Открытый урок "Химико-термическая обработка металлов"
план-конспект урока по химии (10 класс) на тему
Предварительный просмотр:
Профессиональное училище №8
Методическая разработка занятия
Тема: «Химико-термическая обработка стали»
Подготовили: Гуцунаев И.Ф, Кайтукова М.Б
2016г.
Тема урока: «Химико-термическая обработка стали»
Цели урока:
Образовательная:
- Изучить виды химико-термической обработки стали
- Изучить режимы химико-термической обработки
Развивающая:
- развить качество личности: любопытство и любознательность через занимательный материал; трудолюбие и аккуратность через работу в тетради и работу с учебником, интернетом.
- мыслительные операции: сосредоточить внимание через занимательный материал; память через работу с понятиями; умение сравнивать через сопоставление объектов; умение обобщать через привлечение учащихся к формулировке выводов по уроку.
Воспитательная:
-Формирование ответственного отношения к порученному делу;
-Критическое мышление
-Трудолюбие, уверенность в себе.
Тип урока: изучение нового материала.
Форма: групповая, индивидуальная.
Методы: беседа, демонстрация презентаций, работа с литературой, справочниками, интернетом.
Литература:
1. Технология конструкционных материалов. Учебник для студентов машиностроительных специальностей в 4 ч. Под ред. Д.М. Соколова, С.А. Васина, Г.Г Дубенского. – Тула. Изд-во ТулГУ. – 2007.
2. Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; Под общ.ред. А.М. Дальского. – 5-е изд., испр. – М. Машиностроение, 2007. - 511с.: ил.
3. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учебное пособие для студентов, обуч. по направлению машиностроение/ А.В. Шишкин и др.; под ред. В.С. Чередниченко. – 3-е изд., стер. – М.: ОМЕГА-Л, 2007. – 751с.: ил. (Высшее техническое образование).
4. Лахтин, Ю.М., Леонтьева, В.Н. Материаловедение. Учебник для ВУЗов технич. спец. – 3-е изд. – М. Машиностроение, 1990. – 528с.
Интернет ресурсы:
1. Электронный учебникwww.materialscience.ru
2. "Металловедение и термическая обработка металлов" технический и производственный журнал http://www.techno.edu.ru
Материально-техническое оснащение:
Компьютер, проектор, CD-диск по материаловедению, презентация по теме «Химико-термическая обработка стали», распечатки текста.
Межпредметные связи:Технология машиностроения, процессы формообразования и инструмент, технологические процессы изготовление деталей машин.
План урока
Этап урока |
Организационный момент |
Актуализация знаний по теме «Термическая обработка стали» |
Изучение нового материала |
Вопросы для закрепления материала |
Тест для закрепления темы |
Домашнее задание |
Подведение итогов занятия |
Ход урока
Этап урока время | Деятельность учителя |
1 | 2 |
Организационный момент | 1. Взаимное приветствие 3. Записать тему занятия 5. Мотивация |
Актуализация знаний по теме «Термическая обработка стали» Изучение нового материала Вопросы для закрепления материала Тест для закрепления темы | Вопросы: 1.Определение термической обработки стали и чугуна - термической обработки стали и чугуна называют процессы теплового воздействия по определенным режима с целью изменения структуры и свойств сплава. 2.Назовите основные факторы термической обработки? -температура, время, скорость нагрева и охлаждения. 3.Объясните понятие слова: Диффузия -диффузия – этоперемещение адсорбированных атомов вглубь изделия 4.Назовите виды термической обработки металлов? - собственно термическая обработка; химико-термическая обработка; термомеханическая обработка. 5. С какой целью проводится термическая обработка? -для изменения механических свойств стали (прочности, твердости, пластичности, вязкости). 6.Назовите основные виды термической обработки стали. -отжиг, закалка, отпуск. 7. Чем отличаются между собой отжиг, закалка и отпуск? -температурой нагрева, временем выдержки и способом охлаждения (вместе с печью или на воздухе). Тема: Химико-термическая обработка стали Группа делится на четыре подгруппы. Каждая подгруппа подробно изучает один из видов химико-термической обработки: 1 группа – цементацию, 2 группа – азотирование, 3 группа – нитроцементацию, 4 группа – диффузионную металлизацию. Обучающиеся изучают виды химико-термической обработки стали по плану, записывая ответы в тетрадь, и составляют презентации. План составления презентации
