Osade pinna karastamise meetodid. Detailide pindmine karastamine Metallide karastamise meetodid
TORUTERASE TUGEVDAMISE MEETODID
Elizaveta Vladimirovna Filipenko
õpilane gr. 3 aastat, GBOU SPO SO "Pervouralsk Metallurgical College", Pervouralsk
E- mail: cher - ev @ mail . ru
Shcherbinina E.V.
õpetaja eriline VKK erialad, Pervouralski juht
Metallurgiatööstus- üks suuremaid rahvamajandussektoreid ning on eksporditulu poolest nafta- ja gaasikompleksi järel teisel kohal.
Viimastel aastatel on Venemaa mustmetallurgia arengutase märkimisväärselt tõusnud. Selle põhjuseks on eelkõige märkimisväärsed finantsinvesteeringute mahud, mis on suunatud tööstuse suurimate ettevõtete tootmise moderniseerimisele.
Metallurgiakompleksi üks peamisi harusid on torude tootmine.
Torusid valmistatakse tööstuslikult, metallidest ja sulamitest, orgaanilistest materjalidest (plast, vaigud), betoonist, keraamikast, klaasist, puidust ja nende koostistest.
Torusid kasutatakse erinevate kandjate transportimiseks, muude juhtmete isoleerimiseks või grupeerimiseks. Metalltoru kasutatakse laialdaselt ehituses, konstruktsiooniprofiilina, mehhanismides - võllina pöörlemise edastamiseks jne.
Torud liigitatakse tootmismeetodi järgi (rull-õmbluseta, pressitud, keevitatud teras ja valatud).
Tööstuses kasutatakse laialdaselt erinevat tüüpi terasest torusid.
Torude terasest karastamine toimub mitmel viisil, mida kasutatakse tootmises laialdaselt:
1. Termomehaaniline töötlemine koosneb austeniidi plastilisest deformatsioonist, millele järgneb martensiidiks kõvenemine ja madal karastamine.
2. Pinna kõvenemine koosneb terase pinnakihi kuumutamisest punktist Ac 3 kõrgemal koos järgneva jahutamisega, et saavutada detaili pinnakihi kõrge kõvadus ja tugevus koos viskoosse südamikuga. Kõvenemiseks kuumutamine toimub kõrgsagedusvoolude, gaasi- või hapniku-atsetüleeni põletite leegi, samuti laserkiirguse abil.
3. Külma ravi viiakse läbi terase kõvaduse suurendamiseks, muutes karastatud terasest säilinud austeniidi martensiidiks. Seda tehakse terase jahutamisega madalama martensiitsepunkti temperatuurini.
4. Pinna kõvenemine plastilise deformatsiooni teel - Detaili pinna kõvenemine toimub külma deformatsiooni tagajärjel, mis võimaldab suurendada selle väsimustugevust.
5. Keemiline-termiline töötlemine - metallide kuumtöötlemine erinevates keemiliselt aktiivsetes keskkondades eesmärgiga muuta metalli pinnakihi keemilist koostist ja struktuuri, suurendades selle omadusi. Need ravimeetodid hõlmavad tsementeerimist, nitrokarburiseerimine nitridimine, tsüaneerimine - eesmärk: detaili pinna kõvadus, kulumiskindlus ja vastupidavuspiir; difusioonmetalliseerimine (alitiseerimine, silikoniseerimine, kroomimine jne) - eesmärk: pinna korrosioonikindluse suurendamine erinevates söövitavates keskkondades töötamisel.
Torude terase tugevdamiseks kasutatavad uuenduslikud meetodid.
Kontrollitud veeremine.
See on terase ja sulamite kõrgtemperatuurse termomehaanilise töötlemise protsess, mida iseloomustavad reguleeritud, sõltuvalt keemilisest koostisest metalli kuumutamistingimused, protsessi temperatuur ja deformatsiooniparameetrid ning metalli teatud jahutusrežiimid erinevates etappides. plasti töötlemisest.
Selle tulemusena: see tehnoloogia võimaldab saada valmis valtstoodete tugevus- ja sitkusomaduste optimaalseid kombinatsioone ilma kuumtöötlust kasutamata ja vähese legeerivate lisandite tarbimisega.
