Кулачки должны иметь минимальную деформацию и высокую

Опишите сущность процесса борирования и свойства борированного

 

Слоя.

 

Борирование – процесс химико-термической обработки, состоящий в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали бором при высокотемпературной выдержке в соответствующих насыщающих средах. Это один из наиболее эффективных и универсальных процессов химико-термической обработки. Борированию могут подвергаться стали перлитного, ферритного и аустенитного классов.

Борирование может осуществляться в твердых, жидких (электролизное и безэлектролизное борирование) и газообразных средах. При борировании в твердых средах, обрабатываемые детали помещаются в герметически закрываемые контейнеры, называемые боризаторами. Процесс твердофазного борирования, или борирования в порошковых средах, осуществляется в вакууме или водородных средах. Жидкофазное (безэлектролизное) борирование применяют только в случае обработки деталей сложной конфигурации, а электролизное, как более экономичное широко используется для широкого спектра изделий простых форм различного назначения. В качестве анода при электролизном борировании применяют графитовые стержни, напряжение постоянного тока в процессе борирования колеблется в пределах 6–24 В. Наиболее низкотемпературным процессом борирования является химико-термическая обработка деталей в газообразных средах, однако взрывоопасность и токсичность применяемых сред ограничивает возможности этого, безусловно прогрессивного, способа химико-термической обработки.

Борирование применяют для повышения износостойкости поверхностного слоя стального изделия, в частности, при повышенных температурах, повышения его твердости и износостойкости. Изделия, подвергшиеся борированию, обладают повышенной до 800 °С окалиностойкостью и теплостойкостью до 900–950 °С. Твердость борированного слоя в сталях перлитного класса составляет HV 1500– 2000.

Углерод в процессе борирования оттесняется от поверхности стали и в

 

насыщаемой зоне образуется зона сплошных боридов, химический состав форма и структура которых напрямую зависит от химического состава стали. Углерод и легирующие элементы уменьшают глубину насыщаемого слоя, чем выше их содержание, тем меньше глубина борирования.

Углерод, вытесненный из поверхностного слоя, образует собственную зону повышенной концентрации, которая располагается непосредственно за слоем боридов. По ширине такая зона оказывается значительно шире боридной и ее размеры определяются наличием или отсутствием в стали карбидообразующих элементов. Карбидообразующие элементы, резко снижая скорость диффузии углерода, уменьшают ширину слоя с повышенным содержанием углерода, некарбидообразующие практически не оказывают влияние на ее размеры.

В ряде случаев выполняется многокомпонентное борирование, когда совместно с насыщением бором дополнительно производится насыщение поверхности детали другими элементами – хромом, алюминием, кремнием и т. д. такое насыщение производится для повышения коррозионной стойкости и износостойкости поверхностного слоя детали, однако, полученные результаты повышения стойкости не так велики, чтобы эти процессы нашли широкое распространение.

 

 

В результате термической обработки пружины должны получить

 

Высокую упругость. Для изготовления их выбрана сталь 60С2А. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки. Опишите микроструктуру и свойства стали после термической обработки.

 

 

60С2А – легированная конструкционная пружинно-рессорная высококачественная сталь, содержит 0,6% углерода, 2% кремния, вредные примеси – до 0,025% серы и фосфора.

Максимальная упругость данной стали достигается изотермической закалкой tзак=860-880 °С (Ас3+30…50 °С), с выдержкой при температуре 330 °С, охлаждение в расплавленной соли при температуре 310-330 °С, с последующим средним отпуском при температуре 300 °С, охлаждение на воздухе. Максимальной упругостью обладают стали у которых структура состоит из троостита. Троостит – мелкодисперсная механическая смесь феррита с цементитом. Данная термическая обработка позволяет получить такую структуру.

Механические свойства после т/о: σb=2160 МПа; σ0,2=1960 МПа; δ=2%, ψ=36%, KCU=10 Дж/см2, HRC 47.

 

Для изготовления прошивочных пуансонов выбрана сталь Х12ВМ.

