52100 Сталь
  • Свойства, составы и применение стандартных сталей
  • Все о стали 9260 (свойства, прочность, применение)
  • Все о стали 4130 (свойства, прочность, применение)
  • Сталь против.Титан — прочность, свойства и применение

Больше из Изготовление и изготовление на заказ

Газовая цементация — Industrial Steel Treating Co.

Industrial Steel Treating предлагает услуги газовой цементации в контролируемой атмосфере. Процесс науглероживания улучшает детали с твердой, износостойкой поверхностью и полностью закаленным мартенситным сердечником.

Желаемая твердость сердцевины детали определяется инженерами заказчика путем выбора материала. Желаемая глубина корпуса детали разрабатывается инженерами по продукции и контролируется несколькими переменными процесса термообработки.

Науглероженная поверхность детали получается путем диффузии углерода на поверхность нагретых деталей с помощью богатых углеродом газов-носителей. IST науглероживается в печах с контролируемой атмосферой, где эндотермический газ и природный газ подают формирующийся углерод на поверхность нагретых деталей. Четыре основных переменных процесса науглероживания — это температура, время при температуре, углеродный потенциал атмосферных газов и плотность загрузки деталей.

Приборы контроля температуры постоянно контролируют температуру печи и соответствующим образом регулируют мощность горелки.Время при температуре в ленточных печах непрерывного действия контролируется путем установления скорости ленты, обычно в дюймах в минуту. В рядных печах время при температуре описывается как «минуты за цикл», в печей периодического действия — как «часы за событие».

Углеродный потенциал, обычно описываемый как % углерода, является мерой способности атмосферы печи обеспечивать образование углерода на нагретой поверхности заготовки. Он контролируется датчиками кислорода, размещенными в определенных местах внутри печи; датчики обеспечивают обратную связь с системой, которая изменяет подачу природного газа и воздуха в печь, чтобы соответствующим образом сбалансировать технологический газ, обеспечивая стабильные результаты термообработки.

Плотность загрузки деталей разработана IST. Загрузка печи для каждого отдельного номера детали указана в рабочих инструкциях; выход контролируется и регистрируется от партии к партии. Загрузка ленточной печи определяется в фунтах в час; Загрузка печей периодического действия и рядных печей определяется как фунты на слой корзины, количество слоев на корзину и количество корзин на загрузку. Кроме того, некоторые детали могут потребовать штабелирования или стеллажирования в специальных или обычных приспособлениях, которые позволяют ориентировать детали относительно одинаково по всей загрузке печи, чтобы получить результаты с жесткими допусками по размерам или свести к минимуму контакт деталей в процессе термообработки.

Все эти и другие переменные жестко контролируются для достижения высоких значений Ppk и Cpk от партии к партии.

После указанного процесса науглероживания детали могут быть либо медленно охлаждены в атмосфере, либо подвергнуты закалке в встроенных в печь масляных ваннах с регулируемой температурой и перемешиванием. Медленное охлаждение дает науглероженную деталь, которая не полностью затвердевает. На этом этапе деталь может быть подвергнута дальнейшей механической обработке перед повторным нагревом в атмосферной печи и закалкой в ​​масле или выборочной закалкой с помощью индукционного процесса.

Закалка в масле после науглероживания обеспечивает полную закалку деталей, а отпуск обычно назначается заказчиком после закалки для снятия напряжений в детали, возникающих в процессе термообработки, или для снижения твердости поверхности и/или сердцевины детали.

Металлургическая лаборатория IST оценивает глубину слоя и твердость каждой загрузки для термообработки и удостоверяет результаты.

Управляемые атмосферные газовые возможности.