В ходе урока включаются слайды презентации. После просмотра презентации студенты заполняют таблицу (приложение 1). - Вопрос: Чем термическая обработка стали отличается от химико-термической? Химико-термической обработкой называется процесспредставляющий собой сочетание термического и химического воздействия. Химико-термическая обработка предназначена для повышения твёрдости, износостойкости в поверхностных слоях при сохранении вязкой сердцевины. Химико-термическая обработка основана на диффузии, т.е. проникновении в сталь атомов различных элементов. Существует несколько видов химико-термической обработки сталей. Насыщение поверхностного слоя детали углеродом называют цементацией, азотом — азотированием, одновременно углеродом и азотом — нитроцементацией, металлом — диффузионной металлизацией. Толщина диффузионного слоя зависит от:температуры нагрева, продолжительности выдержки при насыщении, концентрации диффундирующего элемента на поверхности. После процесса диффузии детали могут быть сразу готовы к использованию или должны подвергаться дополнительной Цементация (презентация) Цементация - процесс химико-термической обработки, представляющий собой диффузионное насыщение поверхностного слоя стали углеродом при нагреве в соответствующей среде (древесный уголь, природные газы и др.). Цель цементации — получить высокую поверхностную твердость и износостойкости при вязкой сердцевине, что достигается обогащением поверхностного слоя стали углеродом в пределах 0,8-1,0% и последующей термической обработкой.Цементации подвергают детали, изготовленные из малоуглеродистых сталей (0,1...0,3 % С) марок 10, 15, 20 или легированных малоуглеродистых сталей 15Х, 20Х, 18ХГТ и др. После цементации производят закалку изделия. Цементацию проводят в твердых и газообразных и жидких углеродсодержащих средах. Цементация в твердой среде (карбюризаторе) состоит в следующем. Карбюризатором служат мелкие куски древесного угля, покрытые углекислыми солями бария и натрия, которые ускоряют процесс цементации. Детали помещают в специальный стальной ящик, засыпают со всех сторон карбюризатором и ящик накрывают крышкой. Расстояние между деталями и стенками ящика должно быть не менее 10...15 мм. Чтобы не было доступа воздуха, разъем ящика обмазывают глиной. Затем ящик, помещают в термическую печь и нагревают до Т=900...950°С Выдержка 7...10 ч. Толщина слоя0,7..,1,5 мм. При этой температура древесный уголь разлагается и атомы углерода насыщают поверхности деталей. Ящик после цементации охлаждают на воздухе до температуры 300...400°С, извлекают из него детали, после чего про изводят термическую обработку деталей, как правило, закалку с последующим низким отпуском. Печь для твердой цементации Газовая цементация осуществляется нагреванием изделий в среде углеродсодержащих газов (природный газ или пропан-бутановая смесь). Газовая цементация— более эффективный процесс, чем цементация в твердом карбюризаторе, так как отпадает необходимость в ящиках, которые следует нагревать, процесс легче автоматизируется и более экономичен. Кроме того, можно непосредственно из печи, где производится цементация, выполнять термообработку деталей. Время на цементацию и термообработку сокращается более чем в два раза. Цементации подвергаются стальные детали, работающие на истирание и испытывающие ударные нагрузки: валики, зубчатые колеса, поршневые пальцы, кулачки, пальцы звеньев гусениц и др. Т=920-930°С Выдержка 3-4 часа Охлаждение –воздух Печь для газовой цементации Жидкая цементация- она предназначена для мелких деталей(например болты, винты и т.д.) Печь для жидкой цементации Азотирование (презентация) Азотирование–процесс химико-термической обработки, представляющий собой диффузионное насыщение поверхностного слоя стали азотом. Цель азотирования - получение поверхности деталей высокой твердости, износостойкости, высокой коррозионной стойкостью. Азотированию подвергаются детали, изготовленные из среднеуглеродистых легированных сталей марок 35ХМЮА и 38ХМЮА (цилиндров двигателя, насосы, зубчатых колес, валов, гильз и детали штампов шейки коленчатых валов, многие детали станков). Азотирование проводят по одноступенчатому режиму при нагреве детали до Т= 500...700°С в атмосфере аммиака выдержка 90 часов или по двухступенчатому режиму: Т = 500...520°С выдержкой 15-20 часов, Т = 550...570°С, выдержка 20-25 часов. Толщина слоя 0,3-0,6 мм. Твердость, азотированного слоя сохраняется при нагревании до температуры 600...650°С. Цианирование и нитроцементация(презентация) Поверхностное насыщение стали одновременно углеродом и азотом в расплавленной цианистой соли называется цианированием, а в газовой среде – нитроцементацией. Цель цианирования(нитроцементации)- получение высокой твердости и износостойкости поверхности деталей с сохранением пластичной сердцевины. Цианирование в зависимости от используемой среды цианирование проводят: в твердых средах; жидких средах; газовых средах.