Kontrollitud valtsimise põhiprintsiip on austeniidi ja sellest tulenevalt ferriidi terade rafineerimine, mis toob kaasa terase tugevuse ja sitkuse samaaegse suurenemise.
Kontrollitud valtsimisel on toruterase tootmisel 3 etappi: deformatsioon austeniidi ümberkristallimise tsoonis, mittekristalliseeriva austeniidi deformatsioon ja deformatsioon kahefaasilises austeniit-ferriitpiirkonnas. Uuringud on näidanud, et viimistlusstendis rullimisel temperatuuril alla Ar 3 mõjutavad mehaanilisi omadusi nihestus, aluskonstruktsiooni ja tekstuuri tugevnemine. Peamised erinevused tavapärase ja kontrollitud valtsimise vahel seisnevad selles, et kontrollitud valtsimisel eraldavad deformatsiooniribad austeniiditerad mitmeks plokiks. Iga ploki piir on ferriiditerade tuumastumise allikas. Selle tulemusena moodustuvad kontrollitud valtsimisel ühesuurustest austeniidi teradest väiksemad ferriiditerad kui tavapärase kuumvaltsimise käigus, kui ferriiditerade tuumastumine toimub austeniiditerade piiridel. Lisaks kiirendab ferriidi tuuma moodustumise aktiivsete tsentrite arvu suurenemine transformatsiooni, mille tulemusena väheneb terasele madala sitkuse andva bainiidi struktuuri tekkimise tõenäosus. .
Valtsimise praktikas võetakse osa mõõtmete täpsuse suurendamiseks meetmeid:
1) jäikade püstikute kasutamine, mis tagavad valtsaluse minimaalsed elastsed deformatsioonid;
2) küttekollete konstruktsiooni ja küttekvaliteedi parandamine, võimaldades säilitada ühtlast temperatuuri tooriku ja erinevate toorikute ristlõikes;
3) ribade optimaalse jahutuse kasutamine, kompenseerides rullide temperatuuri tõusu kuumutatud ribade kuumuse ja plastilise deformatsiooni käigus eralduva soojuse mõjul;
4) rulli tööpinna kõvaduse suurendamine;
5) metalli ühtlane deformatsioon mõõturites ja rõhu vähendamine valtsimisel, kasutades valtsrullide optimaalseid kalibreerimisi, kasutades kaasaegseid valtslaagreid ja vedeliku hõõrdumist valtspinkides, varustades pidevad valtspingid püsiseadmetega valtstoodete staatidevahelise pinge kontrollimiseks. , jne.
Joonis 1 Skeem kontrollitud valtsimise ajal tekkiva deformatsioonitemperatuuri mõju kohta austeniiditerade morfoloogiale ja ferriit-perliidi struktuurile madala süsinikusisaldusega mikrolegeeritud terastes.
Keerulise karastuse ja heterofaasilise struktuuriga madala süsinikusisaldusega terased, mis sisaldavad austeniidi madalal temperatuuril lagunemise saadusi.
Terastel, mille struktuur sisaldab hulknurkset ferriiti, bainiiti ja martensiidi (jääk-austeniidi) väikeseid saari, on pidev tõmbediagramm ilma saagise platoota. Vastupidiselt ferriit-perliitstruktuuriga terastele võib see tootmisprotsessi ajal anda märgatava deformatsioonikõvenemise, mis näitab toru metalli tugevuse suurenemist võrreldes töödeldava detailiga, mis laiendab selle klassi teraste kasutusvõimalusi. Saagispinda saab vähendada ja kalduvust sujuva tõmbediagrammi moodustumiseks suurendada, kui martensiit-wasteniitse komponendi juuresolekul asendada perliit bainiidiga. Tuleb märkida, et suures osas on ümberarvestusteguri vähenemine seotud jääkpingete mõjuga makrotasandil. Sellega seoses on mikrostruktuuri mõju keerulisem, mis nõuab eraldi käsitlemist. Kuni 12-15 mm paksuste lehtede puhul saab saagise platoo kõrvaldada, kui on täidetud järgmine suhe:
32,5 Mo + 10 (Mn + Cr) +2,5 Ni > 23
Kahjuks pole Venemaa metallurgid selle klassi terasest lehtede ja rullide tööstuslikuks tootmiseks veel täielikult valmis, samas kui torujuhtmete ehitamise maailmapraktika hõlmab juba täppisklassi X100 ja X120 torude kasutamist.
