Главная


Азотирование и карбонитрирование




Листать книгу
Листать
Страницы: 1 ... 22 ... 66 ... 110 ... 139
117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139


скачать книгу Азотирование и карбонитрирование




Иногда возникает необходимость азотировать или карбонитрировать только часть детали. Это можно обеспечить несколькими способами:
...
Изолирующими покрытиями могут быть пасты, наносимые погру­жением, напылением, кистью или гальванические покрытия. Последние применяются при всех методах азотирования, кроме расплавов солей.
...
При плазменном азотировании пользуются преимущественно массивными накладками и пастами. Частичное погружение в расплав соли является простым, однако не экономичным и небезопасным приемом.
...
Эти пасты применяются при азотировании в порошках, газе и плазме. Пасты на основе цинка', меди, никеля или алюминия можно наносить напылением из пульверизатора, погружением или кистью, а после термообработки их необходимо удалить с детали.
...
Пасты, применяемые при плазменном азотировании или карбонит-рировании, должны быть предварительно проверены на стойкость в тлеющем разряде (электропроводимость). Для этого процесса исполь­зуют пасты на основе меди.
...
Исследования автора, проведенные на пяти широко применяемых пастах, показали, что ни одно из этих средств не обеспечивает абсолют­ной защиты от проникновения азота. Исследования проводили в условиях газового карбонитрирования при 570°С в течение 4 ч. Ре­зультаты представлены в табл. 13. Следует отметить, что не вполне удовлетворительные результаты при использовании паст № 1 и 4 объясняются тем, что
...
методом, так как нанесенные слои должны быть удалены после химико-термической обработки. Это также дорогой процесс, дополнительно увеличивающий стоимость обработки.
...
Массивные накладки являются надежным решением проблемы защиты от азотирования в плазме. Если область тлеющего разряда удалена от какой-то части поверхности, то в этом месте насыщения азотом не произойдет. Массивные накладки в некоторых случаях применяются и при других методах азотирования и карбонитрирования (в газе или порошке), но там они не являются достаточной защитой от насыщения. Используют, например, навинчиваемые гильзы или резьбо­вые штифты для неазотируемых цапф или отверстий. Поскольку защитные мероприятия такого рода требуют газоплотных соединений, которые не всегда могут быть обеспечены, этот метод к применению не рекомендуется.
...
Пасты могут применяться, если не требуется абсолютной защиты и если допустимы слои толщиной порядка 1 мкм с диффузионным слоем не более 0,05 мкм. В продаже есть легко наносимые и быстро сохну­щие, легко растворяющиеся после термической обработки пасты (табл.13).
...
Гальванические покрытия, которые обеспечивают максимальную защиту от насыщения, применяются тогда, когда необходима абсолют­ная защита с точки зрения эксплуатационных свойств деталей, если удаление этого слоя не повредит созданный слой соединений на азотируемых участках и если это экономически приемлемо.
...
Массивные накладки иногда применяются при карбонитрировании в соляной ванне, но преимущественно используются при обработке в газе и порошке (с учетом приведенных ограничений), а также при диффу­зионном процессе в плазме.
...
Здесь необходимо обратить внимание на то, что для защиты отвер­стий и резьб при обработке в газе или порошке не следует применять штифты и гайки.
...
и в газовой среде паяные швы растравливаются или даже слегка стравливаются, так как в расплаве образуется цианид меди, а при обработке в газе возникают медьаммонийные ионы (Си(гЛН4)+ + ).
...
На рис. 177 показано паяное соединение, подвергнутое карбонитри-рованию в газовой среде (570°С, 2 ч/Ы2).
...
Детали, азотированные или карбонитрированные в газовой среде и охлажденные в атмосфере инертного или защитного газа или в воде, имеют чистую поверхность и не нуждаются в дополнительной очистке. То
...
Поверхности, не подвергавшиеся азотированию, после закалки и удаления защитного покрытия нуждаются в защите от коррозии. В этом случае в закалочную среду целесообразно добавлять ингибиторы коррозии.
...
Детали, охлажденные после азотирования или карбонитрирования в масле или в эмульсии, можно очищать тем же способом, что и перед химико-термической обработкой. Защитные пасты хорошо удаляются в горячей воде (70 - 90°С).
...
Гальванические защитные покрытия могут быть удалены только химическим, гальваническим или механическим путем. Процесс должен быть построен таким образом, чтобы при этом не повреждался слой соединений на азотированных поверхностях.
...
При очистке деталей после карбонитрирования в расплаве остатки соли должны быть удалены промывкой в воде (растворимость остатка соли в воде является непременным условием применения соли для карбонитрирования). Использованная вода должна быть пропущена через установку для обезвреживания (нейтрализации ядовитых солей). Нерастворенные остатки соли удаляются струйной промывкой, кипяче­нием или щетками, они ядовиты и вызывают коррозию. Если детали закаливают в специальной окислительной ванне (см. п. 2.3.1.8),
...
При карбонитрировании в расплаве деталей из металлокерамики после обработки их рекомендуется прокипятить в воде. Металлокера-мические детали после карбонитрирования и промывки рекомендуется окунуть в горячее масло, чтобы вытеснить воду и предотвратить коррозию в порах.
...