В зависимости от температуры нагрева цианирование подразделяется нанизкотемпературное и высокотемпературное.Цианирование в жидких средах производят с расплавленными солями в ваннах. Газовое цианирование производится в специально герметически закрытых печах. Высокотемпературное цианирование проводят при Т= 800…950 С. Выдержка от 1,5 до 6 часов. Толщина слоя от 0,5 до 2мм. После высокотемпературного цианирования детали подвергают закалке и низкому отпуску. Применяют в автомобильной и тракторной промышленности длямелких деталей из среднеуглеродистых сталей, работающих при небольших удельных нагрузках, а также для режущего инструмента из быстрорежущей стали.Для упрочнения валов, осей, зубчатых колёс и других деталей, работающих при значительных знакопеременных нагрузках. Основным недостатком цианирования является ядовитость цианистых солей. При нитроцементации изделия нагревают при Т=840—860°С в среде природного газа и аммиака. Выдержка в течении 8-10часов Толщинаслоя 0,25-1мм. Глубина слоя зависит от температуры и продолжительности выдержки. Посленитроцементации следует закалка, затем проводят отпуск при 160 – 180 ˚С.Нитроцементации подвергают детали сложной конфигурации, всевозможные шестерни склонные к короблению, шестерни привода масляного насоса в автомобилестроении, пальцы задних рессор, валики и т.д. Диффузионная металлизация (презентация) Диффузионная металлизация — насыщение поверхностного слоя деталей металлами (легирующими элементами) Цель диффузионной металлизации — повышение жаростойкости, коррозионной стойкости, износостойкости и твердости. Его осуществляют путём нагрева и выдержки стальных изделий в контакте с одним из перечисленных элементов, которые могут быть в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. Процессы осуществляются при температуре 900...1150°С Более эффективно диффузионная металлизация проходит при использовании вместо порошкообразных смесей железа с легирующими элементами соответствующих хлористых соединений легирующих металлов (А1С1з, СгCl2, SiCl4 и т.д.), которые при высоких температурах диссоциируют, и поверхность изделий насыщается легирующими металлами. Продолжительность металлизации составляет 6... 12 ч. В зависимости от насыщающего элемента процесс диффузионной металлизации имеет определенное название, так, насыщение хромом — хромирование, алюминием — алитирование, кремнием - силицирование, бором — борирование и т. д.. Алитирование Алитирование - это процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали алюминием. Алитирование проводят в средах:твердых и жидких. Цель: для повышения жаростойкости, окалиностойкости и коррозионной стойкости в атмосфере и морской воде. Алитирование в твердой среде при Т = 850 -900 С0 Время выдержки от 3-12часов Толщина слоя 0,3 – 0,5 мм Алитирование в твердой среде при Т = 750 -800 С0 Время выдержки от 45 – 90 минут Толщина слоя 0,20 – 0,35 мм Алитированию подвергают трубы, инструмент для литья цветных сплавов, чехлы термопар, детали газогенераторных машин и т.д Хромирование Хромирование - это процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали хромом. Цель: получение высокой твердости, износостойкости, жаростойкости и коррозионной стойкости поверхности стальных изделий. Хромирование проходит в твердой, жидкой и газовой средах.Жидкостное хромирование проводят путем нагрева детали в ванне: Т = 900 -1100 С0 Время выдержки от 5-20часов Глубина слоя 0,1 – 0,3 мм.Хромирование применяют для пароводяной арматуры, клапанов, вентилей. Силицирование Силицирование–процесс химико-термической обработки, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали кремнием. Цель- получение коррозионной стойкости и жаростойкости поверхности стальных деталей. Силицирование проводят в газовых средах при Т = 950—1100 °C, выдержка 2-5 часов, глубина слоя 0,6- 1,4 мм. Борирование Борирование- это процесс химико-термической обработки заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали бором. Цель: повышение износостойкости (в условиях сухого трения, скольжения со смазкой и без смазки, абразивного изнашивания), повышение коррозийной стойкости железоуглеродистых сплавов во многих агрессивных средах и жаростойкости при температурах ниже 850 С0 Борированию подвергают детали, применяемые в оборудовании нефтяной промышленности: втулки нефтяных насосов. Недостаток – слой обладает хрупкостью.