Nawęglanie i azotowanie PDF

Preview

Summary

WEiP...

Description

Nawęglanie Nawęglanie polega na nasycaniu węglem warstwy powierzchniowej przedmiotów stalowych. Celem tego zabiegu jest uzyskanie powierzchni twardej i odpornej na ścieranie przy zachowaniu rdzenia o dobrych własnościach plastycznych. Ponieważ dużą twardość uzyskuje się w stalach dopiero po zahartowaniu, więc przedmioty nawęglone musi się hartować, a następnie poddawać odpuszczaniu w niskich temperaturach. Nawęgla się stale do 0,25%C. Są to stale niskostopowe, a także niskostopowe, zawierające do 2% dodatków Cr, Ni, Mo (molibden), Ti, V (wanad). Grubość warstwy nawęglanej waha się od 0,8-1,5 mm, ale bywa też 4mm. W warstwie powierzchniowej zawartość węgla powinna mieścić się od 0,85-1,1%C. Grubość warstwy nawęglonej liczy się do miejsca, w którym zawartość węgla wynosi 0,4%C. Nawęgla się w ośrodkach stałych, ciekłych i gazowych. Czasy nawęglania, w zależności od ośrodka, mogą wynosić od pojedynczych godzin do ok.20h. Proces nawęglania musi być przeprowadzany w temp., w których występuje roztwór stały, w którym może się rozpuścić dużo węgla, tj. austenit. Dlatego nawęglamy w temp. 900 o10000C. Tylko w bardzo nielicznych przypadkach, po nawęglaniu stosuje się jeden z czterech technik obróbki cieplnej. Cele obróbki cieplnej: 1) uzyskanie prawidłowej, drobnoziarnistej struktury nienawęglonego rdzenia i nawęglonych warstw powierzchniowych (drobnoiglasty martenzyt odpuszczania) 2) uzyskanie powierzchni o wysokiej twardość i odporność na zużywanie ścierne (przy okazji wzrasta wytrzymałość zmęczeniowa i odporność korozyjna) ’

3) usunięcie siatki Fe3C (cementytu wtórnego) w warstwie powierzchniowej, jeśli zawiera za dużo węgla. Po prawidłowej obróbce cieplnej, tzn.: 1. normalizowaniu po nawęglaniu, 2. hartowaniu (stosuje się kąpiel oziębiającą właściwą dla użytego gatunku stali, czyli woda lub olej), 3. niskim odpuszczaniu (150-200oC) na powierzchni przedmiotów nawęglonych powinniśmy uzyskiwać twardość 58-62 HRC. Twardość rdzenia powinna wynosić od 25-35HRC (Twardość poniżej 20HRC podajemy w HB [HRC-skala Rockwella, dla stali hartowanych; HB- skala Brinella]).

Jednoczesne zrealizowanie wszystkich celów obróbki cieplnej przedmiotów nawęglonych w jednym zabiegu jest niekiedy niemożliwe. Najłatwiejszym sposobem jest hartowanie z temp. nawęglania i odpuszczanie w 150-200oC (w celu zmniejszenia naprężeń własnych). Czasami temperatura hartowania jest za wysoka dla warstw powierzchniowych, wskutek czego pozostaje w nich znaczna ilość austenitu szczątkowego, a powstały martenzyt jest gruboiglasty. W celu pełnego usunięcia gruboiglastości po normalizowaniu stosuje się dwukrotne hartowanie, a następnie odpuszczanie niskie. Za pierwszym razem nagrzewa się przedmioty do temp. wyższej o ok.30 o od A 3 (880-900oC), czyli temp. właściwej dla rdzenia przedmiotu i następnie chłodzi. Szybkość chłodzenia nie powinna powodować powstawanie cementytu wtórnego w postaci siatki. Za drugim razem hartuje się w temp. wyższej o 50 o od A1, tj. 760780oC, czyli temp. właściwej dla powierzchni przedmiotu. Z drobnoziarnistego austenitu powstaje w warstwie nawęglonej drobnoiglasty martenzyt z drobnymi ziarenkami nierozpuszczonego cementytu wtórnego- skoagulowanego i bardzo mało austenitu szczątkowego. Rdzeń: niskowęglowy martenzyt odpuszczania.

Azotowanie Powierzchniowe warstwy przedmiotów stalowych i żeliwnych nasyca się azotem. Cele azotowanie, to zwiększenie: 1) twardości i odporności na ścieranie, 2) wytrzymałości zmęczeniowej, 3) odporności na korozję.

Ze względu na długi czas azotowania czynione są próby skrócenia tego procesu przez podwyższenie temp. Praktyczne zastosowanie znalazło azotowanie dwu- i trójstoponiowe. Azotowanie dwustopniowe polega na tym, że po 10h azotowania w temp. niższej 500520oC, podwyższa się temp. do 540-550oC. Podczas azotowania trójstopniowego temp. można obniżać i podwyższać. Do azotowania stosuje się stale zawierające do 0,35%C i przerobione cieplnie przed azotowanie przez hartowanie i wysokie odpuszczanie, czyli strukturą wyjściową do azotowania jest sorbit odpuszczania. Azotujemy poniżej temp. A1, bo nie chcemy zniszczyć struktury sorbitu odpuszczania....