On ilmne, et uue põlvkonna madala süsinikusisaldusega terased, mille tugevus on tagatud madala temperatuuriga muundamisproduktide moodustumisega, eristuvad unikaalse omaduste kogumiga võrreldes dispersiooni ja alusstruktuuri tugevdamisega ferriit-perliitterastega. Ferriit-perliit (madala perliit) teraste omaduste taseme määrab suuresti ferriidi tugevnemise aste, mis on tingitud alusstruktuuri loomisest ja karbidonitriidide, peamiselt vanaadiumi vabanemisest selles.
Järeldus.
Viimasel ajal on Venemaal terastorude tootmine pidevalt kasvanud. Teatud tüüpi terastorude tarbimine jätkab eelmiste aastate suundumusi: väikese ja keskmise läbimõõduga keevistorude tarbimine väheneb ning tootmises kasutatavate suure läbimõõduga keevistorude ja õmblusteta õlitorude tarbimine suureneb. gaasi ja nafta transport; Õmblusteta torusid asendatakse jätkuvalt keevistorudega, mille toodang on jõudnud juba 64%-ni kogu torude tootmismahust.
Lähiaastatel moderniseerivad Venemaa tootjad aktiivselt seadmeid, tellivad uusi võimsusi kvaliteetsete toorikute ja rahvusvahelistele standarditele vastavate torude tootmiseks.
Venemaa globaalse tööstuse tulevik peitub välis- ja siseturgudel. Välisturul ulatub tase juba kuni 25%-ni riigis toodetud torudest; Head väljavaated on ka siseturul, võttes arvesse Venemaa juhtivat positsiooni nafta- ja gaasivarude vallas, pikki vahemaid nende transportimiseks ja mitmete suurte torujuhtmeprojektide elluviimist.
Teraste konstruktsioonitugevuse suurendamise vajadus määrab ülemineku ülitäpsetele teadmistemahukatele metallurgiatehnoloogiatele. Kõrgete tugevusklassidega torude puhul on väljavaade keeruka karastamise ja heterofaasilise struktuuriga madala süsinikusisaldusega teraste kasutamiseks, mis sisaldavad austeniidi madalal temperatuuril lagunemise saadusi ning kontrollitud valtsimistehnoloogia kasutamist, mis võimaldab saada optimaalseid tugevuse ja sitkuse kombinatsioone. Ilma kuumtöötluseta ja vähese legeerivate lisandite tarbimiseta valmis valtstoodete omadused on ilmsed.
Selliste toodete tootmise valdamine nõuab kodumaiste metallurgiaettevõtete peamiste võimsuste kvalitatiivset muutmist, mis põhineb maailma praktikas laialdaselt kasutatavate kaasaegsete tehnoloogiate kasutamisel.
Bibliograafia:
1. Majandusteabe agentuur "Prime"
2. Analüütiline portaal “Hinnaseire”
3. Bronfin B.M., Emelyanov A.A., Shveikin V.P. Vanaadiumikarbiididega tugevdatud kahefaasilised ferriit-martensiiterased / Vanaadiumiühendite keemia, tehnoloogia ja rakendus: IV üleliidulise konverentsi kokkuvõtted. Nižni Tagil, 1982. Lk 106.
4. Bronfin B.M., Emelyanov A.A., Shveikin V.P. Kahefaasiliste ferriit-martensiitsete teraste alusstruktuurne karastamine // Metallide aluskonstruktsiooniline karastamine ja difraktsiooni uurimismeetodid. Kiiev: Naukova Dumka. 1985. lk 133-135.
5. Grachev S.V., Baraz V.R., Bogatov A.A., Shveikin V.P. Füüsiline metallurgia. Õpik ülikoolidele. Jekaterinburg. Ed. 2, lisage. Ja õige. Kirjastus USTU-UPI, 2001, lk. 534.