Газовоеборирование проводят в специальных установках за счет разложения газообразных соединений бора. Газовое борирование проводят при Т=800-850°С. Время выдержки от 2 до 6 ч. Толщина слоя от 0,5 -1мм. Автоматическая линия служит для термической и химико-термической обработки 1-В чём отличие химико-термической обработки от термической? 2-Какие химико-физические свойства обеспечиваются при химико-термической обработке? 3-Виды химико-термической обработки? 4-Что называется твёрдостью, износостойкостью, прочностью, вязкостью, пластичностью, упругостью? 5-Чем обусловлена высокая твёрдость цементационного слоя? 6-Напишите марки углеродистой стали для цементации? 7-Что называется карбюризатором? Обучающимся предлагается тест, который состоит из 10 вопросов Проверка: на экран выводится эталон ответов и критерии оценки, обучающиеся сами проверяют свои работы и выставляют себе оценки (Приложение 2) |
Домашнее задание | Работа со справочной литературой
|
Подведение итогов занятия Рефлексия | Сегодня на уроке мы изучили новую тему, закрепили пройденный материал. Чему научились мы на уроке? Что нового, полезного узнали? |
Приложение 1
Химико-термическая обработка стали
Вид химико-термической обработки | Поверхностный слой изделия насыщают ……. | Детали, подвергаемые, химико-термической обработке | Цель химико-термической обработки | В каких средах проходит ХТО | Глубина слоя | Температура нагрева, время выдержки |
Цементация | ||||||
Азотирование | ||||||
Нитроцементация (цианирование) | ||||||
Диффузионная металлизация: -алитирование -хромирование -силицирование -борирование |
Приложение 2
Тест
1. Химико-термическая обработка-это ...
а) процесс преобразования материала под действием температуры
б) нагрев металла до определенной температуры и медленное охлаждение
в) процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев изделия одним илинесколькими химическими элементами
г) процесс нанесения на изделия металлов
2. Дополните определение цементации:
Цементация – это процесс 1 насыщения__2__слоя стальных изделий__3__
а) 1 – быстрого,2 – поверхностного, 3- азотом
б) 1 – диффузионного, 2 – поверхностного, 3- азотом
в) 1 – диффузионного, 2 – поверхностного, 3- углеродом
г) 1 – диффузионного, 2 – поверхностного, 3- углеродом и азотом одновременно
3. Определите правильную строку:
а) после цементации содержание углерода в изделии достигает 0,8 – 1,2 %
б) после цементации содержание углерода до середины детали сохраняется в
пределах 1,2 – 2,0 %
в) после цементации содержание углерода в поверхностных слоях достигает 0,8– 1,2 %, постепенно уменьшаясь к середине
г) после цементации содержание углерода в поверхностных слоях увеличиваетсядо 3%
4. Определите вид упрочняющей обработки (термической или химико- термической) для шестерни из стали марки 38Х2МЮА, чтобы поверхность
зубьев стала твердой и износостойкой, а сердцевина осталась более мягко и вязкой.
а) улучшение, азотирование
б) цементация, закалка
в) поверхностная закалка, отпуск
г) азотирование, закалка
5.Обработка, состоящая в насыщении поверхностного слоя стали азотом –
а) цементация
б)азотирование
в)хромирование
г)цианирование
6. Цель цементации -
а) создание мелкозернистой структуры
б) повышения содержания углерода в стали
в)получение износостойкости, высокой поверхностной твердости , прочности
г) увеличение пластичности поверхностного слоя
7. Марки стали подвергаемые азотированию-
а) любые стали
б) только стали легированные хромом , алюминием
в) конструкционные стали
г) углеродистые стали
8. Факторы влияют толщину диффузионного слоя
а) температуры нагрева,
б) продолжительности выдержки при насыщении
в) концентрации диффундирующего элемента на поверхности
г) содержание легирующих элементов
9. Процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя алюминием это:
а)силицирование
б)диффузионная металлизация
в)алитирование
г)цементация
10.Интенсивность процесса диффузионного насыщения при химико- термической обработке зависит от:
а) теплоты активации
б) температуры ХТО
в) скорости нагрева
г) времени выдержки
Эталон ответов
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
в | в | в | а | б | в | а | а,б,в,г | в | б,г |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Цель занятия: 1.Повторить основные понятия из темы «Термическая обработка» 2. Изучить : сущность химико - термической обработки стали. виды химико-термической обработки и диффузионной металлизации.