После жидкостного карбонитрирования оксидирование можно провести так, как описано выше. Но можно также его осуществлять погружая детали в окислительный соляной расплав. При оксидировании в соляном расплаве процессом окисления можно управлять, чтобы получить оксидный слой заданной толщины и определенного химичес­кого состава (Fe304).
...
Азотированные и карбонитрированные детали подвергаются после­дующей обработке только тогда, когда необходима высокая чистота поверхности или когда надо устранить небольшие изменения размеров и формы.
...
При шлифовке слой соединений чаще всего снимается. Это допусти­мо только в тех случаях, когда для обеспечения требуемых эксплуата­ционных свойств достаточно остающегося диффузионного слоя, когда изменения формы и размеров не могут быть устранены другим путем или когда по каким-то причинам слой соединений нужно устранить.
...
При шлифовке необходимо соблюдать соответствие типа шлифоваль­ного круга требуемому качеству поверхности. Кроме того, нужно применять только круги на мягкой связке, чтобы избежать шлифоваль­ных рисок в азотированном слое.
...
Хонингование рекомендуется для осесимметричных поверхностей (цилиндрических), если изменения размеров и формы при карбонитри­ровании или азотировании невелики. При этом, однако, слой соединений частично снимается, и соответственно изменяются свойства износо­стойкости. Хонингуют только такие детали, для которых свойства оставшейся части слоя соединений достаточны для обеспечения эксплуатационных характеристик (например, цилиндрические зубчатые колеса).
...
Притирку и полировку применяют при необходимости получить минимальную шероховатость поверхности. Они являются заключитель­ными методами механической обработки. При полировке можно специально снять часть слоя соединений в зависимости от величины зерна полирующего средства (обычно электрокорунда) и от силы прижима полирующей ленты или от скорости движущихся в жидкости абразивных частиц.
...
Детали привода (конические шестерни) часто подвергают притирке. Сопряжение зубчатых колес проверяется перед притиркой и сохраняет­ся после притирки. Таким образом получается оптимальное пятно контакта зубчатой пары, что важно как для поведения при износе, так и для снижения шума передачи.
...
3.2.3. Механическая обработка азотированных и карбонитрированных деталей
...
Методом правки сжатием можно рихтовать детали толщиной > 80 мм из чугунов и легированных сталей после насыщения азотом. В этом случае опасность растрескивания отсутствует при соблюдении техно­логических правил.
...
Во время такой правки детали не испытывают изгиба. В специально определенных местах на поверхности деталей холодной деформацией создаются остаточные напряжения. Эти остаточные напряжения уменьшают измеренные дефекты некруглости (биение осесимметрич-ных деталей).
...
Исследования автора на коленчатых валах из чугуна с шаровидным графитом показали, что обычные методы холодной правки очень мало могут уменьшить биение, значительная доля подвергнутых правке коленчатых валов разрушалась.
...
Валы из чугуна с шаровидным графитом можно без потерь править сжатием в пределах биения до 0,8 мм и при диаметрах до 70 мм. После правки сжатием прочностные характеристики коленчатых валов не изменяются.
...
Правка сжатием этих валов проводится в выбранных местах с помощью специально сформованного инструмента. Правка сжатием карбонитрированных коленчатых валов (карбонитрирование при 570°С, 2 ч, охлаждение в масле) дает такие же изменения в осевом направле­нии, как и в случае необработанных валов из того же материала.
...
Оценка результатов экспериментов с правкой сжатием показала, что максимально возможное сжатие ограничено. Величина этого сжатия зависит от диаметра шеек коленчатого вала. Превышение максималь­ного давления очень часто приводит к растрескиванию слоя соединений. Нагрузки, приводящие к образованию трещин в шейке вала, имеют очень большой разброс. Наименьшее значение для коренной шейки соответствует 300 МН.
...
Азотированные и карбонитри­рованные детали, имеющие пористую поверхность, можно выгладить или обкатать роликами, чтобы отдельные крупные поры заварились. С помощью такой механической финишной обработки уменьшается шероховатость поверхности азотированных или карбонитрированных деталей и тем самым повышается несущая способность поверхности.
...
Иногда применяется также упрочняющая обкатка. Коленчатые валы из стали С45, подвергнутые после карбонитрирования в газе (575°С, 2 ч,
...
При тщательно проведенной обкатке относительно пластичный слой соединений уплотняется, при этом закатов и отслоений не наблюдается; одновременно формируются оптимальные радиусы скруглений.
...
При оптимальном проведении обкатки роликами можно частично компенсировать действие концентраторов напряжений в области выточек и радиусов переходов за счет уплотнения и создания напря­жений сжатия.
...
г. Отбортовка и гибка. Деформационная способность деталей после азотирования или карбонитрирования снижается. Такое охрупчивание отрицательно сказывается при работе детали в условиях ударных нагрузок или при проведении операций отбортовки или правки. Охруп­чивание можно уменьшить отпуском при 170 - 200°С с выдержкой от 1 до 3 ч и медленным охлаждением до комнатной температуры.
...
Деформируемость детали при отбортовке можно несколько улучшить путем подогрева детали. Если деталь не отбортовывается до азотиро­вания, необходимо проверить, не будет ли выгоднее использовать защитные покрытия при азотировании.
