90 JW 6. Obróbka cieplno-chemiczna stali 6.1. Wiadomości ogólne Obróbkę cieplno-chemiczną, podobnie jak omówione już hartowanie powierzchniowe, stosuje się w celu uzyskania wysokiej twardości warstwy powierzchniowe przedmiotu, przy zachowaniu ciągliwego rdzenia. Zapewnia to dużą odporność ni ścieranie i wysoką wytrzymałość na obciążenia dynamiczne, a w niektórych przepadkach zabezpiecza stal przed korozją. W stosunku do hartowania powierzchniowego obróbka cieplno-chemiczną jest procesem mniej wydajnym, ale za to zapewnia większe różnice między własnościami rdzenia i warstwy powierzchniowej, gdyż są one wynikiem nie tylko różnic struktury, ale także składu chemicznego. Dodatkową jej zaletą jest możliwość stosowania do dowolnych przedmiotów, niezależnie od ich kształtu (hartowanie powierzchniowe jest niemożliwe przy zbyt skomplikowanych kształtach). Obróbka cieplno-chemiczną polega na dyfuzyjnym wprowadzeniu do przypowierzchniowej warstwy przedmiotu obcego pierwiastka, celem spowodowania odpowiednich zmian jej własności (w niektórych przypadkach właściwy efekt uzyskuje się dopiero po dodatkowej obróbce cieplnej). Ogólnie dzieli się na: • dyfuzyjne nasycanie niemetalami (nawęglanie, azotowanie, utlenianie, siarkowanie, borowanie, krzemowanie), • dyfuzyjne nasycanie metalami (aluminiowanie, chromowanie, cynkowanie, tytanowanie), • dyfuzyjne nasycanie wieloskładnikowe (węgloazotowanie, węglotytanowanie siarkowęgloazotowanie itd.). Obróbkę cieplno-chemiczną przeprowadza się w środowisku bogatym w składnik dyfundujący do stali. W większości przypadków stosuje się środowisko gazowe i wówczas w czasie obróbki zachodzą trzy podstawowe procesy: a) dysocjacja — polegająca na rozkładzie cząsteczek gazu i utworzeniu aktywnych atomów pierwiastka dyfundującego, np. 2CO → CO2 + C, NH3 → 3H + N; b) adsorpcja — polegająca na wchłanianiu (rozpuszczaniu) wolnych atomów przez powierzchnię metalu (zachodzi tylko wtedy, gdy pierwiastek wprowadzany rozpuszcza się w obrabianym metalu), c) dyfuzja — polegająca na przemieszczaniu się obcych atomów w sieci przestrzennej obrabianego metalu. W wyniku tych trzech procesów powstaje warstwa dyfuzyjna, w której stężenie dyfundującego pierwiastka osiąga maksimum na powierzchni i maleje w miarę oddalania się od niej. Przemieszczanie dyfuzyjne atomów uwarunkowane jest następującymi czynnikami: • wzajemną rozpuszczalnością metalu nasycanego i pierwiastka nasycającego, • dążeniem układu do wyrównywania składu chemicznego w całej objętości, • ruchami cieplnymi atomów. Szybkość przemieszczania się atomów, czyli szybkość dyfuzji w dużej mierze zależy od
(…)
… (hartowane i wysokoodpuszczone), przy czym temperatura ich
odpuszczania jest nieco wyższa od temperatury azotowania utwardzającego.
Azotowaniu utwardzającemu poddaje się specjalne stale stopowe, zawierające pierwiastki
tworzące trwałe azotki o wysokiej dyspersji (AlN, CrN, MoN), które zapewniają zachowanie
bardzo wysokiej twardości stali aż do temperatury ok. 500°C.
Skład chemiczny znormalizowanych w Polsce…
…
uprzednio ulepszone cieplnie (hartowane i wysokoodpuszczone), przy czym temperatura ich
odpuszczania jest nieco wyższa od temperatury azotowania utwardzającego.
Azotowaniu utwardzającemu poddaje się specjalne stale stopowe, zawierające pierwiastki
tworzące trwałe azotki o wysokiej dyspersji (AlN, CrN, MoN), które zapewniają zachowanie
bardzo wysokiej twardości stali aż do temperatury ok. 500°C.
Skład…
… poddaje się wyroby ze stali niestopowych niskowęglowych (np gatunku 10, 15,
20 wg PN-93/H-84019) lub ze stali stopowych konstrukcyjnych (np. gatunku 15H, 20H, 16HG,
15HGM, 17HGN wg PN-89/H-84030/02), o zawartości węgla 0,07-0,24%.
Głębokość warstwy nawęglonej dla danych warunków nawęglania zależy od temperatury i
czasu trwania procesu. Im wyższa temperatura (praktycznie wynosi 900-950°C), tym szybkość…
…, jest hartowanie dwustopniowe.
Pierwsze przeprowadza się z temperatury 850-900°C i jego głównym celem jest rozdrobnienie
struktury rdzenia oraz rozpuszczenie siatki cementytu w warstwie powierzchniowej (jeśli siatka
taka utworzyła się podczas nawęglania). W związku z tym w przypadku stali stopowych może
być zastąpione normalizowaniem. Powtórne hartowanie przeprowadza się z temperatury 760800°C, dzięki…
… mają ładną, matową
powierzchnię, toteż obróbkę stosuje się również w celu nadania im estetycznego wyglądu.
Azotonawęglanie, podobnie jak azotowanie, podwyższa wytrzymałość zmęczeniową stali (w
warstwie powierzchniowej występują naprężenia ściskające). Hartowanie można przeprowadzać
bezpośrednio po azotonawęglaniu, gdyż niższa temperatura i krótszy czas procesu nie wywołują
rozrostu ziarna, jak to ma miejsce…
… kąpielowym przedmioty mają ładną, matową
powierzchnię, toteż obróbkę stosuje się również w celu nadania im estetycznego wyglądu.
Azotonawęglanie, podobnie jak azotowanie, podwyższa wytrzymałość zmęczeniową stali (w
warstwie powierzchniowej występują naprężenia ściskające). Hartowanie można przeprowadzać
bezpośrednio po azotonawęglaniu, gdyż niższa temperatura i krótszy czas procesu nie wywołują
rozrostu…
… podczas nawęglania.
Najczęściej stosowanymi w praktyce procesami są azotonawęglanie i węgloazotowanie
kąpielowe w roztopionych solach, zawierających zwykle cyjanek sodu NaCN, cyjanek potasu
KCN, chlorek sodu NaCl, chlorek baru BaCl2 i węglan sodu Na2CO3.
Cyjanki stanowią aktywną część kąpieli i ilość ich waha się w granicach 7 – 70%, w
zależności od wymaganej aktywności kąpieli. Zwiększenie zawartości cyjanków…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)