Вопрос 1 Определение : «Термическая обработка стали» ? Термической обработкой стали называют совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твердых металлических сплавов с целью получения заданных свойств за счет изменения внутреннего строения и структуры
Вопрос 2 Назовите основные факторы термической обработки ? температура время скорость нагрева и охлаждения
Вопрос 3 Назовите виды термической обработки металлов ? химическая обработка химико – термическая обработка термомеханическая обработка
Вопрос 4 С какой целью проводится термическая обработка ? для изменения механических свойств стали(прочности, твердости, пластичности, вязкости)
Вопрос 5 Объясните понятие слова : Диффузия Диффузия – это перемещение адсорбированных атомов вглубь изделия
Вопрос 6 Назовите основные виды термической обработки стали ? отжиг закалка отпуск
Вопрос 7 Чем отличаются между собой отжиг, закалка, отпуск ? температурой нагрева временем выдержки способом охлаждения(вместе с печью или на воздухе)
Химико-термической обработкой (ХТО) называется процесс поверхностного насыщения металлических (а в ряде случаев и неметаллических) материалов различными элементами, путем их диффузии из внешней среды при высокой температуре. Цель химико - термической обработки : поверхностное упрочнение металлов и сплавов и повышение их стойкости против воздействия внешних агрессивных сред при нормальной и повышенной температурах.
Процессы химико-термической обработки включают три одновременно протекающие основные стадии : 1 ) образование в окружающей среде активных, способных диффундировать, атомов насыщающего элемента, 2 ) адсорбция определенного количества активных атомов поверхностью металла, 3 ) диффузия адсорбированных атомов от поверхности вглубь металла.
Толщина диффузионного слоя зависит от : температуры нагрева, продолжительности выдержки при насыщении концентрации диффундирующего элемента на поверхности. После процесса диффузии детали могут быть сразу готовы к использованию или должны подвергаться дополнительной термической обработке.
Диффузионное насыщение поверхности деталей проводят различными элементами : углеродом, азотом, хромом, алюминием, кремнием и др. В зависимости от того каким элементом проводят насыщение процесс называют цементацией (углерод), азотированием (азот), хромированием (хром), силицированием (кремний) и т.д.
Наиболее распространенными видами химико-термической обработки являются 1 цементация 2 нитроцементация и цианирование 3 азотирование 4 борирование 5. диффузионная металлизация
Ц е м е н т а ц и я Цементация (науглероживание) — Процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали углеродом. Цель цементации - повышение твердости, износостойкости, также повышение пределов контактной выносливости поверхности изделия при вязкой сердцевине, что обеспечивает выносливость изделия в целом при изгибе и кручении
Цементация Цементации подвергаются детали с низким содержанием углерода до 0,25%. Цементацию можно проводить в твердых, жидких и газовых средах, которые называются карбюризаторами.
Твердая цементация Твердая цементация производится в специальных ящиках, в которых детали укладываются попеременно с карбюризатором (древесный уголь и торфяной кокс с углекислым барием и кальцинированной содой). Ящики закрываются крышками и замазываются огнеупорной глиной , чтобы не было доступа воздуха. Затем ящик помещают в термическую печь и нагревают до температуры 900 — 950 °С . Ящик после цементации охлаждают на воздухе до температуры 300 — 400 °С , извлекают из него детали, производят термическую обработку деталей, закалку с последующим низким отпуском.
Печь для твёрдой цементации
Недостатки цементации в твердом карбюризаторе : значительные затраты времени (для цементации на глубину 0,1 мм затрачивается 1 ч); низкая производительность процесса; громоздкое оборудование; сложность автоматизации процесса.
Жидкая цементация Жидкая цементация - предназначена для мелких деталей(болты, винты, шпильки и т.д.) Жидкая цементация проводится путём погружения детали в печь с раствором бензина(керосина)+ BaCl2= CnHm . Тц = 840 — 860 °С Время выдержки = 6ч Охлаждение – воздух
Печь для жидкой цементации
Газовая цементация В качестве газообразного карбюризатора применяется газ СН4 или С3Н8. Тц = 920 — 930 °С время выдержки 3 - 4 часа охлаждение - воздух
Печь для газовой цементации
Газовая цементация Преимущества способа: возможность получения заданной концентрации углерода в слое (можно регулировать содержание углерода, изменяя соотношение составляющих атмосферу газов); сокращение длительности процесса за счет упрощения последующей термической обработки; возможность полной механизации и автоматизации процесса
Цементация применение В машиностроении и авиационной промышленности - цементируются детали, подвергающиеся большому трению или ударам, например, шарнирные валки, шейки осей, гайки, винты и др., Цементация в твердом карбюризаторе применяется в мелкосерийном производстве. Газовая цементация применяется в серийном и массовом производстве..