Кейс глубины Возможности

Пакет — Размер груза: 36 «x 72» x 36 «
Непрерывный ремень сетчатые ремня
Журнал передачи данных Тепловые атрибуты
Интегральное охлаждение или медленное охлаждение в защитной атмосфере
Встроенные системы предварительной и последующей мойки
Встроенные системы темперирования
Девятипозиционный непрерывный ряд – размер загрузки 36″ x 36″ x 30″ в высоту

Спецификации процесса заказчика

Allison Transmission TPS-301
Arvin Meritor PS 100-299
Axle Tech 02-400
BRENGIX BN-153-P
Borg Warner 1000-447-232-D
Bosch ES-2510
Caterpillar 1E0101, 1E2204, 1E2297, 1E2298, 1E2318
Chrysler PS-2, MS-4515, MS-5001, MS-5479
Clark Components International (2X-)
Cummins 71886, 71887
Dana SHAES174
Eaton TES-003
Ford W-HTX, W-HT4-1, W-HT4-3, WD951
GM GM6010M, GM6171M
Harley Davidson ES 805-41100
Hy-Lift JP HT-1000
ISO2702
Melling Industries M-212-M, M 218-P
SAE J1102M
TRW TPS-H-20

Обученный/компетентный персонал

IST способствует развитию сотрудников за счет диверсификации возможностей сотрудников, расширения набора навыков и создания климата для действий.Сотрудники, прошедшие перекрестное обучение, понимают все аспекты процесса термообработки и потребности наших клиентов. Сертифицированные сотрудники способны осуществлять приемку, термообработку, проверку и отгрузку.

Управление технологиями и знаниями

Чтобы наилучшим образом удовлетворить потребности наших клиентов, IST постоянно совершенствует процесс управления знаниями и улучшает ресурсы информационных технологий. Мы используем лучшие практики для облегчения передачи знаний на все уровни организации; сотрудники понимают требования наших клиентов и действуют в их интересах.

Acciaio GL1 | Acciaierie Valbruna

Описание материала

GL1 представляет собой сплав никеля, железа и хрома с высокой устойчивостью к нескольким видам коррозии при различных температурах.

Приложения

Даже если GL1 обеспечивает подходящую коррозионную стойкость при комнатной температуре, полезно помнить, что этот сорт был разработан, чтобы гарантировать хорошие характеристики при высоких температурах.Структура и состав GL1 обеспечивают превосходную стойкость к ряду коррозионно-агрессивных сред от криогенных до высокотемпературных сред. GL1 подходит для изготовления многих продуктов, таких как фланцы, клапаны, болтовые соединения, валы насосов, цепи, фитинги, оборудование для производства пищевых продуктов и напитков, детали, работающие в агрессивных средах, таких как химическая обработка, обработка кислоты, системы добычи нефти и промышленные установки. печи, работающие даже в науглероживающей атмосфере.Кроме того, этот сплав используется в автомобильной промышленности в высокотемпературных устройствах/датчиках, теплообменниках, испарителях, котлах и в приложениях, связанных с окисляющими/не окисляющими кислотами.

Коррозионная стойкость

GL1 устойчив к ряду органических химикатов и неорганических соединений, атмосферной коррозии и стерилизующим растворам, но обладает слабой устойчивостью при умеренных температурах в средах, содержащих серу.Этот сорт более устойчив к равномерной коррозии, чем супераустенитные сорта, обеспечивая хорошую стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением, вызванному хлоридами, благодаря высокому содержанию никеля. Тем не менее, в некоторых высокотемпературных атмосферных средах должна быть проведена термическая обработка отжигом для снятия напряжения, чтобы гарантировать устойчивость к этому виду коррозии, в то время как мягкий отжиг требуется для хорошей стойкости к межкристаллитной коррозии, если GL1 должен работать в некоторых агрессивных средах. .Отжиг на твердый раствор при более высокой температуре следует проводить для получения лучших характеристик ползучести.

Холодная обработка

GL1 имеет хороший коэффициент холодного упрочнения по сравнению с другими аналогичными аустенитными марками благодаря высокому содержанию никеля. GL1 может быть изготовлен с помощью операций холодной обработки давлением, таких как холодное волочение и гибка, и может даже использоваться для умеренно тяжелой холодной высадки, потому что его химический баланс позволяет получить мягкую структуру с деформационным упрочнением после холодной деформации.В любом случае холодные процессы следует проводить в отожженном состоянии, избегая высоких уровней наклепа, применяя промежуточный отжиг, если необходимо повысить его стойкость к коррозии под напряжением. Холодная обработка не увеличивает его магнитную проницаемость по сравнению с типом 316 и аналогичными аустенитными марками.