...
Как показывает большое число публикаций, в промышленных исследовательских центрах, институтах и высших учебных заведениях постоянно ведутся такие исследования.
...
Процессы азотирования или карбонитрирования можно считать оптимальными в том случае, когда они обеспечивают наилучшие эксплуатационные свойства детали1.
...
В зависимости от того, что требуется от детали - сопротивление износу, усталостная прочность или коррозионная стойкость, путем выбора метода азотирования или параметров процесса можно достичь определенных свойств азотированного слоя. При этом имеют значения такие параметры слоя, как толщина и структура, твердость на поверх­ности, профиль распределения твердости по глубине, а также химиче­ский состав слоя.
...
В данной главе описаны методы, с помощью которых можно изме­рять и исследовать вышеназванные свойства слоя и связанные с ними свойства детали в целом.
...
Толщину слоя, его структуру, твердость, профиль распределения твердости и химический состав можно определять как разрушающими, так и неразрушающими методами исследований. Результаты азотиро­вания, в зависимости от требований, могут быть проконтролированы с помощью простых инструментальных методов или более сложными методами исследований.
...
4.1. ИЗМЕРЕНИЕ И КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТОВ АЗОТИРОВА» ИЯ
...
ванне был не везде одинаков, или ванна была загрязнена. Кроме того, можно составить представление о чистоте деталей перед азотирова­нием или о нарушениях в процессе закалки или охлаждения.
...
Опытные специалисты на основе визуального осмотра азотирован­ных деталей могут заключить о недостатках предшествующей обработ­ки и назначить более тщательные исследования.
...
Капельный метод является простым качественным производствен­ным методом контроля азотированных сталей, который без каких-либо проблем может проводиться в качестве экспресс-анализа. Его часто используют для того, чтобы проверить, есть ли вообще азотированный слой, нет ли в слое трещин, не слишком ли он порист.
...
Комплексное соединение меди при взаимодействии с железом основы образует комплексное соединение железа и металлическую медь._ Красное пятно меди указывает на прошедшую реакцию. При наличии слоя соединений реакция не идет, так как проявляется барьер­ное действие слоя.
...
Разработанный в последнее время токовихревой метод позволяет количественно оценить толщину слоя соединений азотированных деталей [1, 2]. Для этого метода требуется эталонный образец, выпол­ненный из той же стали и азотированный по той же технологии. Метод пригоден как для сталей, так и для чугуна.
...
Принципиально токовихревой метод основан на измерении разности электропроводности слоя соединений и основного материала (рис. 179).
...
При измерении на испытываемую деталь накладывается измери­тельный зонд. В процессе измерения в основном материале детали возбуждаются кольцеобразно-замкнутые вихревые токи, которые изменяют индуктивное сопротивление измерительной катушки. Изме­нение эффективного сопротивления измерительного зонда прямо пропорционально расстоянию до основного материала, т.е. толщине слоя соединений.
...
Для полноты изложения необходимо еще отметить возможность испытания азотированных деталей на наличие поверхностных трещин, хотя применимость таких испытаний ограничена. Трещины в азотиро­ванной поверхности могут возникать на операциях, следующих за азотированием - при изгибе, правке и т.д. Эти трещины могут быть выявлены с помощью цветной дефектоскопии, если они превышают некоторый минимальный размер (около 1 мм). Деталь смачивают красящим веществом и выдерживают достаточно долгое время, чтобы под действием капиллярных сил это вещество проникло в трещины. Затем наносится контрастирующее вещество, которое делает трещины отчетливо видимыми.
...
азотирования. Поскольку азотирование приводит к структурным изменениям в поверхностном слое, можно по излому составить представление о глубине азотирования. Диффузионный слой выглядит более матовым, чем поверхность долома.
...
Наиболее надежную оценку результатов азотирования дают метал­лографические исследования [4, 8, 9, 13 - 18], дающие сведения о толщине и строении слоя соединений и диффузионного слоя.
...
В исследуемом месте на детали отбирается образец, который заливают в смолу, шлифуют, полируют. Затем образец травится соответствующим реактивом. Перед шлифовкой рекомендуется образец гальванически покрывать слоем никеля или меди толщиной 15-20 мкм, чтобы получить шлиф с прямой кромкой, без завала. Подготовленные таким образом образцы оценивают на оптическом микроскопе.
...
Если разрушать испытуемую деталь нежелательно, то можно в садку подкладывать контрольный образец-свидетель из той же стали и затем на нем контролировать глубину азотирования.
...
Обычно для металлографического исследования шлифы травят ниталем - 2 - 4 %-ным спиртовым раствором азотной кислоты. С помощью этого реактива удается оценить толщину и качество слоя соединений, а иногда и диффузионного слоя. Для суждения о фазовом составе слоя соединений травления ниталем недостаточно. Для такой оценки используют методы цветного травления и электролитического травления, например в растворе едкого натра.
...
Другой метод выявления трещин - так называемый метод магнит­ного порошка - основан на использовании магнитных полей рассеяния в районе трещин. Деталь намагничивают, затем на испытуемую поверх­ность наносят суспензию тонкого порошка железа или оксида железа в жидкотекучем масле. В полях рассеяния поверхностных дефектов частицы железа, взвешенные в масле, концентрируются и располагают­ся так, что обозначают трещины. Очень важно направление расположе­ния трещин относительно направления намагниченности. Для наилуч­шего выявления дефектов необходимо, чтобы трещины располагались перпендикулярно направлению намагничивания, как показано на рис. 180.