Нитроцементация Нитроцементация — это процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом. Цель : повышение износостойкости и коррозионной стойкости, а также прочности стальных деталей .
Нитроцементация При нитроцементации изделия нагревают в течении 8-10 часов при температуре 840 — 860 °С в среде природного газа и аммиака. Поверхностный слой глубиной 0,25-1мм. Глубина слоя зависит от температуры и продолжительности выдержки После нитроцементации следует закалка, затем проводят отпуск при 160 – 180 ˚ С.
Применение процесса нитроцементации для упрочнения зубчатых колес высокое содержание остаточного аустенита обеспечивает хорошую прирабатываемость например, не шлифуемых автомобильных шестерен, что обеспечивает их бесшумность. для инструментальных (в частности, быстрорежущих) сталей; для деталей сложной конфигурации, склонных к короблению. Нитроцементация характеризуется безопасностью в работе, низкой стоимостью.
Схемы микроструктур после химико-термической обработки сталей Сталь 20Х, ГОСТ 4543-71 Цементация с последующей закалкой и низким отпуском Поверхностный слой – высокоуглеро дистый мартенсит. Сердцевина – малоуглеродистый бейнит Сталь 08КП, ГОСТ 1050-88 Нитроцементация с последующей закалкой и низким отпуском Поверхностный слой – высокоуглеродистый мартенсит с карбидами. Сердцевина – феррит
Цианирование Цианирование - процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом в расплавленной цианистой соли. Цель : повышение поверхностной твердости, износостойкости, предела выносливости при изгибе и контактной выносливости.
Цианирование В зависимости от используемой среды различают цианирование в: твердых средах; жидких средах; газовых средах. В зависимости от температуры нагрева цианирование подразделяется на низкотемпературное и высокотемпературное .
Цианирование Цианирование в жидких средах производят с расплавленными солями в ваннах . Газовое цианирование производится в специально герметически закрытых печах. Высокотемпературное цианирование проводят при Т= 800…950 С , выдержка от 1,5 до 6 часов. Глубина слоя от 0,5 до 2мм. После высокотемпературного цианирования детали подвергают закалке и низкому отпуску.
Цианирование Применяют в автомобильной и тракторной промышленности для мелких деталей из среднеуглеродистых сталей, работающих при небольших удельных нагрузках, а также для режущего инструмента из быстрорежущей стали. Для упрочнения валов, осей, зубчатых колёс и других деталей, работающих при значительных знакопеременных нагрузках. Основным недостатком цианирования является ядовитость цианистых солей.
Азотирование Азотирование — процесс химико - термической обработки, заключающейся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали азотом. Цель : повышение твердости, износостойкости и повышения коррозионной стойкости (антикоррозийное азотирование)
Азотирование Азотированию подвергаются детали, изготовленные из среднеуглеродистых легированных сталей марок 35ХМЮА и 38ХМЮА (цилиндров двигателя, насосы, зубчатых колес, валов, гильз и детали штампов). Твердость и толщина азотированного слоя зависит от температуры. Чем выше температура, тем глубже слой, но меньше твердость.
Азотирование Азотирование проводят по одноступенчатому режиму при нагреве детали до Т= 500...700° С в атмосфере аммиака выдержка 90 часов или по двухступенчатому режиму : Т = 500...520° С с выдержкой 15-20 часов, Т = 550...570° С, выдержка 20-25 часов. Толщина азотированного слоя 0,3-0,6 мм.
Борирование Борирование - это процесс химико-термической обработки заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали бором. Цель : повышение износостойкости (в условиях сухого трения, скольжения со смазкой и без смазки, абразивного изнашивания и т.п ). повышение коррозийной стойкости железоуглеродистых сплавов во многих агрессивных средах и жаростойкости при температурах ниже 850 С 0
Борирование Методы борирования : газовое жидкостное Газовое борирование проводят в специальных установках за счет разложения газообразных соединений бора. Газовое борирование проводят при Т= 800-850 °С. Время выдержки от 2 до 6 ч. Глубина слоя от 0,5 -1мм.