Paljud masinaosad töötavad hõõrdetingimustes ning alluvad löök- ja paindekoormustele, mistõttu peab neil olema kõva kulumiskindel pind, tugev ja samal ajal viskoosne ning plastiline südamik. See saavutatakse pinna kõvenemisega.
Pinnakarastamise eesmärk on suurendada detailide pinnakihtide tugevust, kõvadust ja kulumiskindlust, säilitades samal ajal viskoosse, plastilise südamiku löögikoormuse neelamiseks.
Dünaamilistel ja tsüklilistel koormustel töötavatel masinaosadel tekivad tõmbepingete mõjul pinnakihtidesse väsimuspraod. Kui pinnale tekivad survejääkpinged, siis töötavatest koormustest tulenevad tõmbepinged on väiksemad ja vastupidavuse (väsimuse) piir suureneb. Survepingete tekitamine detailide pinnakihtides on pinna karastamise teine eesmärk.
Detaili valmistamise tehnilistes tingimustes on määratud karastatud kihi kõvadus ja sügavus ning südamiku tugevus ja sitkus.
Peamised pinna kõvenemise meetodid võib jagada kolme rühma:
mehaaniline - pinnakihtide plastiline deformatsioon, kõvenemise tekitamine (kõvenemine);
termiline – pinnakõvastus;
keemiline ja termiline töötlemine (tsementeerimine, nitreerimine, kroomimine ja muud).
3.1. Pinna mehaaniline karastamine
Metalli kõvenemist külmplastse deformatsiooni mõjul nimetatakse külmkarastamiseks või külmkarastamiseks. Sel juhul muutub metalli struktuur: kristallvõre moondub ja terad deformeeruvad, s.t muutuvad võrdvärsketest ebavõrdsuslikeks (tordi, pannkoogi kujul, joon. 1). Sellega kaasneb kõvaduse ja tugevuse suurenemine 1,5–3 korda. Karastatud kihis tekkivad survepinged suurendavad väsimuskindlust. Pinna karastamine plastilise deformatsiooniga suurendab detailide töökindlust, vähendab tundlikkust pingekontsentraatorite suhtes, suurendab kulumiskindlust ja korrosioonikindlust ning kõrvaldab eelneva töötluse jäljed.
Riis. 1. Plastilise deformatsiooni mõju metalli mikrostruktuurile:
a – enne deformatsiooni; b – pärast deformatsiooni
Enamikku karastamisoperatsioone saab teostada universaalsetel metallilõikuspinkidel (treipingid, höövlid, puurid), kasutades lihtsa konstruktsiooniga seadmeid. Need karastamistoimingud on kõige tõhusamad metallide puhul kõvadusega kuni HB250–280.
Rullide ja kuulidega rihveldamine– operatsioon, mille käigus karastatud terasrull (kuul), mis veereb antud koormuse (rõhu) all ümber karastatava pinna, deformeerub, s.t purustab metalli pinnakihi teatud sügavusele (joonis 2). Toimub kõvenemine – kõvenemine. Karastatud kihi sügavus on 0,5 – 2,0 mm. See meetod tugevdab peamiselt selliseid osi nagu pöörlevad korpused (võllid, teljed, varrukad) või millel on suured lamedad pinnad.
Haavelõhkamine– operatsioon, mille käigus suurel kiirusel (90 - 150 m/s) haavlist välja lendavad kõvametalli osakesed (haavlid) põrkuvad vastu karastatavat pinda ja toimub kõvenemine. Suureneb tugevus, kõvadus ja väsimustugevus. Karastatud kihi paksus on 0,2 – 0,4 mm. Vedrud, vedrud, hammasrattad, torsioonvõllid jne läbitakse haavliga. Näiteks vedrulehed pärast kuumtöötlemist enne pakendisse kokkupanemist läbitakse haavliga, mis pikendab oluliselt vedru kasutusiga (kolm kuni viis korda). ).
D 
Tugev lõhkamine on detailide viimane tehnoloogiline operatsioon pärast mehaanilist ja kuumtöötlust. Varustus on haavlid. Kõige levinumad on kõrge tootlikkusega mehaanilised haavlipuhastid. Haadrid on kõvast terasest või valgest malmist valmistatud sfäärilised osakesed. Normaliseeritud klassi 20 terase haavelpuhastus suurendab kõvadust 40% ja 45 klassi terase kõvadust 20% võrra; pinna survejääkpinge – kuni 80 MPa.
