Химия - термиялық өңдеу

1.

Қарағанды Техникалық Университеті
кафедра НТМ
Химия-термиялық
өңдеу

2. Дәрістің жоспары:

ХТӨ әдістерінің топтастырылуы.
ХТӨ үрдісінің үш сатысы

3. Термиялық өңдеу түрлерін жіктеу

Термиялық өңдеу
Өздік
термиялық
өңдеу
- І-ші текті жасыту
- ІІ-ші текті жасыту
- Полиморфсыз түр.
шынықтыру
- Полиморфты түр.
шынықтыру
- Ескіру
- Босату
Химиятермиялық
өңдеу
- Цементтеу
- Азоттау
-Нитроцементтеу
- Борлау
- Диффузиялық
металдау
Термо
механикалық
өңдеу
- ЖТ ТМӨ
- ТТ ТМӨ

4.

ХТӨ үрдісінің 3 сатысы:
Диссоциация- молекуланың немесе молекулалық ионның бірнеше бөлікке ыдырауы.
Адсорбция- заттың газ тәрізді ортадан не ерітіндіден
қатты дененің не сұйықтың беттік қабатымен жұтылуы.
Диффузия – жылу қозғалысының салдарынан қандай да
бір зат бөлшектерінің арасында осы бөлшектердің кему
бағытында өтіп кетуі.
Элементтің мөлшері
Элементтің мөлшері
Үстіңгі қабаттың қалыңдығы диффундирлеуші элементтің
концентрациясынан тәуелді
Беттен ара-қашықтық

5.

Болат бөлшектерін жоғары жиілікті токпен
қыздыру (ТВЧ) арқылы шынықтырудан басқа
ХТӨ үрдісінің көмегімен олардың беттік
қабатын берiктендiре түсуге болады.
Машина жасауда көбірек таралған үрдіс —
цементтеу, яғни қатты, газ тәрізді және сұйық
зат көмегі арқылы C-мен қанықтыру.
C-ге бай цементтеуге қолданылатын затты
карбюризаторлар деп атайды. Цементтеу үстіңгі
қабатта 0,83% С алу мақсатында жасалады.

6. Көміртегінің мөлшері,% Бетінен ара-қашықтық

Көміртегінің мөлшері,%
Эвтектоидтан кейінгі зона
Көміртегінің мөлшері,%
Эвтектоидты зона, перлит
Эвтектоидқа дейінгі зона
Бетінен ара-қашықтық
Қатты карбюризаторда 910-930°С-да
ағаш көмірі
Газдық карбюризаторда 930-950°С-да: табиғи газ, бензол, керосин

7.

Цементтеуге қыздырып шыңдау
цементтеу
840-860 С
дейін суыту
Бір еселік шыңдау
цементтеу
шынықтыру
шынықтыру
шынықтыру
босату 150-200 С
уақыт
босату 150-200 С
уақыт

8.

Екі еселік шыңдау
бірінші шыңдау
цементтеу
екінші шыңдау
бірінші
шыңдау
екінші шыңдау
босату

9.

Ең жаңа үрдіс-нитроцементтеу. Бұл өте
пайдалы, 600°С-дан жоғары t-да қолданылады.
Әсіресе көбірек, газдық карбюризатордың құрамына N кіреді, болаттың С-мен қанығуына, қаттылықтың өсуіне ықпал етеді. Нитроцементтеу үрдісін карбюризатордың құрамындағы NН3 аммиак
5%-дан астам болғанда жүргізген дұрыс. Аммиак
карбюризаторға бірден немесе пештің камерасында енгізіледі. Үрдіс t-сында аммиак сутегі мен Nқа ыдырайды. N C-імен қанығуға жәрдемдеседі,
қабатта А-т болады ірі, ол N-пен легірленеді.
Реакция былайша: 2СО→С02 + Сатом
NН3→ЗН + Nатом

10.

Сұйықпен циандау (СN) негізіндегі
басты химиялық реакциялар:

11.