Обрабатываемость

GL1 имеет типичную обрабатываемость полностью аустенитных структур без микроресульфурации, и могут возникнуть некоторые трудности при сверлении, токарной обработке, нарезании резьбы и фрезеровании из-за низкой способности к стружкообразованию.Операторы должны знать, что этот сорт требует более жестких и мощных машин, в дополнение к правильному выбору инструментов, карбидов покрытия и смазочно-охлаждающих жидкостей. Некоторое улучшение может быть достигнуто за счет отвода тепла, использования подходящего и большого количества смазочно-охлаждающих жидкостей и инструментов с правильной геометрией кромки. Кроме того, небольшое повышение обрабатываемости и шероховатости обрабатываемых деталей может быть улучшено за счет более твердой структуры, полученной методом холодного волочения.

Свариваемость

GL1 может быть сварен с использованием любого из сварочных процессов, применяемых с типичными аустенитными марками, но требует несколько иных оценок процесса сварки по сравнению с этими.Для достижения наилучших результатов с точки зрения коррозионной стойкости необходимо соблюдать правильные методы сварки, такие как правильный ввод тепла, инертный защитный газ и соблюдение чистоты до и после сварки. В случае высокоэнергетических процессов автогенной сварки может существовать некоторый риск образования горячих трещин в зоне плавления. Предварительный подогрев или термообработка после сварки обычно не требуются, но рекомендуется стабилизирующий отжиг в случае применения свариваемого материала при умеренно высоких температурах и для значительного повышения его стойкости к межкристаллитной коррозии.Изменение цвета сварного шва следует удалять кислотным травлением или, по крайней мере, механическим травлением (дробеструйной обработкой), если невозможно провести первое. GL1 требует использования специальных присадочных металлов для получения высокой коррозионной стойкости в сочетании с высокой прочностью и ударной вязкостью сварного шва.

Горячая обработка

GL1 имеет хорошую горячую пластичность и пригоден для обработки методом горячей экструзии или осадки с электронагревом.Этот сорт может быть горячедеформированным, но важно отметить, что его диапазон температур ковки менее широк, чем у типичных аустенитных нержавеющих сталей. В любом случае следует всегда избегать перегрева. При выборе температуры горячей обработки и параметров процесса всегда необходимо оценивать как скорость деформации, так и последующее повышение температуры, которое достигается после горячей деформации. Высокие скорости деформации и температуры в верхней части диапазона во время процесса горячего формования могут привести к структурной потере сцепления или внутренним разрывам.Хорошие правила предполагают, что в процессах первичного горячего превращения следует правильно оценивать высокотемпературную гомогенизацию крупных слитков и параметры динамической рекристаллизации. В случае свободной штамповки больших слитков и профилей GL1 обеспечивает хорошую горячую пластичность, если применяется подходящая выдержка и правильная температура. В процессах вторичного горячего превращения, таких как экструзия, прокатка или штамповка в штампах, следует тщательно учитывать температуру, деформацию и скорость деформации. Рекомендуется подходящая деформация с точки зрения уменьшения сечения (например: 20-30 %) в нижнем диапазоне температур горячей обработки давлением, особенно в случае открытой штамповки.Эта практика предлагается для получения мелкозернистой структуры, которая очень важна для механических, усталостных и коррозионных свойств, а также для облегчения ультразвукового контроля для обнаружения мелких признаков, как того требуют несколько международных норм. Поковки можно быстро охлаждать на воздухе или в воде, избегая медленного охлаждения. Стабилизирующий отжиг может быть необходим в случае больших поковок, потому что эти тяжелые участки могут вызывать осаждение карбида на границах зерен, особенно если содержание углерода при некоторых плавках не очень низкое.Эта термообработка восстанавливает коррозионную стойкость и улучшает свойства GL1.

