Контрольная работа по «Материаловедение»

Стали перлитного класса нашли широкое применение как  конструкционные материалы для  изготовления различных конструкций и деталей машин. Для изготовления конструкций применяют преимущественно низколегированные стали с невысоким содержанием углерода.

Стали, легированные кремнием, марганцем и некоторыми другими  элементами и содержащие 0,5...0,65 %С, используются для изготовления пружин и рессор.

Кроме деталей машин  из легированных сталей перлитного класса с высоким содержанием углерода (более 0,8 %) изготавливают режущий  и мерительный инструмент.

Аустенитные стали используются как кислотостойкие для изготовления химической аппаратуры, а также для деталей машин и криогенного оборудования, работающего при температурах до -253 С.  
           6. Назначение и технология выполнения азотирования стали

Азотированием называется процесс насыщения поверхностного слоя азотом (рис.5). Целью азотирования является создание поверхностного слоя с особо высокой твердостью, износостойкостью, повышенной усталостной прочностью и сопротивлением коррозии в водной среде, паровоздушной и влажной атмосфере.

Рис. 5 Азотированная сталь.

Процесс азотирования состоит  в выдержке в течение довольно длительного времени (до 60 ч) деталей  в атмосфере аммиака при температуре 500-600°С. При более высокой температуре  образуются более крупные нитриды, и твердость уменьшается. Азотирование проводят в стальных, герметически закрытых ретортах, в которые поступает аммиак. Реторту помещают в нагревательную печь. Поступающий из баллонов аммиак при нагреве разлагается на азот и водород:

NH₃-» ЗН + N.

Активные атомы азота  проникают в решетку а-железа и диффундируют в ней. Образующиеся при этом нитриды железа еще не обеспечивают достаточно высокой твердости. Высокую твердость азотированному слою придают нитриды легирующих элементов, прежде всего хрома, молибдена, алюминия. При совместном легировании стали хромом, молибденом, алюминием твердость азотированного слоя достигает 1200 HV, в то время как после цементации и закалки твердость равна 900 HV.

Благодаря высокой твердости  нитридов легирующих элементов азотированию обычно подвергают легированные среднеуглеродистые стали. К таким сталям относятся: 38Х2МЮА, 35ХМА, более дешевая 38Х2Ю6, а так же некоторые штамповые стали, например ЗХ2В8,5ХНМ [2].

Азотированию обычно подвергают готовые изделия, прошедшие  механическую и окончательную термическую  обработку (закалку с высоким отпуском 600-675^оС, температура которого выше максимальной температуры азотирования). После такой термической обработки металл приобретает структуру сорбита, имеющую высокие прочность и вязкость. Эта структура сохраняется в сердцевине детали и после азотирования. Высокая прочность металлической основы необходима для того, чтобы тонкий и хрупкий азотированный слой не продавливался при работе детали. Высокая твердость после азотирования достигается сразу и не требует последующей термической обработки. Это важное преимущество процесса азотирования.

Участки, не подлежащие азотированию, защищают нанесением тонкого слоя олова (10-15 мкм) электролитическим методом  или жидкого стекла. Глубина азотированного слоя составляет 0,3-0,6 мм. Из-за сравнительно низких температур скорость азотирования значительно меньше, чем скорость цементации, и составляет всего 0,01 мм/ч и менее. По сравнению с цементацией азотирование имеет ряд преимуществ и недостатков.

Преимуществами азотирования являются более высокая твердость и износостойкость поверхностного слоя, сохранение им высоких свойств при нагреве до 500°С, а также высокие коррозионные свойства. В азотированном слое создаются остаточные напряжения сжатия, что повышает усталостную прочность. Кроме того, после азотирования не требуется закалки, что позволяет избежать сопутствующих ей дефектов.

Недостатками азотирования по сравнению с цементацией являются более высокая длительность процесса и необходимость применения дорогостоящих  легированных сталей. Поэтому азотирование применяют в случае изготовления более ответственных деталей, обеспечивающих особо высокое качество поверхностного слоя.

Азотирование применяют  в машиностроении для изготовления измерительного инструмента, гильз, цилиндров, зубчатых колес, шестерен, Втулок, коленчатых валов и др.

Список использованной литературы

1. Виноградов Ю.Г., Орлов К.С. Материаловедение для слесарей монтажников. М. 1993.

2. Гуляев А.П. Металловедение. М., 1986.

3. Развитие азотирования в России / А.О.Банных, В.М.Зинченко, БАПрусаков, В.Я.Сыропятов // МиТОМ. -1999. -№ 7. -С.17- 21.

4. Лахтин Ю.М. «Материаловедение», М.: 2000.

5. Рыбакова Jl.M., Куксенова Л.И. Структура и износостойкость металла. -М.: Машиностроение, 1982.