Циандау. Сұйықпен циандау нитроцементтеуді
толық алмастырады. Балқытылған тұздарда жүргізіледі. Циандық астаудың негізгі компоненті СN тобы. Астаудың t-сын 820-850°С шамасында
ұстайды. Үрдіс ұзақтылығы бірнеше минут.
Циандаудан кейін бөлшектер суда немесе майда
(болаттың маркасына байланысты) суытылады
және төменгі t-лы босату қолданылады. Төменгі
t-лы циандау тез кесілетін болаттан жасалған
аспапты өңдеу үшін пайдаланылады. Үрдісті 500600°С t-да өткізеді. Циандалған аспаптардың
төзімділігі арта түседі.

12.

Азоттау үрдісі бөлшектердің үйкеліске беріктігін
арттыру үшін қолданылады. Азоттауға құрамында
нитридтерді құрайтын элементтері: 38ХМЮА,
38ХВФЮ, жай уақытта Cr, Mn, Al-і бар болаттар
алынады.
Тоттан қорғау үшін азоттауға легірленген және
көміртегілі болат бөлшектері пайдаланылады. N-тау
үрдісі 500-600°С t-да N атмосферасында жүргізіледі.
Қабаттың тереңдігін 0,5 мм қалыңдату үшін үрдіс
40 сағат аралығында 2 сатылы өрбу керек: 1-шісін
500-550°С-да, ал 2-сін 550-600°С t-да, азоттанғаннан
кейін бөлшектерді пешпен бірге 200°С-ға дейін
суытады. Бөлшекте деформация болмайды.

13.

Fe-N күй диаграммасы
α - азотты феррит
γ - азотты аустенит
γ ‫ ׳‬- Fe4N нитриді
ε - Fe3N нитриді
Азот мөлшері, %
Беттен ара-қашықтық
Азоттау температурасы

14. Бормен қанықтыру

Болаттың беткі қабатын арнаулы ортада бормен
диффузия жолымен қанықтыру бормен қанықтыру
деп аталады. Бормен қанықтыру көбінесе ерітілген
бура (Na2В4О7) электролизінде жүргізіледі.
Қанықтырылатын бұйым катод ролін атқарады.
Қанықтыру температурасы 930-9500С, ұстау
уақыты 2-6 сағат. Сондай-ақ бормен қанықтыру
ерітілген хлорлы тұз (NaCl, BaCl2 ) құйылған
ваннада , диборан (В2Н6), немесе сутегі қосылған
BCl3 газды орталарда (850-9000С) жүргізілуі
мүмкін.

15. Бормен қанықтыру

Диффузияланған қабат FeB және Fe2B
боридтарынан құралады. Қалыңдығы
0,1 - 0,2 мм. Бормен қанықтырылған
қабаттың қалыңдығы
(1800 - 2000
HV), тозуға төзімді, коррозияға берік,
қыздыру қабыршығының пайда болуына
(8000С-қа дейін) және жылуға төзімді.
Бормен қанықтырылған ауыр күш түсетін
бөлшектердің жұмысқа төзімділігі 2 - 10
есе артады.

16. Силициалау (кремниймен қанықтыру)

Болаттың беткі қабатын кремниймен
қанықтыру силициалау деп аталады. Силициалау
болаттың теңіз суынан , азоттан, күкірттен және тұз
қышқылынан болатын коррозияға төзімділігін
көтереді.
Силицияланған қабат кремнийдің α-темірдегі
қатты ерітіндісінен тұрады. Диффузияланған
қабаттың асты перлитті қабаттан тұрады.
Силицияланған қабат 300-1000 мкм қалыңдықта
кеуектілігі басым түседі.

17. Силициалау (кремниймен қанықтыру)

Қаттылығының төмендігіне 200-300 HV
қарамастан, алдын ала 170-2000С- та майда
ұстағаннан кейін тозуға төзімділігі жоғарылайды.
Силициалау химиялық, қағаз және мұнай
өндірісінің жабдықтарын дайындауда
қолданылады.

18. Диффузия жолымен металдармен қанықтыру

Болаттың беткі қабатын алюминиймен, хроммен,
мырышпен және басқа элементтермен қанықтыру
металдармен диффузия жолымен қанықтыру деп
аталады.
Бұйымның металмен қанықтырылған қабаты
қызуға, коррозияға, тозуға төзімділігі өте жоғары
және қаттылық сияқты жоғары бағалы қасиеттерге
ие болады.