Борирование Борированию подвергают детали применяемые в оборудовании нефтяной промышленности : втулки, подшипники и рабочие колеса, погружные центробежные насосы, диски турбобура, вытяжные, гибочные и формовочные штампы, детали пресс-форм машин, литья под давлением и детали из углеродистых и легированных сталей с различным содержанием углерода
Схемы микроструктур после химико-термической обработки сталей Сталь 4Х5В2ФС ГОСТ 5950-73 Закалка с отпуском и последующее азотирование Поверхность – темный азотированный слой. Сердцевина – тростит отпуска Сталь 38ХС, ГОСТ 4543-71 Борирование и поверхностная закалка Поверхностный слой – тонкая зона светлых вытянутых зерен боридов, широкая зона мартенсита. Сердцевина – перлит и небольшое количество мелких зерен феррита
Диффузионная металлизация В настоящее время все большее распространение получают процессы многокомпонентного диффузионного насыщения. Диффузионная металлизация — это процесс насыщения поверхности стали алюминием , хромом, цинком и другими металлами , придающими ей те или иные свойства . Цель : повышение жаростойкости, коррозионной стойкости, износостойкости и твердости.
Диффузионную металлизацию можно проводить в твёрдых, жидких, газообразных средах. При диффузионной металлизации в твердых средах применяют порошкообразные смеси, состоящие из ферросплавов с добавлением хлористого аммония в количестве 0,5-5%. Жидкая диффузионная металлизация осуществляется погружением детали в расплавленный металл (цинк, алюминий и др ). При газовом способе насыщения применяют летучие хлористые соединения металлов, образующиеся при взаимодействии хлора с металлами при высоких температурах .
Диффузионная металлизация (алитирование) Наиболее изученным в настоящее время является процесс алитирования. Алитирование - это процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали алюминием. Алитирование проводят в средах : твердых и жидких. Цель : для повышения жаростойкости, окалиностойкости и коррозионной стойкости в атмосфере и морской воде. Алитирование в твердой среде при Т = 850 -900 С 0 Время выдержки от 3-12часов Глубина слоя 0,3 – 0,5 мм Алитирование в твердой среде при Т = 750 -800 С 0 Время выдержки от 45 – 90 минут Глубина слоя 0,20 – 0,35 мм
Диффузионная металлизация (хромирование) Хромирование - это процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали хромом Цель : получение высокой твердости, износостойкости, жаростойкости и коррозионной стойкости поверхности стальных изделий. Хромирование проходит в твердой, жидкой и газовой средах. Жидкостное хромирование проводят путем нагрева детали в ванне : Т = 90 0 - 11 00 С 0 Время выдержки от 5 -2 0 часов Глубина слоя 0, 1 – 0, 3 мм
Диффузионная металлизация ( силицирование ) Силицирование - процесс химико-термической обработки, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали кремнием. Цель : получение коррозионной стойкости и жаростойкости поверхности стальных деталей Силицирование проводят в газовых средах при Т = 950 — 1100 °C, выдержка 2-5 часов глубина слоя 0,6- 1,4 мм. . .
Силицирование Применение : Силицированию подвергают детали, используемые в оборудовании химической, бумажной и нефтяной промышленности(валики насосов, трубопроводы, арматура, гайки, болты) и деталей, работающих в агрессивных средах. После силицирования детали устойчивы к работе в азотной серной и соляной кислотах.
Диффузионная металлизация Применение металлизации, используются для нанесения защитного слоя на подложки из различных металлов, сплавов и неметаллических материалов (пластмассы, стекла, керамика, бумага, ткани и др.). Металлизация находит применение в электротехнике, радиоэлектронике, оптике, ракетной технике, автомобильной промышленности, судостроении , самолётостроении и др. областях техники. Алитированию подвергают трубы, инструмент для литья цветных сплавов, чехлы термопар, детали газогенераторных машин и т.д. Хромирование применяют для пароводяной арматуры, клапанов, вентилей.
Прогрессивные технологии и оборудование для ресурсосберегающих и безотходных процессов химико-термической обработки Ионное азотирование и кабонитирование Процесс осуществляется в азотсодержащей газовой среде под воздействием тлеющего электрического разряда между катодом (деталями) и анодом (стенками вакуумной камеры). В результате формирования активной плазмы — ионизированного газа активно образуются различные модификации диффузионных покрытий, обладающие высоким качеством.