...
Простым и легко осуществимым техническим испытанием, хотя и малоинформативным, является испытание на разрыв. Испытуемая азотированная деталь разрушается с помощью соответствующего приспособления и затем поверхность излома визуально оценивается. При некотором опыте испытатель может по излому оценить результаты
...
Рис 180. Рассеивание магнитного по­тока на дефекте поверхности [45]
...
Для металлографического исследования очень тонкого слоя соеди­нений предложен метод косого среза, который дает возможность видимого уширения слоя. Если сделать шлиф под очень малым углом (2- 4° к плотности слоя), то при наблюдении под микроскопом получит­ся многократное увеличение ширины слоя соединений. Такой метод очень хорош для исследования отдельных фазовых составляющих - их распределения, структуры и твердости.
...
При известном угле шлифовки с помощью тригонометрических соотношений по оптически уширенному значению толщины слоя можно рассчитать истинную толщину слоя (рис. 183).
...
Метод косого среза также очень хорошо оправдывает себя при исследованиях с помощью растрового электронного микроскопа и микрозонда.
...
Рис. 182. Кривые плотность тока - потенциал для некоторых структурных сос­тавляющих азотируемых сталей (по Лангеншайду и Науманну): 1
...
Получаемая при азотировании твердость поверхности, а также глубина азотированного слоя являются критериями оценки эксплуата­ционной пригодности азотированных деталей [8, 13, 15, 38]. Профиль распределения твердости соответствует распределению азота по глубине.
...
Ниже представлены методы определения твердости азотированных слоев, а также описаны проблемы, связанные с измерением твердости и глубины азотированного слоя.
...
Рис. 182. Кривые плотность тока - потенциал для некоторых структурных сос­тавляющих азотируемых сталей (по Лангеншайду и Науманну):
...
б. Испытания микротвердости. Измерение микротвердости по Виккерсу проводится на металлографических шлифах. Этот Метод рассматривается обособленно, так как необходимые измерительные приспособления встроены в оптический микроскоп. Соединение твердомера с оптическим микроскопом позволило проводить измере­ния микротвердости с большим увеличением. Поэтому можно этим методом измерять твердость отдельных структурных составляющих, таких как иглы нитридных выделений, специальных нитридов или отдельных фаз слоя соединений.
...
испытания микротвердости применяются преимущественно при фундаментальных исследованиях, реже при производственном кон­троле.
...
Этот метод испытаний не стандартизован, но допускается для определения распределения твердости по глубине после цементации или азотирования.
...
Определение поверхностной твердости азотированных деталей возможно всеми тремя вышеназванными методами, при этом микро­твердость, в связи с аппаратурной связью с микроскопом, может определяться только на металлографических шлифах.
...
Существуют две возможности определения поверхностной твер­дости: непосредственно на поверхности и косвенно, на металлографи­ческом шлифе.
...
При испытании непосредственно на поверхности необходимо обеспечить хорошую подготовку места измерения. Тщательная подго­товка поверхности должна быть проведена по возможности в лабора­тории, так как при неаккуратной полировке или зачистке шкуркой можно повредить или даже стереть слой соединений. Поэтому едва ли целе­сообразно рекомендовать измерение поверхностной твердости как серийное контрольное испытание, так как чаще всего неаккуратность приготовления образцов приводит к неправильной интерпретации результатов.
...
При испытаниях деталей, подвергающихся циклическим нагрузкам, следует обращать внимание на то, чтобы измерения проводились не на критических местах, так как при измерении твердости индентор нарушает поверхностный слой. Это нарушение поверхностного слоя при последующей эксплуатации может явиться исходной точкой усталост­ного разрушения.
...
В общем случае определение твердости азотированного слоя непосредственно на поверхности имеет мало смысла. Измеренное значение недостаточно для оценки качества слоя соединений и само по себе не дает уверенности в качественном проведении процесса.
...
Точнее и надежнее определение твердости поверхностного слоя на металлографическом шлифе. При используемом большом увеличении микроскопа отпечатки от индентора могут быть поставлены в нужных местах, хорошо сформированы и легко измерены. Они могут быть поставлены как в слое соединений, так и непосредстенно под ним в диффузионном слое. Выкрашивание .слоя соединений во время изме­рений легко обнаруживается, поэтому легче избежать неправильной интерпретации результатов измерений.
...
Нитриды, выделяющиеся в диффузионном слое, и нитриды слоя соединений отделяют от основного материала химическим путем. Это осуществляется или селективным растворением матрицы в подходя­щем реактиве, или путем анодного растворения.
...
Специальные физические методы, такие как рентгеноструктурный анализ или микрорентгеноспектральный анализ, позволяют проводить более глубокие исследования. В дополнение к химическому анализу можно получить данные о распределении азота и металлов и о харак­тере связи между ними.
...
Метод Кьелдала служит для определения азота в металлах. Иссле­дуемый образец растворяется в смеси кислот. При этом происходит переход азота нитридов и азота, растворенного в твердом растворе, в аммиачные соединения. Выделение аммиака осуществляется добавле­нием к полученному раствору едкого натра и последующей перегонкой.