19. Диффузия жолымен металдармен қанықтыру

Диффузия жолымен элементтерді қанықтыру
қабатына ендіру тәсілі бойынша металмен
диффузиялық қанықтыру келесідей ажыратылады:
1 балқытылған металға (алюминий, мырыш)
батыру;
2 ерітілген тұзды ортада ( электролизді және
электролизсіз) ұстау;
3 қанықтырушы элементтің буында ұстау;
4 қанықтырушы элементтердің галогенді
қосылыстарынан тұратын газды ортада ұстау.

20. Диффузия жолымен металдармен қанықтыру

Соңғы жылдары металмен
қанықтыру қабатын
қанықтырушы элементтердің
буында вакуумды жолмен алу
жақсы жолға қойылған.

21. Диффузия жолымен металдармен қанықтыру

Болаттың екі немесе одан көп компоненттерімен
(Al және Si, Cr және Si, B және Al, ж.б.)
қанықтыру, оның беткі қабатының қасиетінің
өзгеруін одан әрі көтере түседі.
Алюминиймен қанықтыру (алитирование) болаттың қызудан қабыршықталуын (850-9000Сқа дейін) болдырмайды. Сонымен қатар
атмосферада және теңіз суында коррозияға
қарсылығы жоғары. Құрылымы –алюминийдің αтемірдегі қатты ерітіндісі. Беткі қабаттағы
алюминийдің мөлшері 30%.

22. Диффузия жолымен металдармен қанықтыру

Алюминиймен қанықтырылған болат жоғары
температурада жұмыс атқаратын тетіктер үшін
пайдаланылады.
Хроммен қанықтыру (хромирование). Бұл процесс
8000С-қа дейін қабыршықтанудан сақтайды және
теңіз суынан, азот қышқылынан болатын
коррозияға төзімділігін көтереді.
Құрамында 0,3 – 0,4 % көміртегі бар болатты
хроммен қанықтыру қаттылығы мен тозуға
төзімділігін көтереді.

23. Диффузия жолымен металдармен қанықтыру

Техникалық темірдің диффузияланған
қабаты хромның α- темірдегі қатты
ерітіндісінен тұрады. Құрамында 0,3 %
немесе одан астам көміртегі бар
болаттың беткі қабаты хром карбидінен
тұрады. Карбидті қабаттың қаттылығы
жоғары.

24. Диффузия жолымен металдармен қанықтыру

Техникалық темірдің хроммен қанықтырылған
қабатының қаттылығы 200-300 HV, ал болаттың
хроммен қанықтырылған қабатының қаттылығы
1200-1300 HV.
Жұмыс атқару шарты бойынша агрессиялы
орталарда тозуға ұшырайтын тетіктер үшін
хроммен қанықтыру жүргізіледі.

25. СӨЖ үшін бақылау сұрақтары:

Металдар мен қорытпаларды ХТӨ.
Бір фазалы диффузиялық аймақтың
түзілуі.
Көп фазалы диффузиялық аймақтың
түзілуі.
ХТӨ-дің алуан түрлігі.
Металл еместермен диффузиялық
қанығу: көміртектендіру, азоттау.

26. Әдебиеттердің тізімі:

1. Гуляев А.П. Металловедение, учебник, 6-е издание,
перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1986, 541с.
2. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая
обработка металлов. Учебник, 3-е издание, перераб. и
доп. – М.: Металлургия, 1984, 360с.
3. Лифшиц Б.Г. Металлография. – М.: Металлургия,
1977, 320с.
4. Геллер Ю.А., Рахштадт А.П. Учебное пособие лоя
вузов. Материаловедение. – М.: Металлургия, 1989,
456с.
5. Жүкебаева Т.Ж., Атамбаев Ж.Н., Сұлтамұрат Г.И.
Металлография. – Қарағанды, 2004, 115 б.

27.

Тыңдағандарынызға көп рахмет !!!