Riis. 2. Pindade valtsimise (a, b) ja valtsimise (c, d) skeemid
D 
Tugevat lõhkamist kasutatakse tõhusa meetodina sepistatud ja valatud terastoodete vastupidavuse suurendamiseks ning kõrgtugevate malmi tugevdamiseks.
Need karastamismeetodid on masinaehituses kõige tavalisemad. Lisaks neile kasutatakse vibratsioonivaltsimist (joonis 3), aukude kalibreerimist (joonis 4), teemantsilumist jne.
Riis. 4. Aukude kalibreerimise skeemid: a – kuuliga; b, c – südamik
Terase termomehaaniline töötlemine
Üks kõvenemistöötluse tehnoloogilisi protsesse on termomehaaniline töötlemine (TMT).
Termomehaaniline töötlemine tähendab kombineeritud meetodeid materjalide struktuuri ja omaduste muutmiseks.
Termomehaaniline töötlemine ühendab plastilise deformatsiooni ja kuumtöötluse (eeldeformeeritud terase karastamine austeniitses olekus).
Termomehaanilise töötluse eeliseks on see, et tugevuse olulisel suurenemisel vähenevad veidi plastilisusnäitajad ning löögitugevus on 1,5...2 korda suurem võrreldes sama terase löögitugevusega pärast madalkarastamist.
Sõltuvalt deformatsiooni teostamise temperatuurist eristatakse kõrgtemperatuurilist termomehhaanilist töötlust (HTMT) ja madala temperatuuriga termomehhaanilist töötlust (LTMT).
Kõrgtemperatuurse termomehaanilise töötlemise põhiolemus on terase kuumutamine austeniitse oleku temperatuurini (ülal A 3). Sellel temperatuuril teras deformeerub, mis viib austeniidi kõvenemiseni. Sellise austeniidi olekuga teras läbib kõvenemise (joonis 16.1 a).
Kõrgtemperatuuriline termomehaaniline töötlemine välistab praktiliselt temperamendihapruse tekkimise ohtlikus temperatuurivahemikus, nõrgendab pöördumatut haprust ja suurendab järsult toatemperatuuril sitkust. Külma rabeduse temperatuurilävi langeb. Kõrgtemperatuuriline termomehaaniline töötlus suurendab vastupidavust rabedatele murdudele ja vähendab tundlikkust pragude suhtes kuumtöötlemisel.
Riis. 16.1. Terase termomehaaniliste töötlusviiside skeem: a – kõrgtemperatuuriline termomehaaniline töötlemine (HTMT); b – madalatemperatuuriline termomehaaniline töötlus (LTMT).
Kõrge temperatuuriga termomehaanilist töötlemist saab tõhusalt kasutada süsinik-, legeer-, konstruktsiooni-, vedru- ja tööriistateraste jaoks.
Kõrgete tugevusväärtuste säilitamiseks viiakse läbi järgnev karastamine temperatuuril 100...200 o C.
Madala temperatuuriga termomehaaniline töötlemine (ausformeerimine).
Teras kuumutatakse austeniitsesse olekusse. Seejärel hoitakse seda kõrgel temperatuuril, jahutatakse temperatuurini, mis on kõrgem kui martensiitsete muundumise temperatuur (400...600 o C), kuid alla rekristallisatsiooni temperatuuri ning sellel temperatuuril viiakse läbi survetöötlus ja karastamine ( Joon. 16.1 b).
Madala temperatuuriga termomehaaniline töötlemine, kuigi see annab suurema tugevduse, ei vähenda terase kalduvust karastada rabedust. Lisaks nõuab see kõrget deformatsiooniastet (75...95%), mistõttu on vaja võimsaid seadmeid.
Madala temperatuuriga termomehaanilist töötlemist rakendatakse martensiidiga karastatud keskmise süsinikusisaldusega legeerterastele, millel on austeniidi sekundaarne stabiilsus.