...
Для определения азота, связанного в нитриды слоя соединений, обычно с помощью специального приспособления слой соединений полностью или послойно снимают с образца и стружку анализируют. Послойное снятие стружки позволяет построить профиль распределения азота по глубине.
...
В понятие горячее экстрагирование включаются все методы дегаза­ции, применяемые для определения азота или других газов в металлах. С помощью нагрева или расплавления образца в вакууме освобождаю­щийся азот определяется методами: газового объемного анализа, измерения ИК поглощения, измерения теплопроводности или другими методами. В процессе расплавления определяется общее количество азота в образце. При этом нельзя разделить азот, адсорбированный поверхностью, растворенный или связанный в нитриды. Этот недостаток можно компенсировать применением метода механического снятия стружки, благодаря которому можно раздельно анализировать слой соединений и диффузионный слой.
...
Метод горячего экстрагирования включает, таким образом, этапы экстрагирования, разделения и детектирования. Температура экстраги­рования лежит в диапазоне от 1200 до 2500°С.
...
Твердотельная масс-спектроскопия является методом анализа малых концентраций (следов). Азот может быть определен без особых затруднений вместе с другими элементами.
...
Недостатком этого, как и вышеописанного метода, является интег­ральная оценка содержания азота в образце, так что о его распределе­нии ничего сказать нельзя.
...
Кроме того, пределы определимости для азота не так хороши, как для других элементов. Погрешность стандартных эталонных образцов здесь становится особенно заметной, в результате чего точность анализа неудовлетворительна.
...
Развитие металловедческих исследований в области азотирования вызвало повышенный интерес не только к общему содержанию азота в образце, но и к информации о распределении азота в поверхностном слое или даже о характере соединений азота. Представленные выше методы исследований могли дать решение этой проблемы только предположительно.
...
Используя электроны рассеяния и рентгеновскую дифракцию в ходе энергодисперсионного анализа, а также дисперсию длин волн, можно получить сведения как о типе соединений, так и о распределении азота. Эти методы применяются при растровой и просвечивающей электрон­ной микроскопии и при электроннолучевом микроанализе. Если подхо­дить строго аналитически, то эти данные в лучшем случае носят полуколичественный характер. Точно так же исследования поверхности образцов и слоя соединений с помощью Оже-электронной спектроско­пии, масс-спектроскопии вторичных ионов и т.д. представляют большую проблему с точки зрения точного толкования полученной информации.
...
В настоящее время удовлетворительное количественное решение проблемы может быть получено путем комбинации подходящих методов анализа. Однако это предполагает значительные расходы на исследовательскую аппаратуру. Эти специальные методы анализа будут подробнее обсуждены в разд. 4.3.
...
Получаемые результаты азотирования влияют, естественно, на эксплуатационные свойства деталей. Важнейшие изменения претерпе­вают показатели прочности, коррозии и износа.
...
Испытания эксплуатационных свойств проводят или на специальных образцах, или на самих деталях. Испытания на стандартных образцах имеют то преимущество, что в этом случае нет необходимости в конструировании и изготовлении дорогостоящих специализированных испытательных стендов, сокращается длительность испытаний и можно избежать разрушения контролируемых деталей. Недостаток этого метода состоит в том, что по результатам испытаний образцов не удается непосредственно дать прогноз поведения детали при аналогич­ном нагружении.
...
азотированием. Поэтому исследования прочности с помощью испыта­ний на растяжение различным образом азотированных образцов из одной и той же стали не дали сколько-нибудь определенных результа­тов в отношении повышения или понижения прочности при том или ином методе азотирования.
...
Напротив, сравнение результатов испытаний на растяжение азотиро­ванных и неазотированных образцов из сталей с равной прочностью показывает вполне заметное изменение характеристик прочности. Азотирование приводит к повышению предела прочности и предела текучести при одновременном снижении относительного удлинения и сужения. Дополнительно улучшается жесткость, особенно на образцах тонких сечений. Чтобы определить влияние азотированного слоя, занимающего лишь часть общего сечения равномерно нагруженного образца, на прочностные свойства, необходимо применять образцы с относительно тонким сечением, так как в этом случае меньше влияние колебаний прочности основного материала.
...
В целом, исходя из сказанного, испытания на растяжения мало пригодны для суждения об изменении прочностных характеристик азотированных образцов. При испытании на растяжение возможна только качественная оценка прочности азотированных деталей.
...
Испытания на изгиб могут проводиться как по стандартной методике 01Ы 50111, так и по упрощенной методике как производственные (технологические) испытания. В качестве последних они также могут в определенных пределах давать представление о механических свойствах азотированных деталей.
...
Важным применением испытаний на изгиб является определение жесткости образца. Для этого не требуются стандартные образцы, так как испытания легко проводить на образцах и деталях простой геомет­рической формы, например в виде листа или круглого прутка. Однако получаемые результаты носят чисто качественный характер и поэтому могут быть использованы только для сопоставления. Они позволяют сделать заключение об изменении пластичности и чувствительности к надрезу при изгибном нагружении. Недостатком при этом является то, что нет надежной меры для деформационной способности азотирован­ного слоя. С помощью дополнительных дорогостоящих методов исследования, таких как резистивные датчики деформации или акусти­ческая эмиссия, можно получить надежные данные о первых трещинах в азотированном слое или о пластичности. Однако здесь не меньше трудностей в количественном анализе полученной информации, поскольку нет окончательной ясности, следует ли полученное значение приписать основному материалу или азотированному слою.
