ластивості, забезпечує оптимальну оброблюваність при механічній обробці.
Для зірочки, подвергаемой подальшої цементації оптимальна для отримання оброблюваності структура являє собою зерна пластинчастого перліту і добре диференційованого фериту і певним співвідношенням твердості цих складових. Оптимальна твердість фериту: 1400-1200 МПа, твердість перліту не повинна перевищувати 3000 МПа за Брінеллем. p> Для отримання таких параметрів рекоменджуется в якості попередньої термічної обробки проводити ізотермічний отжиг.
У разі ізотермічного відпалу сталь нагрівають на 30-50 С вище точки АС3 (Ас3 = 760 С) і порівняно швидко охолоджують (на повітрі або переносять в іншу піч) до температури лежить нижче А - 700 С (зазвичай на 100 - 150 С) залежно від характеру ізотермічної кривої розпаду аустеніту. p> Режим ізотермічного відпалу сталі 20ХН3А наведено на рис. 3:
В
Рис.3 Режим ізотермічного відпалу сталі 20ХН3А.
t = 760 + (30-50 С)
t = 800 С
При відпалі загальна тривалість нагрівання:
В
Де - тривалість наскрізного нагрівання до заданої температури;
- тривалість ізотермічної витримки для завершення фазових перетворень, = 2хв.
= 0,1 *, мін.
Де - коефіцієнт форми, 2
- коефіцієнт нагріву, 2
- коефіцієнт нерівномірності нагріву, 1
- мінімальний розмір максимального перетину, 35,
= 0,1 * 35 * 2 * 2 * 1 = 14 (мін.)
= 14мін. +2 хв. = 16мін.
Остаточна термічна обробка включає цементацію, загартування неповну і відпустку низький (Рис. 4)
Цементація - процес насичення поверхневого шару деталі вуглецем.
Основна мета цементації - отримання твердості і зносостійкості поверхні, що досягається збагаченням поверхневого шару вуглецем до концентрації 0,8-1,1% і подальшим гартом. Це одночасно підвищує процес витривалості. <В
Рис.4 Режим остаточної термічної обробки деталі зірочка.
Для цементації деталь надходить після механічної обробки з припуском на шліфування 0,05-0,1 мм. Частини деталі. Що не підлягають зміцненню захищають тонким шаром міді, наноситься електролітичним способом або спеціальними
Температура цементації 500-600 С. У цьому випадку відбувається повне насичення аустеніту ферритом і освіту на поверхні цементиту. Цей процес є інтенсивним. При газовій цементації скорочується тривалість процесу, тому що відпадає необхідність прогріву ящиків (у разі твердої цементації), наповненим малотеплопроводние карбюризатором, забезпечується можливість повної механізації процесу, його автоматизації і значно зміцнюється подальша термічна обробка виробу, т.к. загартування можна проводити безпосередньо з печі.
Газову цементацию виконують в шахтних печах періодичної дії в які подаються вуглеводневі гази. Деталі завантажують на спеціальних пристроях у піч. p> Тривалість цементації становить:
, (мін.),
Де h = 1,3-1,5 мм
В
= 225 хв;
Основний реакцією, що забезпечує науглерожіваніе при газовій цементації, дисоціація метану:
В
Остаточні властивості цементованного вироби досягаються в результаті термічної обробки, виконуваної після цементації. Ця обробка має на меті:
1. Виправити структуру і змінити зерно серцевини і цементованного шару, неминуче перегріватися під час тривалої витримки при високій температурі цементації;
2. Отримати високу твердість у цементованном шарі;
3. Усунути карбідну сітку в цементованном шарі, який може виникнути при пересичені його вуглецем.
4. Загартовування проводять вище точки А, на 30-50 С;
tн = 700 С + (30-50 С)
tн = 740 С;
Це забезпечує подрібнення зерна цементованного шару і часткову перекристаллизацию і подрібнення зерна серцевини. При загартування загальна тривалість нагріву, як і при відпалі становить: 14мін.
= +
= 0,1 * 35 * 2 * 2 * 1 = 14мін.
14мін +2 хв = 16мін.
Заключною операцією термічної обробки цементованного вироби є низький відпустку при температурі 180-200 С ; p> У результаті термічної обробки поверхневий шар набуває структуру мартенситу з надлишковими карбідами у вигляді глобул.
Його твердість составляет59-63HRC.
Час нагріву при відпустці становить:
120хв. +1 хв. * 25 = 125мін.
5. Механізм структурних перетворень стали 20ХН3А в процесі термічної і хіміко-термічної обробки .
При термічній обробці стали 20ХН3А спостерігаються наступні перетворення.
1.При нагріванні в процесі ізотермічного відпалу відбувається перетворення перліту в аустеніт вище критичної точки А1: П А;
При охолодженні нижче точки А1,
2.Превращеніе аустеніту в перліт: А П;
3. При охолодженні його швидкістю вище критичної перетворення аустеніту в мартенсит: А М.
5.1. Перетворення перліту в аустеніт.
Процес перетворення перліту в аустеніт при н...