 

Укажите состав стали и определите к какой группе по назначению относится данная сталь. Назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие при термической обработке данной стали. Опишите микроструктуру и свойства пуансонов после термической обработки.

 

 

Х12ВМ – инструментальная сталь для штампов холодного деформирования с высокой устойчивостью против истирания, не подвергающихся сильным ударам и толчкам. Содержит 1% углерода, 12% хрома, 1% вольфрама, 1% молибдена.

Высокая твердость стали достигается благодаря присутствию в структуре большого количества карбидов хрома, вольфрам вводят для повышения твердости, износостойкости и прокаливаемости стали, улучшает режущую способность инструмента, молибден вводится в высокохромистую сталь для увеличения еѐ вязкости и повышения прокаливаемости. С увеличением температуры закалки возрастает концентрация углерода и хрома в аустените, что приводит к повышению твердости мартенсита, однако при слишком высоких температурах увеличивается количество остаточного аустенита, что снижает твердость стали, после закалки обычно проводят низкий отпуск.

Основной механизм упрочнения это мартенситное превращение. Т/о заключается в высокой температурной закалке (1000 – 1050 оС, масло). Исходная структура перлит + карбиды I + карбиды II. Особенностью закалки является высокий нагрев. Чтобы растворить вторичные карбиды хрома и получить высоколегированный аустенит. Также высокий нагрев обеспечивает получение высоколегированного мартенсита устойчивого от распада. После закалки в масле в структуре содержится наряду с мартенситом, карбидами, повышенное количество остаточного аустенита (<20%).

После закалки проводится низкий отпуск. Два варианта отпуска:

1) температура 170 -200оС – на максимальную твердость HRC 60…62;

 

 

2) температура 300 - 350оС – на максимальную ударную вязкость KCU 20-30 Дж/см2.

В окончательной структуре стали всѐ равно сохраняется до 10% остаточного аустенита.

 

Кулачки должны иметь минимальную деформацию и высокую

 

Износостойкость при твердости поверхностного слоя 750-1000 HV. Для их изготовления выбрана сталь 35ХМЮА. Расшифруйте состав стали и определите группу стали по назначению. Назначьте и обоснуйте режим термической и химико-термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах обработки данной стали. Опишите структуру и свойства кулачков после термической обработки.

 

 

Легированная сталь марки 35ХМЮА – высококачественная конструкционная азотируемая сталь, содержит 0,35 % углерода, 1% хрома, 1% молибдена, 1% алюминия, до 0,025% серы и фосфора.

Азотирование – насыщение поверхности атомами азота. Азотированию подвергаются готовые детали без последующей механической обработки. Процесс ведется в специальных печах в среде аммиака, который при повышении температуры диссоциирует с образованием атомарного азота:

NH3 → N + 3H

 

Диффундируя в сталь азот насыщает твердый раствор и образует твердые соединения (нитриды) с железом и некоторыми легирующими элементами. Обычно процесс ведется при температурах 500-550 0С (т.к. они обеспечивают наилучшие механические свойства деталей), степень диссоциации аммиака 30%. Вследствие невысокой температуры скорость образования диффузионного слоя невелика: 0,01мм за 1час. Поэтому азотирование занимает обычно несколько десятков часов и предназначено для очень ответственных машиностроительных деталей.

В поверхностном слое нитриды железа легирующих элементов и эвтектоидная смесь (броунид), сердцевина – сорбит. Поверхности детали придаѐтся высокая твердость (750-1000 HV), износостойкость и усталостная прочность, кроме того азотированный слой обладает коррозионной стойкостью и сохраняет свои свойства при нагреве до 450-550 0С.

 

После азотирования детали не подвергают термической обработке. Однако

 

перед азотированием необходима термообработка для улучшения свойств сердцевины и сведения к минимуму деформации и искажения размеров, которые появляются в процессе ХТО. Детали из стали 35ХМЮА подвергают закалке на мартенсит с 950 0С и высокому отпуску на сорбит при 650 0С.

Мартенсит – пересыщенный твердый раствор углерода в Feα. Сорбит – механическая смесь феррита с цементитом.