Сферы применения технологий ионного азотирования и карбонитрирования весьма обширны, это без исключения все отрасли промышленности . Ионно плазменное азотирование
Автоматическая линия служит для термической и химико-термической обработки
Основные преимущества и отличия новых технологий в сравнении с существующими процессами ХТО Экологическая чистота, безвредность и безотходность процессов; Ресурсосбережение за счет резкого сокращения электроэнергии в 2-5 раз и рабочих газов в 100-200 раз ; Повышение производительности, снижение трудоёмкости и себестоимости обработки в 2-4 раза; Повышение качества покрытий за счет равномерного, регулируемого и бездефектного формирования упрочненных слоёв; и т.д.
Вопросы для закрепления материала 1 .В чем отличие химико-термической обработки от термической ? 2.Какие химико-физические свойства обеспечиваются при химико - термической обработке ? 3.Виды химико - термической обработки ? 4.Что называется твердостью, износостойкостью, прочностью, вязкостью, пластичностью, упругостью ? 5.Чем обусловлена твердость цементационного слоя ? 6.Напишите марки углеродистой стали для цементации ? 7.Что называется карбюризатором ?
Вопрос 1 Перемещение адсорбированных атомов вглубь изделия это : 1.Адсорбция 2.Диссоциация 3.Диффузия
Вопрос 2 Какие факторы влияют толщину диффузионного слоя ? температуры нагрева, продолжительности выдержки при насыщении концентрации диффундирующего элемента на поверхности.
Вопрос 3 Интенсивность процесса диффузионного насыщения при химико - термической обработке зависит от : 1. теплоты активации 2 . температуры ХТО 3 . скорости нагрева 4. времени выдержки
Вопрос 4 Насыщение поверхностного слоя деталей металлами (легирующими элементами) - хромом, алюминием, кремнием, бором и др. 1. Цементация 2. Диффузионная металлизация 3. Силицирование 4. Азотирование
Вопрос 5 Температура какого процесса ниже на 100 ˚ С при росте диффузионного слоя на глубину 0,5 мм и практически одинаковой скорости роста нитроцеменитрованного цементированного
Вопрос 6 Процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя алюминием это : 1.Силицирование 2. Диффузионная металлизация 3.Алитирование 4.Цементация
Вопрос 7 Процесс диффузионного насыщения поверхности кремнием это : 1.Силицирование 2. Цианирование 3.Алитирование 4.Цементация
Вопрос 8 Химико-термическая обработка, при которой поверхность насыщается одновременно углеродом и азотом. 1.Силицирование 2. Цианирование 3. Алитирование 4. Цементация
Вопрос 9 Азотирование детали повышает : 1. износостойкость 2. ударную вязкость 3. относительное удлинение 4. относительное сужение
Вопрос 10 Азотирование является процессом предварительной термообработки или проводится на готовых изделиях ? Да Нет
Диффузионная металлизация
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Образовательная программа "Художественная обработка металла"
Образовательная программа "Художественная обработка металла" адресуется педагогам дополнительного образования и учителям технологии, ведущим кружковую работу по данной тематике. Программа расчитана на...
Урок-игра по теме "Обработка металла" (5 класс)
Я считаю, что одним из эффективных путей воспитания у школьников интереса к предмету технического труда является организация их игровой деятельности. В играх различные знания ученик получает с...
Презентация к уроку "Обработка металла"
Для 5 класса поможет при прохождении темы "Правка, разметка и резание тонколистового металла". Своеобразное видение темы и необходимые правила ТБ, также задание для самостоятельного выполнения учащими...
Презентации к уроку (Раздел : технология обработки металлов)
В данных архивах содержатся тематические презентации к урокам по технологии для мальчиков ( 5-9 кл.) . Архив пополняемый!...
Урок технологии 5 кл. обработка металла
Разработка плана - урока по технологии в 5 кл. по разделу (обработка металла) с презентацией....
Технологическая карта по технологии по разделу «Технология обработки металла», 7 класс.
Технологическая карта по технологии по разделу "Технология обработки металлов" - 7 класс...
Технический диктант для 5 класса. Раздел -обработка металлов и сплавов
Пояснительная записка Изучая раздел: «Обработка металлов и сплавов» по предмету Технология ребята знакомятся с новыми определениями, названиями рабочих операций, металлов, сплавов, инструм...