Обозначения

Коммерческое наименование Сплав 600
Международное обозначение NiCr15Fe
Вт.№ 2,4816
УНС N06600
БС NA14

Термическая обработка — вопросы и ответы по технологии производства

Этот набор вопросов и ответов с несколькими вариантами ответов (MCQ) по технологии производства посвящен теме «Термическая обработка».

1. Что из следующего является самым твердым компонентом стали?
a) Ледебурит
b) Аустенит
c) Бейнит
d) Мартенсит
Просмотреть Ответ

Ответ: d
Объяснение: Мартенсит является самым твердым компонентом стали. Основными причинами, объясняющими это, могут быть внутренние деформации в ОЦК-железе из-за избыточного присутствия углерода и из-за пластической деформации исходного ГЦК-железа (аустенита), окружающего мартенситную пластину. Скорость охлаждения и процентное содержание углерода в стали прямо пропорциональны величине твердости, достигаемой при мартенситном превращении.

2. Железо имеет ОЦК кристаллическую структуру до (в градусах Цельсия)?
a) 1539
b) 768
c) 910
d) 1410
View Answer

Ответ: b
Объяснение: Чистое железо имеет либо ОЦК, либо ГЦК кристаллическую структуру при повышении его температуры от комнатной до точки плавления. При комнатной температуре до 910 o C он имеет ОЦК, между 910 o C и 1410 o C он имеет гранецентрированную кубическую форму, а от 1410 o C до температуры плавления (1539 o C) он возвращается к своей кристаллической структуре ОЦК.

3. Железо имеет кристаллическую структуру ОЦК выше (в градусах Цельсия)?
a) 1539
b) 768
c) 910
d) 1410
View Answer

Ответ: d
Объяснение: От 1410 o C до температуры плавления (1539 BCC 1o 90) железо .

4. Железо имеет кристаллическую структуру ГЦК выше (в градусах Цельсия)?
a) 1539
b) 768
c) 910
d) 1410
View Answer

Ответ: c
Объяснение: Между 910 o C и 1410 o C железо имеет кубическую кристаллическую структуру.

5. Какая из следующих форм железа является магнитной по своей природе?
a) α
b) δ
c) γ
d) λ
Просмотреть ответ

Ответ: a
Пояснение: Альфа-форма железа магнитна и стабильна при всех температурах ниже 910 o C.

6. Какое из следующих свойств стали можно улучшить при отжиге?
a) Твердость
b) Прочность
c) Пластичность
d) Эластичность
View Answer

Ответ: c
Объяснение: Техника охлаждения в печи, отжиг повышает пластичность стали из-за образования крупного перлита.

7. При отжиге охлаждение осуществляется в какой из следующих сред?
a) Воздух
b) Вода
c) Масло
d) Печь
Просмотреть Ответ

Ответ: d
Объяснение: При отжиге после растворения материал используется для охлаждения печи, т.е. печь выключается, а образец стали находится внутри дают остыть.

8. В какой из следующих сред при нормализации производится охлаждение?
a) Воздух
b) Вода
c) Масло
d) Печь
View Answer

Ответ: a
Объяснение: При нормализации сталь подвергают термообработке выше критической температуры, растворяют и затем охлаждают в течение длительного времени удерживая его в воздухе.В стали он образует мелкий перлит, придающий стали прочность.

9. С помощью какого из следующих процессов термообработки мягкую сталь можно превратить в высокоуглеродистую?
a) Отжиг
b) Нормализация
c) Цементация
d) Азотирование
Просмотреть ответ

Ответ: c
Объяснение: Цементация, также называемая науглероживанием, увеличивает содержание углерода в стали, тем самым придавая стали твердость.

10. Во что из следующего превращается при отжиге эвтектоидная сталь?
a) Перлит
b) Цементит
c) Аустенит
d) Мартенсит
Просмотреть Ответ

Ответ: a
Пояснение: Эвтектоидные стали при отжиге образуют перлит (крупный перлит).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.