...
Стандартные испытания на изгиб можно проводить только на плоских образцах. При этом получают механические характеристики, которые, однако, по вышеуказанным причинам также трудно однозначно интер­претировать.
...
Испытания на ударный изгиб с надрезом (DIN 50115) служат для оценки качества на основе механизма разрушения материала. Они не дают характеристик для прочностных расчетов. При испытаниях на ударный изгиб образец, лежащий на двух симметрично расположенных опорах, разрушается одним ударом бойка маятника. При этом измеря­ется работа, затраченная на разрушение образца. Испытания на удар­ный изгиб проводятся только на стандартных образцах и поэтому непригодны для испытаний на деталях.
...
Затраченная на разрушение образца работа является мерой вязкости испытуемого материала. Высокая работа разрушения соответствует высокой вязкости материала.
...
Созданный при азотировании слой соединений очень тверд и очень хрупок. Растворенный в металле диффузионного слоя азот и выделя­ющиеся иглообразные нитриды также повышают твердость стали. Поэтому можно ожидать, что в результате азотирования происходит охрупчивание по крайней мере поверхностного слоя детали. Это предположение подтверждается испытаниями на ударный изгиб азотированных образцов. В результате азотирования кривая темпе­ратурной зависимости ударной вязкости (порог хладноломкости) сдвигается в сторону более высоких температур, тогда как значения ударной вязкости, соответствующие температурам выше и ниже порога хладноломкости, изменяются незначительно.
...
Испытания на ударный изгиб пригодны для определения пластиче­ского поведения азотированных сталей. Этот метод позволяет прово­дить сравнительные исследования влияния разных материалов серд­цевины, параметров азотирования и способа азотирования на вязкость.
...
Испытания на кручение служат для получения диаграммы деформа­ции при кручении и для определения модуля сдвига и предела прочности при кручении. В отличие от испытаний на растяжение и изгиб при кручении имеем двухосное напряженное состояние.
...
упруго-пластическое напряженное состояние, тогда как во внутренних волокнах (слоях) образца имеет место чисто упругое состояние.
...
Поэтому испытания на кручение очень хороши для измерения пластических свойств азотированного слоя, так как сечение образца деформируется неравномерно.
...
При правильном выборе момента кручения и скорости скручивания, а также продолжительности испытаний, которые допускают только пластическую деформацию поверхностного слоя, можно получить информацию о прочности при кручении азотированного слоя. Получен­ные параметры прочности при кручении с помощью соотношений теории упругости могут быть пересчитаны в параметры статической прочности материала.
...
Циклические испытания на круговой изгиб по DIN 50113 служат для определения поведения материалов или деталей при длительных или периодически повторяющихся циклических нагрузках со средним значением нагрузки, равным нулю, и симметричным амплитудным значением напряжений сжатия и растяжения. Главной целью испытаний является определение предела усталости материала.
...
При испытаниях на круговой изгиб вращающиеся вокруг продольной оси цилиндрические образцы нагружаются с постоянным изгибающим моментом, в результате чего материал подвергается синусоидально изменяющемуся (с частотой вращения образца) изгибающему напря­жению.
...
Известно, что в результате насыщения азотом поверхностного слоя азотированных деталей в нем возникают напряжения сжатия. Эти сжимающие напряжения положительно влияют на долговечность материала при циклическом нагружении. На кривых Велера это прояв­ляется в том, что для азотированных образцов кривые смещены вправо, к большим значениям числа циклов, и вверх, к более высоким значе­ниям предела усталости.
...
Влияние основного материала, геометрии образца и параметров азотирования (времени и температуры) на достигаемое повышение усталостной прочности очень велико. В целом с увеличением темпера­туры и продолжительности азотирования, т.е. с увеличением глубины азотированного слоя, усталостная прочность более или менее сильно возрастает. Для получения максимального предела усталости пара­метры азотирования и прочность основы должны строго соответство­вать марке обрабатываемого материала.
...
К вопросу об усталостных испытаниях стандартных образцов следует добавить, что их результаты не могут быть однозначно перене-
...
сены на детали больших размеров. Для деталей больших размеров глубина азотированного слоя, распределение остаточных напряжений сжатия в поверхностном слое и максимальных напряжений на поверх­ности влияют не столь сильно, как для деталей тонких сечений. Поэтому для надежного установления усталостной прочности необходимо проводить испытания на деталях больших размеров.
...
По причинам, изложенным в предыдущем разделе, часто невозможно по результатам стандартных испытаний дать заключение о поведении реальных деталей при аналогичных условиях нагружения. Поэтому для таких приближенных к условиям эксплуатации испытаний необходимы специально сконструированные испытательные стенды, на которых можно воспроизвести эксплуатационные нагрузки деталей. Цикличе­ские нагрузки возбуждаются инерционными вибраторами или гидро­пульсаторами. Результаты испытаний представляются в виде диаграмм Велера. Поскольку эти испытания предполагают разрушение детали и поэтому очень дорогие, требуется большая статистическая работа, чтобы достичь благоприятного соотношения расходов и получаемого технического эффекта.
...
Известны лишь отдельные случаи, когда азотирование проводят с целью повышения коррозионной стойкости. Существуют более деше­вые, чем азотирование, методы, гарантирующие более надежную защиту от коррозии. В то же время бесспорно, что азотированный слой улучшает коррозионную стойкость нелегированных и низколегирован­ных сталей. Это обстоятельство во многих случаях приводит к тому, что для деталей из материалов, которые подвергаются азотированию и не очень нагружены в коррозионном отношении, другие методы антикор­розионной защиты не предусматриваются.
...
Упомянутое выше улучшение коррозионной стойкости некоторых сталей обусловлено тем, что слой соединений препятствует проникно­вению коррозионноактивной среды к основному металлу. Таким образом, слой соединений не устраняет коррозию, а лишь заторма­живает ее.
...
Методика испытаний на коррозионную стойкость специально для азотированных слоев неизвестна. Однако в этом разделе кратко описаны важнейшие общие методы испытаний [23 - 26].
...
Климатическое коррозионное нагружение заключается в воздействии теплого, насыщенного водяным паром воздуха с периодическим охлаждением до комнатной температуры или без него. При нагреве образцов теплым воздухом, насыщенным водяным паром, на них образуется конденсированная влага. Испытания конденсацией влаги служат также для опробования стойкости азотированных деталей во влажном климате (DIN 50017).
...
Для большого числа деталей, например в автомобилестроении, эти испытания обязательны, так как из-за зимнего полива дорог солевыми растворами коррозионное воздействие на детали автомобилей доста­точно велико.
...
Испытания в солевом тумане проводятся при непрерывном распы­лении 5 %-ного раствора хлористого натрия, являющегося основной составной частью агрессивной среды. Распыление осуществляется сжатым воздухом (DIN 50021) (рис. 186).
...
основных измеряемых характеристик принято уменьшение массы испытуемого образца при износе на единицу пути трения или на единицу времени. Этот показатель не дает информации о происходящих физических процессах. Однако процесс износа в значительной степени зависит от структуры поверхности материала, а также от ее твердости. Сама по себе твердость не имеет существенного значения для износо­стойкости, во всяком случае структуру поверхности учитывать необ­ходимо.
...
Азотированные слои обычно имеют очень высокую твердость. Однако для оценки поведения определенной детали в условиях износа этого недостаточно. При рассмотрении необходимо учитывать характер контртела при износе, вид смазки, структуру и свойства основного материала, характер ожидаемого износа.
...
Оптимизация деталей на определенный вид нагружения износом -адгезионного, абразивного, усталостного или окислительного - должна проводиться целенаправленно, включая выбор материала, строение слоя и применяемую смазку. Существуют разные виды испытаний - от модельных до практических испытаний деталей [9,27,28,46,47, 57].
...
Натуральные испытания служат для определения долговечности деталей. Их преимуществом является то, что на результат оказывают влияние и внешние нагрузки, например вибрация других агрегатов.
...
Недостаток заключается в том, что величину износа невозможно оценить без дорогой измерительной техники. Он проявляется чаще всего только через повреждения определенных деталей.
...
В настоящее время на передний план выходят новые методы иссле­дования, которые позволяют более точно проводить химический анализ, получать более полную информацию о структуре и морфологии азоти­рованных слоев.
...
С помощью высокоразрешающего электронного микроскопа можно исследовать микрообласти, недоступные для исследования оптическим металлографическим микроскопом.
...
Приборы специального анализа позволяют определить типы соедине­ний азота, с помощью электронной и нейтронной дифракции можно исследовать структуру нитридов. Ниже приводится краткое изложение сути таких специальных методов измерений и исследований [3, 4, 5,17, 22,29, 30 - 34, 36,53 - 56].
...
Растровый электронный микроскоп (РЭМ) как прибор для научных исследований в настоящее время относится к стандартному оборудо­ванию многих исследовательских металлографических лабораторий. Высокое разрешение (до 60 Â)
...
Подготовка образцов из металлических материалов для исследова­ний на РЭМ не представляет никаких проблем, на неметаллические материалы должен быть напылен проводящий слой, чаще всего для этой цели применяют золото. С помощью РЭМ можно исследовать азотиро­ванные слои как в разрезе, так и с поверхности.
...
На рис. 188 показана поверхность детали, азотированной в соляном расплаве, при увеличении в 2000 раз. Отчетливо видна шероховатая поверхностная структура слоя соединений. В сочетании с волнодиспер-сным рентгеновским спектрометром РЭМ дает возможность провести анализ элементов, участвующих в образовании слоя соединений
...
4.3. СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ СЛОЯ
...
результатов с помощью комбинации приборов РЭМ-волнодисперсион-ный рентгеновский спектрометр заставляет задуматься, нельзя ли в обычных лабораторных исследованиях ограничиться системой РЭМ.
...
В отличие от РЭМ просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) работает по принципу оптического микроскопа. Он является как бы продолжением оптического микроскопа с точки зрения разрешающей способности. Увеличение ПЭМ может достигать 800000 раз.
...
Подготовка образцов для ПЭМ очень трудоемка, так как для просве­чивания образца его толщина должна составлять несколько микромет­ров. ПЭМ применяется для исследования структуры и морфологии микрообластей азотированного слоя. При очень большом увеличении становятся видимыми процессы упрочнения, например взаимодействие дислокаций с нитридными выделениями.
...
В виде дополнительной информации можно получить картину диф­ракции электронов на кристаллической решетке. Это осуществляется простым переключением режима работы микроскопа. Электронная дифракция позволяет получить информацию о кристаллической структу­ре фаз, участвующих в образовании азотированного слоя, и проводить кристаллографические исследования, например определять ориенти­ровку отдельных фаз.
...
1 - инициирующий поток элект­ронов; 2 - рентгеновское излуча-ние; 3 - Оже-электроны; а - глу­бина испускания Оже-электронов ~ Ю А; б - глубина испускания рентгеновских лучей (~ 1 МКМ)
...
При бомбардировке поверхности твердого тела ионами часть ионов упруго отражается, а часть передает свою кинетическую энергию кристаллической решетке твердого тела. Некоторые атомы вблизи поверхности в результате соударения с ионами приобретают энергию, достаточную для того, чтобы покинуть поверхность тела в виде ней­тральной частицы или частицы, положительно или отрицательно заря­женной. Глубина выхода этих частиц составляет ~ 20 А
...
Этим методом ЭСХА измеряется энергетический спектр электронов, испускаемых твердым телом под действием рентгеновского излучения. Глубина исследуемого слоя составляет 5 - 100 А.
...
Рис. 191. Область эмиссии Оже-электронов и рентгеновских лучей:
...
Рис. 193. Мессбауэровский спектр образца, азотированного в газовой атмосфе­ре (по Ямакава и Эихи - Фуджита)
...
материаловедения (AWT), который объединяет производителей и пользователей агрегатов термической обработки, представителей научно-исследовательских институтов, фирм-поставщиков и работни­ков медицины.
...
Этот обобщающий материал содержит достаточно данных, для того чтобы сориентировать практиков в деле предотвращения несчастных случаев.
...
Обслуживающий персонал установок и прежде всего вспомогатель­ные рабочие и мастера должны знать всевозможные случаи опасности (табл. 14) и проходить ежемесячный инструктаж по безопасным приемам работы.
...
Чтобы подчеркнуть комплексность защитный мероприятий и важ­ность выполнения инструкций по технике безопасности, необходимо напомнить два происшествия из практики последних лет, которые должны послужить напоминанием проведению эффективных защитных мероприятий.
...
Первый случай. В крупносерийном термическом производстве с проходными, толкательными, камерными и шахтными печами для цементации, улучшения, нормализации и карбонитрирования детали перед диффузионным процессом подвергались промывке в проходной моечной машине. Последующее предварительное окисление проводи­лось в течение 80 мин при 300°С. Удаление образующихся газа и пара осуществлялось через вертикально расположенные в печи предвари­тельного нагрева вентиляционные трубы.
...
С течением времени в этой вентиляционной системе накопилось конденсированное из паров масло, и при неблагоприятном стечении обстоятельств (высокая температура отходящих газов, повышенное количество воздуха) этот конденсат воспламенился. На участке пожар заметили только тогда, когда огромное облако дыма вызвало тревогу в соседнем жилом районе, жители которого и вызвали пожарную охрану.
...
Причины: недостаточная очистка деталей (остатки масла и смазок), отсутствие возможности удаления масляного конденсата из вентиляции и пренебрежение к ежегодному осмотру и очистке вытяж­ного канала, который к тому же из-за плохой конструкции был мало­доступен для осмотра.
...
Второй случай. В трубопроводе системы охлаждения масла закалоч­ного бака проходного агрегата для газовой цементации образовалась пробка. Струя масла под большим давлением вырвалась из неплотно стянутого фланца и попала на постоянно горящий контрольный факел герметичной выходной дверки агрегата. Здесь струя масла вспыхнула с энергией огнемета и сожгла двух рабочих, находившихся у электри­ческого шкафа в непосредственной близости от этой дверцы.
...
" , названия способов 9,12, 65,197 Катодное падение напряжения 120 Контактная выносливость 148 Коробление 127, 157 Коррозионная стойкость 262 Коррозия в солевом тумане 197 Коэффициент диффузии азота в феррите 22, 79 Кратность газосмен 84,104
...
Мартенситно-стареющие стали 156 Масс-спектрометрия вторичных ионов 271 Мелкозернисттая оксидная керамика 207 Мелонайт-процесс 9,168 Мессбауэровская спектроскопия 271 Металлографические исследования 249 Метод косого среза 251 Мольнит 30 Мочевина 205
...
Отжиг перед азотированием и карбонитрированием 211, 212 Отпуск при азотировании и карбонитрировании 211 Очистка поверхности 237
...
Отжиг перед азотированием и карбонитрированием 211, 212 Отпуск при азотировании и карбонитрировании 211 Очистка поверхности 237
...




Азотирование и карбонитрирование
Оcновы сварки судовых конструкций
Материаловедение
Російсько-український словник зварювальної термінології. Українсько-російський словник зварювальної термінології.