Термические и химико-термические методы упрочнения деталей.

Термическая обработка производится путем нагрева, выдержки и охлаждения деталей с целью получения необходимой структуры металла, которая влияет на его механические свойства, прочность, твердость, износостойкость и обрабатываемость.

Термической обработке подвергаются железоуглеродистые сплавы и некоторые сплавы цветных металлов. В машиностроении широко распространена термическая обработка стали. основными видами термической обработки являются: отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

Отжиг заключается в нагреве детали до определенной температуры, выдержке при этой температуре и затем последующем медленном охлаждении (2⁰- 3⁰С в 1 мин.) до температуры охлаждающего воздуха. Отжиг применяется для снижения твердости, повышения пластичности, снятия внутренних напряжений, устранения структурной неоднородности, улучшения обрабатываемости и подготовке детали к последующей термической обработке. В зависимости от цели отжиг производится при различных режимах. Различают отжиг полный, неполный, диффузионный, низкий и рекрилизационный. В ремонтном деле применяют полный и неполный отжиг – нагрев стали с содержанием углерода до 0,8 % до 750⁰-760⁰С, а с меньшим содержанием углерода до 930⁰-950⁰С с выдержкой при этих температурах и медленном охлаждении в печи. Неполный отжиг – нагрев стали с любым содержанием углерода до 750⁰-760⁰С. Снижается внутреннее напряжение и улучшается обрабатываемость поковок и проката.

Нормализация – разновидность полного отжига, отличается тем, что охлаждение обрабатываемой детали после выдержки в течении 5-6 ч при температуре нагрева производится на воздухе. Целью нормализации является улучшение микроструктуры металла, обрабатываемости, устранение наклепа после обработки резанием и подготовка к последующей термической обработке. нормализацией улучшают структуру металла после цементации, ковки и штамповки, сварки деталей.

Закалка – нагрев детали до определенной температуры, выдержке при этой температуре и быстром охлаждении в воде, масле, водных растворах солей и других жидкостях с последующим отпуском. Целью закалки является получение высокой твердости, износостойкости и прочности металла. Закалке подвергаются стали с содержанием углерода не менее 0,35 %. Температура нагрева зависит от марки стали и находится в пределах 770⁰- 850⁰С. Закаленные детали обладают высокой твердостью (НВ 500-600) и износостойкостью, но имеют низкую вязкость и пластичность. Для устранения этих дефектов применяют поверхностную закалку. Нагрев детали при поверхностной закалке производится тремя способами: токами высокой частоты, газо-кислородным пламенем и в электролите.

Отпуск – операция применяемая после закалки для снижения внутренних напряжений, хрупкости и твердости. При отпуске деталь нагревают до 150⁰-160⁰С, выдерживают при этой температуре 1-2 часа и охлаждают в воде. Различают низкий, средний и высокий отпуски, они отличаются температурой нагрева

5.1 Химико-термическая обработка стали, вызывает изменение химического состава структуры и свойств поверхностного слоя деталей и является разновидностью поверхностной термической обработки. Изменение химического состава достигается путем проникновения в нагретую сталь из окружающей среды углерода, азота, алюминия, бора и т.д. различают следующие виды обработки : цементация, азотирование, цианирование, алитирование, барирование.

5.2 Упрочнение деталей армированием твердыми сплавами.

Эффективным методом поверхностного упрочнения сталей является наплавка твердых сплавов. Они содержат карбиды хрома, ванадия, титана и др. металлов и характеризуются высокой твердостью, износостойкостью, прочностью и химической стойкостью. Твердые сплавы производятся как порошкообразные, литые, электродные и металлокерамические.

Порошкообразные – сталинит, вокар наносятся путем наплавки на поверхность. Ими наплавляют детали не требующие последующей механической обработки.

Литые – стеллит, сормайт – прутки Ø 5-8 мм. Наплавляются с помощью газового или электродугового способа и применяются для деталей машин работающих на истирание.

Электродные – изготавливают в виде трубчатых электродов или металлических электродов с легирующими износоустойчивыми обмазками. Электроды наплавливаются эл.дуговым способом.

Металлокерамические сплавы обладают высокой твердостью и износостойкостью при температуре 700⁰- 800⁰С и применяются в основном для оснащения режущего инструмента.

5.3 Упрочнение деталей методом механического наклепа.

Наличие на поверхности деталей неровностей приводит к концентрации напряжений и снижению усталостной прочности. Уменьшить это можно путем механического наклепа поверхности, создающего остаточные сжимающие напряжения и увеличивающего механические свойства поверхностного слоя. При этом твердость увеличивается в поверхностном слое на глубине 0,1-3 мм. Существует 2 способа механического наклепа: обкатка и друбьеструйное упрочнение.

Обкатка – производится на токарных, сверлильных станках при помощи закаленных роликов и применяется после чистовой обработки.

Дорбьеструйное упрочнение деталей производится при помощи воздействия потока дроби на поверхность детали в специальной камере.

Механическому наклепу подвергаются валы, оси, пружины и др. детали для повышения усталостной прочности и долговечности.

5.4 упрочнение деталей методом гальванического покрытия.

Гальваническое покрытие поверхностей основано на электролизе и применяется для повышения износостойкости и защиты от коррозии. В качестве электролита используется хромовый ангидрид или серная кислота, а в качестве анода, например – медь. Этот метод не нашел широкого распространения при ремонтах бурового и НП оборудования.

Литература:

1. Кузнецов «Обследование и ремонт бурового оборудования».

2. Авербух и др. «Ремонт и монтаж бурового и НП оборудования».

Эксплуатация и ремонт машин и оборудования НиГ промыслов.

Лекция 6.

Поиск по сайту: