Реферат: Термическая обработка металлов. Композиционные материалы

ТИРАСПОЛЬСКИЙ МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РЕФЕРАТ

По дисциплине:   Материаловедение.

Выполнил:   Ковалёв В.В.

Содержание работы.

1. Теория итехнология термической обработки. Виды термической   обработки. Отжиг, нормализация, закалка,старение, улучшение.

2. Химико – термическая обработка. Её виды.

3.Композиционные материалы.

4. Списокиспользованной литературы.

  1.Теория и технология термической обработки. Виды термической обработки. Отжиг,нормализация, закалка, старение, улучшение.

Термической обработкойназывают процессы, связанные с нагре­вом и охлаждением, вызывающие изменениявнутреннего строе­ния сплава, и в связи с этим изменения физических,механических и других свойств.

 Термической обработке подвергают полуфабрикаты(заготовки, поковки, штамповки и т. п.) для улучшения структуры, снижениятвердости, улучшения обрабатываемости, и окончательно изготов­ленные детали иинструмент для придания им требуемых свойств.

 В результате термической обработки свойствасплавов могут меняться в широких пределах. Например, можно получить любуютвердость стали от 150 до 250 НВ(исходное состояние) до 600—650 НВ (после закалки). Возможностьзначительного повы­шения механических свойств с помощью термической обра­боткипо сравнению с исходным состоянием позволяет увеличить допускаемыенапряжения, а также уменьшить размеры и вес детали.

 Основоположником теории термической обработкиявляется выдающийся русский ученый Д. К. Чернов, который в середине XIXв., наблюдая изменение цвета каления стали при ее нагревеи охлаждении и регистрируя температуру «на глаз», обнаружил критические точки(точки Чернова).

 Основными видами термической обработки стали являются отжиг,нормализация, закалка и отпуск.

  Отжиг. Отжигом называют операцию нагрева,выдержки при заданной температуре и охлаждения заготовок. Академик А. А. Бочвар дал определение двух родов отжига: отжиг первогорода — приведение структуры из неравновесного состояния в более равновесное (возвратили отдых, рекристаллизационный отжиг, илирекристаллизация, отжиг для снятия внутренних напряжений и диффузионный отжигили гомогенизация); отжиг второго рода — изменение структуры сплава посредствомперекристаллизации около критических точек с целью получения равновесныхструктур; к отжигу второго рода относятся полный, неполный и изотермическийотжиги.

     

                  Рассмотрим  виды отжига применительно к стали.

Возврат стали — нагрев до температуры 200—400 °С для умень­шения или снятиянаклепа. При возврате наблюдается уменьшение искажений в кристаллическихрешетках у кристаллов и   частичное  восстановление   физико-химических   свойств.

Рекристаллизационныйотжиг (рекристаллизация)стали проис­ходит при температуре 500—550 °С; отжиг для снятия внутрен­нихнапряжений — при температуре 600—700 °С. Эти виды отжига применяют длязаготовок, обработанных давлением (прокаткой, волочением, ковкой, штамповкой).При рекристаллизационном от­жиге деформированныевытянутые зерна становятся равноосными, в результатетвердость снижается, а пластичность и ударная вяз­кость повышаются. Для полногоснятия внутренних напряжений в стали нужна температура не менее 600 °С.

Охлаждение после выдержки призаданной температуре должно быть достаточно медленным; при ускоренномохлаждении вновь воз­никают внутренние  напряжения.

Диффузионный отжиг применяют в тех случаях, когда в сталь­ных заготовкахимеется внутрикристаллическая ликвация. Вырав­нивание состава в зернахаустенита достигается диффузией углерода и других компонентов наряду с самодиффузией железа. В результате сталь становитсяоднородной по составу (гомогенной), поэтому диф­фузионный отжиг называетсятакже гомогенизацией.

Температура гомогенизации должнабыть достаточно высокой (1100 -1200 °С), однако нельзя допускать пережога иоплавления зёрен.  При пережогекислород воздуха окисляет железо, проникает в толщу его, в результате образуются кристаллиты,разобщенные оксидными оболочками. Пережжённыезаготовки являются неисправимым браком.

При полном отжиге понижаютсятвердость и прочность стали; этот отжиг связан с фазовой перекристаллизациейпри температурах точек Ас1 и Ac3. В результате полного отжига структура стали ста­новитсяблизкой к равновесной, что способствует лучшей обраба­тываемости  резанием и штамповкой. Полный отжиг используюттакже как окончательную операцию термической обработки заготовок. Для полногоотжига сталь нагревают на 30—50° выше температуры линии GSKимедленно охлаждают. Операциявыполняется с охлаж­дением заготовок в печи при частичном подогреве, чтобыскорость охлаждения былaв пределах 10—100 °С/ч длялегированной стали и 150—200 оС/ч дляуглеродистой стали.

<img src="/cache/referats/20490/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

 Отжигом достигается также измельчение зерна.Крупнозерни­стая структура получается, например, в результате перегрева стали,такая структура называется видманштетовой. Нарис. 1 приведена видманштетовая структура доэвтектоидной стали (х50); она характерна расположениемферрита (светлые участки) и перлита в виде вытянутых пла­стин под различнымиуглами друг к другу.

В заэвтектоидныхсталях видманштетовая

структура характеризуется штрихообразным

расположением   избыточного  цементита.

Неполный отжиг связан с фазовой

перекристаллизацией лишь притемпературе

точки Ас1, его применяют после горячей

обработки давлением, когда узаготовок

мелкозернистая структура.

Для до­эвтектоиднойстали этот отжиг                                  Рис. 1.

используют в целях улучшения

об­рабатываемости резанием.

Отжиг на зернистый перлит служит для повышения пластич­ности и вязкости стали иуменьшения ее твердости. Для получения зернистого перлита заготовки нагреваютнесколько выше точки Ac1 и выдерживают недолго, чтобы цементит растворился ваустените не полностью. Затем производят охлаждение до температуры не­сколькониже Аr1и выдерживают притакой температуре несколько часов.

При изотермическом отжиге посленагрева и выдержки заготовки быстро охлаждают до температуры несколько нижеточки Аr1  и выдерживают при этой температуре до полного распадааустенита в пер­лит, после чего охлаждают на воздухе. Применениеизотермического отжига обеспечиваваетповышение производительности труда, напри­мер, обычный отжиг легированной стали длится 13-15 ч, аизотерми­ческий – 4-7 ч.     

 

 Нормализация.При нормализации сталь после нагрева охлаж­дается не в печи, а на воздухе вцехе, что экономичнее. Нагрев ве­дется до полной перекристаллизации (на 30—50°выше точек Ас3, и Аст);в результате нормализации стальприобретает мелкозерни­стую и однородную структуру. Твердость и прочность стали после нормализации выше, чем после отжига. Структура низкоуглероди­стой стали после нормализации ферритно-перлитная, ноболее дис­персная, чем после отжига, а у средне- и высокоуглеродистой ста­лей —сорбитная; нормализация может заменить для первой отжиг, а для вторых — закалкус высоким отпуском. Часто нормализацией улучшают структуру перед закалкой.

 

                                             Закалка и отпуск стали.

Целью закалки и отпуска сталиявляется повышение твер­дости и прочности. Закалка и отпуск стали необходимыдля очень многих деталей и изделий. Закалка основана на перекристаллиза­ции принагреве и предотвращении перехода аустенита в перлит путем быстрого охлаждения.Закаленная сталь имеет неравновесную структуру мартенсита,  троостита  или сорбита.

Чаще всего сталь резко охлаждаютна мартенсит. Для смягче­ния действия закалки сталь отпускают, нагревая дотемпературы ниже точки А1. При отпуске структура стали измартенсита закалки переходит мартенсит  отпуска,  троостит отпуска,  сорбит отпуска.

Закалка стали.Температура нагрева стали при закалке та же, что и при полном отжиге: для доэвтектоидной стали на 30—50 °С выше точки Ас3,для заэвтектоидной — на 30—50° выше точки Aс1.Принагреве доэвтектоидной стали до температуры между точ­камиАс1 и Ac3(неполная закалка) вструктуре быстро охлажденной стали наряду с закаленными участками будетприсутствовать нерастворенный при нагреве (в аустените) феррит, резко снижающийтвердость и прочность. Поэтому для доэвтектоиднойстали обяза­тельна полная закалка с нагревом выше точки Ас3.

В заэвтектоиднойстали избыточной фазой является цементит, который по твердости не уступаетмартенситу и даже превосходит его, поэтому сталь достаточно нагреть на 30—50 °Свыше точки Ас1.

Нагревать заготовки, особеннокрупные, нужно постепенно во избежание местных напряжений и трещин, а времявыдержки на­гретых заготовок должно быть достаточным, чтобы переход в струк­туруаустенита полностью завершился.

Скорость охлаждения заготовокпри закалке должна быть такой,чтобы получить заданную структуру.Критическая скорость за­калкиизменяется в широких пределах взависимости от наличия легирующих компонентов в стали. Для простых сплавовжелезо—углерод эта скорость очень высока. Присутствие в стали кремния имарганца облегчает закалку на мартенсит, так как для такой стали С-образныекривые на диаграмме изотермического пре­вращения аустенита будут сдвинутывправо и критическая скорость закалки понижается.

Наиболее распространеноохлаждение заготовок погружением их в воду, в щелочные растворы воды, в масло,расплавленные соли и т. д. При этом сталь закаливается на мартенсит или на бейнит.

При закалке применяют различныеспособы охлаждения в зави­симости от марки стали, формы и размеров заготовки.

<img src="/cache/referats/20490/image004.jpg" v:shapes="_x0000_s1027">Простую закалку в одном охладителе (чаще всего в воде или вод­ных растворах) выполняют,погружая в него заготовки до полного

охлаждения. На рис. 2 режимохлаждения при такой

закалке ха­рактеризует кривая 1.

Для получения наибольшей глубины

 закален­ного слоя применяют охлаждение

при интенсивном обрызгивании.

Прерывистой закалкой называют такую,

при которой заготовку охлаждают

последовательно в двух средах:

первая среда — охлаж­дающаяжидкость

(обычно вода), вторая — воздухили масло

(см. кривую 2 на рис. 2).Резкость такой

закалки меньше, чем пре­дыдущей.                                                           Рис. 2.

При ступенчатой закалке заготовкубыстро погружают в соляной расплав и  охлаждают до температуры  несколько выше Мн. Выдержка обеспечивает выравниваниетемпературы от по­верхности к сердцевине заготовки, что уменьшает напряжения,воз­никающие при мартенситном превращении; затем заготовку охлаж­дают навоздухе (кривая 3 на рис. 2).

Изотермическая закалка (закалка в горячих средах) основана на изотермическомраспадении аустенита. Охлаждение ведется до температуры несколько выше началамартенситного превращения (200—300 °С) в зависимости от марки стали. В качествеохладителя используют соленые расплавы или масло, нагретое до 200—250 °С. Притемпературе горячей ванны заготовка выдерживается продол­жительное время, покапройдет инкубационный период и период превращения аустенита (кривая 4 нарис. 2). В результате полу­чается структура бейнита,по твердости близкая к мартенситу, но более вязкая и пластичная. Последующееохлаждение производится на воздухе.

 При изотермической закалке вначале требуется быстрое охлаж­дение соскоростью не менее критической, чтобы избежать распа­дения аустенита. Следовательно, по этомуметоду можно закаливать лишь небольшие (диаметромпримерно до 8 мм) заготовки из углеро­дистой стали, так как массивные заготовкине удается быстро ох­ладить. Это неотносится однако к легированным сталям,большин­ство марок которых имеют значительно меньшие критические ско­ростизакалки. Большим преимуществом изотермической закалки является возможностьрихтовки (выправления искривлений) за­готовок во время инкубационного периодапревращения аустенита (который длится несколько минут), когда сталь ещепластична.

Закалка при помощи газовойгорелки. Кислородно-ацетиленовое пламягазовой горелки с темпера­турой около 3200 °С направляется на поверхностьзакаливаемой заготовки и быстро нагреваетее поверхностный слой до температуры выше критической. Вслед за горелкой перемещается трубка, из ко­торойна поверхность заготовки направляется струя воды, закали­вая нагретый слой.Этот способ применяется для изделий с большой

поверхностью (например, для про­катныхвалков, зубьев больших шестерен и т. д.).

Закалка токами высокой частоты по методу В. П.Вологдина нашла очень широкое применение в про­мышленности, так как отличаетсявысокой производительностью, легко поддается автоматизации.

Обработка холодом.Этот метод применяется для повышения твердости стали путем перевода остаточногоаустенита закаленной стали в мартенсит. Холодом обрабатывают углеродистуюсталь, содержащую больше 0,5 % С, у которой температура конца мартен-ситного превращения находится ниже 00С,а также ле­гированную сталь (например, быстрорежущую).

Отпуск стали.Отпусксмягчает действие закалки, снимает или уменьшает остаточные напряжения,повышает вязкость, уменьшает твердость и хрупкость стали. Отпуск производитсяпутем нагрева заготовок до температуры ниже критической; при этом в зависимостиот температуры могут быть получены структуры мартенсита, троостита или сорбитаотпуска.

При низком отпуске (нагревдо температуры 150—200 °С) в струк­туре стали в основном остается мартенсит,который однако имеет другую решетку, как сказано выше. Кроме того, начинаетсявыде­ление карбидов железа из пересыщенного твердого раствора угле­родав <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;color:black;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">a

-железе и начальное скоплениеих небольшими группами. Это влечет за собой некоторое уменьшение твердости иувеличение вязкости стали, а также уменьшение внутренних напряжений в за­готовках.Для низкого отпуска, заготовки выдерживают в течение определенного времениобычно в масляных или солевых ваннах. Если для низкого отпуска заготовкинагревают в атмосфере воздуха, то для контроля температуры часто пользуютсяцветами побежа­лости, появляющимися на зачищенной поверхности заготовки.Появление этих цветов связано с интерференцией белого цвета в плен­ках оксидажелеза, возникающих на поверхности заготовки при ее нагреве. Для углеродистойстали в интервале температур от 220 до 330 °С в зависимости от толщины пленкицвет изменяется от светло-желтого до серого. Для легированной стали соответствующиетемпературы выше. Низ­кий отпуск применяют для режу­щего инструмента изуглеродистых и легированных сталей, измеритель­ного инструмента,цементированных заготовок, а также других изделий, работающих в условиях тренияна износ.

При среднем (нагрев впределах 300—500 °С) и высоком (500—700 °С) отпуске структура мартенситапе­реходит соответственно в структуру троостита или сорбита. Чем вышетемпература отпуска, тем меньше твердость  отпущенной  стали  и тем больше ее вязкость.При высоком отпуске сталь получает наилучшее сочетание механи­ческихсвойств: повышенные прочность, вязкость и пластичность; поэтому закалку намартенсит с последующим высоким отпуском называют улучшением стали. Средний отпуск применяют при про­изводствекузнечных штампов, пружин, рессор, а высокий—для многих деталей, подверженных действию высоких напряжений (на­пример, осейавтомобилей, шатунов двигателей).

                             2. Химико – термическая обработка. Еёвиды.

 Целью химико-термической обработки является получе­ние поверхностногослоя стальных изделий, обладающего повышен­ными твердостью,износоустойчивостью, жаростойкостью или кор­розионной стойкостью. Для этогонагретые заготовки подвергают воздействию среды, из которой путем диффузии в поверхностный слой заготовок переходятнужные для получения заданных свойств эле­менты: углерод, азот, алюминии, хром,кремний и др.

Эти элементы диффундируют в поверхностный слой лучше, когда они выделяются в атомарном состоянии приразложении какого-либо соединения. Подобное разложение легче всего происходит в газах, поэтому их и стремятся применять для химико-термической обработки стали.Выделяющийся при разложении газа активизиро­ванный атом элемента проникает врешетку кристаллов стали и об­разует твердый раствор или химическое соединение.Наиболее рас­пространенными видами химико-термической обработки стали яв­ляются  цементация,азотирование, цианирование.

   Цементация.   Цементацией называется поглощениеуглерода поверхностным слоем   заготовки,который после закалки становится твердым; в сердцевине за готовка остается вязкой. Цементации подвергаюттакие изделия, которые работают одновременно на истира­ние и удар.

Существуют два вида цементации:цементация твердым карбюризатороми  газовая цементация.

При цементации твердым карбюризатором применяют древес­ный уголь в смеси с углекислыми солями — карбонатами (ВаСО3, Nа2СО3, К2СО3,СаСО3  и др.).

Цементацииподвергают заготовки из углеродистой или легиро­ванной стали смассовым содержанием углерода до 0,08%. Для деталей, подверженныхбольшим напряжениям, применяют стали, содержащие до 0,3 % С. Такое содержаниеуглерода обеспечивает высокую вязкость сердцевины  после цементации.

Для цементации заготовкипомещают в стальные цементационные ящики, засыпают карбюризатором, покрываюткрышками, тщательно обмазывают щели глиной, помещают ящики в печь и выдерживаюттам 5—10 ч при температуре 930—950 °С.

 Технология цементации деталей в твердомкарбюризаторе заключается в следующем. Детали очищают от грязи, масла, окалиныи упаковывают в цементационный ящик. На дно ящика насыпают карбюризатор слоем25—30 мм,

<img src="/cache/referats/20490/image006.jpg" v:shapes="_x0000_s1029"> на него укладывают первый ряд деталей.

Расстояние между деталями должнобыть

15—20 мм, а междудеталями и стенкой

ящика 15—25 мм. На первыйряд деталей

насыпают карбюризатор иукладывают

 сле­дующий ряд деталей, снова засыпают

карбюризатор, и так до за­полненияящика

до верха. Сверху ящик закрываюткрышкой

и об­мазывают глиной (рис.  3).

                 Рис. 3.  Упаковка деталей в цементационный ящик:

            1— ящик;   2 — карбюризатор;   8 — «свидетели»;   4 — детали.

При нагревании в присутствии угля углекислый барий притемпературе  900 °С  распадается  по  реакции

                              ВаСО3 + С <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;color:black;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">®

ВаО + 2СО.

В результате образуется оксидуглерода, который на поверх­ности стальных заготовок диссоциируетс выделением активного атомарного углерода; этот углерод адсорбируется идиффундирует в поверхностный слой заготовки, в результате повышается его мас­совоесодержание в аустените, далее по достижении предела раство­римости образуетсяцементит

                                     3Fe+ С<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; color:black;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">®

Fe3С.

   Поверхности, не подлежащие цементации,изолируют от карбю­ризатора нанесением на них обмазок или омедняютэлектролитиче­ским способом. Глубина цементации обычно составляет 0,5—3 мм;цементированные заготовки содержат в поверхностном слое 0,95— 1,1 % С.

 При газовой цементации в качествекарбюризатора применяют различные газы игазовые смеси (природный, светильный, генератор­ный газы и др.). В их состав кроме оксидауглерода входят углево­дороды, из которых особое значение имеет метан СН4.Газовую це­ментацию выполняют в герметически закрытых безмуфельныхили муфельных печах непрерывного действия при температуре 900— 950 °С инепрерывном потоке цементирующего газа или в шахтных печах периодическогодействия. В шахтных печах для цементации используют жидкие углеводороды (керосин, синтин), которые капля­ми подаются в печь и, испаряясь, образуют газы- карбюризаторы.

Преимуществомгазовой цементации перед цементацией твердым карбюризатором являются двух-трехкратноеускорение процесса, чистота рабочегоместа, возможность лучшего управления процес­сом.  Газовая цементация  применяется очень широко.

Цементированные заготовкиподвергают однократной или двой­ной закалке и низкому отпуску. Однократнуюзакалку с нагревом до 820—850 °С применяют в большинстве случаев, особенно для наследственно-мелкозернистых сталей, когдапродолжительная вы-держка в горячей печи при цементации не сопровождается боль­шим ростомзёрен аустенита. Такая закалкаобеспечивает частичную перекристаллизациюи измельчение зерна сердцевины заготовки, а также измельчение зерна и полную закалку цементированногослоя.Закалка после газовой цементации часто производится из цементационной печипосле подструживания заготовок до 840— 860 °С.

Двойную закалку применяют, когданужно получить высокую ударную вязкостьи твёрдость поверхностного слоя(например, для зубчатых колес). При этом производят;

I) закалку пли нормализа­цию с нагревом до температуры 880- 9000С для исправления струк­туры сердцевины и ликвидации (растворения) цементитнойсетки поверхностного слоя; 2) закалку с нагревом до температуры 760— 780 °С дляизмельчения структуры цементированного слоя и при­дания ему высокой твердости(до 60—64 HRCдля углеродистой стали). Закаленные заготовки подвергаютнизкому отпуску (150— 170 °С).

Углеродистая сталь имеет оченьбольшую критическую скорость закалки, и сердцевина заготовок из такой сталинезависимо от ско­рости охлаждения имеет структуру перлит + феррит. Поэтому,чтобы получить детали с сердцевиной высокой прочности (сорбит + феррит),применяют легированную сталь, имеющую меньшую кри­тическую скорость закалки(например, сталь марок 20Х, 18ХГТ, 25ХГМ и др.).

Азотирование.      Цель азотирования — приданиеповерхностному слою деталей высокой твердости, износостойкости и коррозионной стойкости.Азотирование осуществляется при выделении активного азота из диссоциирующего аммиака

                        2NH3<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;color:black;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">®

2N+ ЗН2.

Азотируют легированную сталь,содержащую алюминий, титан, вольфрам, ванадий, молибден или хром (например,сталь марок 35ХМЮА, 35ХЮА и др.).

Перед азотированием заготовкиподвергают закалке и высокому отпуску. Азотирование производят в печах притемпературе 500— 600 °С. Активный азот,выделяющийся при диссоциации аммиака, диффундирует в поверхностный слойи вместе с перечисленными ле­гирующими элементами и железом образует оченьтвердые химиче­ские соединения — нитриды (A1N, MoN, Fe3Nи др.).

Азотирование на глубину 0,2—0,5мм продолжается 25—60 ч и в этом его основной недостаток. Однако азотированиеимеет ряд преимуществ перед цементацией: температура нагрева сравнительнонизкая, а твердость болеевысокая (1100—1200 по Виккерсу, вместо 800—900 после цементации и закалки); у азотированныхизделий большие коррозионная стойкость,сопротивление усталости и мень­шая хрупкость. Поэтому азотирование широко применяют для де­талейиз стали и чугуна (шестерен, коленчатыхвалов, цилиндров двигателей внутреннего сгорания и т. д.).

Азотирование приводит кнекоторому увеличению размеров за­готовок, поэтому после азотирования ихподвергают шлифованию.

Цианирование.   Цианирование — насыщение поверхностного слояодновременно углеродом и азотом;оно бывает жидкостным и газовым.

Жидкостное цианирование производится в ваннах с расплавами цианистыхсолей (NaCН, KCН, Са(CN)2.,и др.) при темпера­туре, достаточной для разложения их с выделением активных ато­мов Си N.

Низкотемпературное (550—600 °С) цианирование применяют главным образом дляинструментов из быстрорежущей стали с целью повышения их стойкости ипроизводится в расплавах чистых циа­нистых солей. Высокотемпературное (800—850°С) цианирование осуществляется в ваннах, содержащих 20—40 %-ные расплавы цианистых солей с нейтральными солями (NaCl, Na.2CO3и др.) дляповышения температуры плавления ванны. Продолжительность жид­костногоцианирования от 5 мин до 1 ч. Глубина цианирования 0,2—0,5 мм.

    После цианирования заготовки подвергаютзакалке и низкому отпуску. Цианирование, как и цементацию, применяют для различ­ныхизделий, при этом коробление заготовок значительно меньше, чем при цементации,а износо — и коррозионная стойкость более высо­кие.Недостатком жидкостного цианирования является ядовитость цианистых солей, атакже их высокая стоимость.

Газовое цианирование отличается от газовой цементации тем, что кцементирующему газу добавляют аммиак, дающий активизи­рованные    атомы  азота.   Газовое    цианирование,  так  же   как   и жидкостное, разделяется нанизкотемпературное и высокотемпе­ратурное.

При низкотемпературном (500—700°С) газовом цианировании в сталь преимущественно диффундирует азот (собразованием ни­тридов), а углерод диффундирует в малых количествах. Это циани­рованиетак же как и жидкостное низкотемпературное, применяют для  обработки инструментов из быстрорежущей стали.

   При высокотемпературном газовом цианировании(800—850 °С) в сталь диффундирует значительное количество углерода с образо­ваниемаустенита. После высокотемпературного цианирования заго­товки закаливают.

При газовом цианировании,называемом также нитроцементацией, отпадаетнеобходимость в применении ядовитых солей и, кроме того, имеется возможностьобработки более крупных деталей.

Диффузионная металлизация.  Наиболеераспространенными ви­дами диффузионной металлизации являются алитирование,хромиро­вание, силицирование.

Алитирование представляет собой поверхностное насыщение стальных ичугунных заготовок алюминием с образованием твердого раствора алюминия вжелезе. Его применяют преимущественно для деталей, работающих при высокихтемпературах (колосников, дымогарных труб и др.), так как при этом значительно (до 10000С) повышается жаростойкость стали.

Для алитирования алюминий сначала наносят на заготовку рас­пылением жидкойструи сжатым воздухом, затемнанесенный слой алюминия защищают жаростойкой обмазкой и производят диффузион­ныйотжиг заготовок при температуре 920 °С в течение 3 ч. В про­цессе отжигаповерхностный слой заготовки насыщается алюминием на глубину в среднем 0,5 мм.

Диффузионное хромирование производится в порошковых смесях, составленных из феррохрома и шамота, смоченных соляной кислотойили в газовой среде приразложении паров хлорида хрома СrCl2. Хромированию подвергаются в основном стали смассовым содержа­нием углерода не более 0,2 %. Хромированный слой низкоуглероди­стойстали незначительно повышает твердость, но обладает большой вязкостью, чтопозволяет подвергать хромированные детали сплю­щиванию, прокатке и т. п.Хромированные детали имеют высокую коррозионную стойкость в некоторыхагрессивных средах (азотной кислоте, морской воде). Это позволяет заменять имидетали из де­фицитной высокохромовой стали.

Силицирование— насыщениеповерхностного слоя стальных за­готовок кремнием, обеспечивающее повышениестойкости против кор­розии и эрозии в морской воде, азотной, серной и солянойкислотах, применяется для деталей, используемых в химической промышлен­ности.

Силицированныйслой представляет собой твердый раствор кремния в <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;color:black;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a

-железе. Существует силицированиев порошкообразных смесях ферросилиция, а также газовое силицированиев среде хло­рида кремния SiCl4.

                                       3. Композиционные материалы.

    Композиционные материалы (композиты)состоят из хи­мически разнородных компонентов, нерастворимых друг в друге и связанных между собой в результате адгезии. Основой композитовявляется пластическая матрица,которая связывает наполнители, определяет форму изделия, его монолитность,теплофизические, электро — и радиотехническиесвойства, герметичность, химическую стойкость, а также распределение напряжений между наполните­лями.

В качестве матрицы применяютметаллы (алюминий, магний, их сплавы), полимеры (эпоксидные,фенолформальдегидные смолы, полиамиды), керамические,  углеродныематериалы.

Наполнители чаще всего играютроль упрочнителей, восприни­мают основную долюнагрузки и определяют модуль упругости и твердость композита, а иногда такжефрикционные, магнитные, теп­лофизические и электрические свойства.Наполнителями служат тонкая (диаметром несколько микрометров) проволока извысокопрочной стали, вольфрама, титана, а также стеклянные, полиамид­ные,углеродные, боридные волокна и волокна на основенитевидных кристаллов (оксидов,  карбидов,боридов, нитридов) и др.

Композиты получают пропиткойнаполнителей матричным раство­ром, нанесением материала матрицы на волокна плазменным напы­лением,электрохимическим способом, введением тугоплавких на­полнителей в расплавленныйматериал матрицы, прессованием, спе­канием.

КОМПОЗИЦИОННЫЕМАТЕРИАЛЫ С МЕТАЛЛИЧСКОЙ
МАТРИЦЕЙ

<img src="/cache/referats/20490/image008.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">

Рис.4. Схема структуры (а) и армирования
непрерывными волокнами (б)
композиционных материалов

Композиционные материалы состоятиз металлической матрицы (чаще Al, Mg, Niи их сплавы), упрочненной высокопрочным волокнами (волокнистыематериалы) или тонкодисперсными тугоплавкими частицами, не растворяющимися восновном металле (дисперсно-упрочненные материалы). Металлическая матрицасвязывает волокна (дисперсные частицы) в единое целое. Волокно (дисперсныечастицы) плюс связка (матрица), составляющие или иную композицию, получили название композиционные ма­териалы (рис.4).

3.1. Волокнистыекомпозиционные материалы.

На рис.4 пр