Tugevuse suurenemine termomehaanilise töötlemise ajal on seletatav asjaoluga, et austeniidi deformatsiooni tagajärjel selle terad (plokid) purustatakse. Plokkide mõõtmed vähenevad võrreldes tavapärase karastamisega kaks kuni neli korda. Samuti suureneb dislokatsiooni tihedus. Sellise austeniidi järgneva karastamise korral moodustuvad väiksemad martensiitplaadid ja pinged vähenevad.
Tehnikateraste erinevat tüüpi TMT mehaanilistel omadustel on keskmiselt järgmised omadused (vt tabel 16.1):
Tabel 16.1. Teraste mehaanilised omadused pärast TMT-d
Termomehaanilist töötlemist kasutatakse ka muude sulamite puhul.
Terasdetailide pinnakarastamine
Konstruktsiooni tugevus sõltub sageli materjali seisukorrast detaili pinnakihtides. Üks terasdetailide pinnakarastamise meetodeid on pinna kõvenemine.
Pinna karastamise tulemusena suureneb toote pinnakihtide kõvadus koos kulumiskindluse ja vastupidavuse piiri samaaegse suurenemisega.
Kõigile pinnakarastamise tüüpidele on omane detaili pinnakihi kuumutamine kõvenemistemperatuurini, millele järgneb kiire jahutamine. Need meetodid erinevad osade kuumutamise meetodite poolest. Karastatud kihi paksuse pinnakõvenemisel määrab kuumutussügavus.
Kõige levinumad on elektrotermiline karastamine toodete kuumutamisel kõrgsagedusvooluga (HFC) ja gaasileegiga karastamine kuumutamisel gaasi-hapniku või hapniku-petrooleumi leegiga.
Kõrge sagedusega vooludega karastamine.
Meetodi töötas välja Nõukogude teadlane V. P. Vologdin.
See põhineb asjaolul, et kui metallosa asetada juht-induktiivpooli tekitatud vahelduvasse magnetvälja, siis indutseeritakse selles pöörisvoolud, mis põhjustavad metalli kuumenemist. Mida suurem on voolusagedus, seda õhem on kõvastunud kiht.
Tavaliselt kasutatakse masinageneraatoreid sagedusega 50...15000 Hz ja torugeneraatoreid sagedusega üle 10 6 Hz. Karastatud kihi sügavus on kuni 2 mm.
Induktiivpoolid on valmistatud vasktorudest, mille sees ringleb vesi, mistõttu need ei kuumene. Induktiivpooli kuju vastab toote väliskujule, samas kui vahe induktiivpooli ja toote pinna vahel peab olema konstantne.
HDTV kõvenemise tehnoloogilise protsessi skeem on näidatud joonisel fig. 16.2.
Riis. 16.2. Kõrgsageduskarastamise tehnoloogilise protsessi skeem
Pärast induktiivpooli 2 kuumutamist 3...5 s viiakse osa 1 kiiresti spetsiaalsesse jahutusseadmesse - pihustisse 3, mille aukude kaudu pritsitakse kuumutatud pinnale karastusvedelikku.
Kõrge kuumutamiskiirus nihutab faasimuutused kõrgematele temperatuuridele. Kõrgsagedusvooluga kuumutamisel peaks kõvenemistemperatuur olema kõrgem kui tavapärasel kuumutamisel.
Õigete küttetingimuste korral saadakse pärast jahutamist peennõela martensiidi struktuur. Kõvadus suureneb võrreldes tavakarastusega 2...4 HRC võrra, suureneb kulumiskindlus ja vastupidavuspiir.
Enne kõrgsageduskuumusega karastumist läbib toode normaliseerimise ja pärast tahkumist madalkarastamist temperatuuril 150...200 o C (isekarastumine).
Seda meetodit on kõige soovitavam kasutada terastoodete puhul, mille süsinikusisaldus on üle 0,4%.
Meetodi eelised:
· suurem efektiivsus, puudub vajadus kogu toodet kuumutada;
· kõrgemad mehaanilised omadused;
· detaili pinna dekarburiseerimise ja oksüdatsiooni puudumine;
· defektide vähendamine kõverdumisel ja kõvenevate pragude tekkimisel;
· protsesside automatiseerimise võimalus;
· kõrgsageduskarastamise kasutamine võimaldab asendada legeerterased odavamate süsinikteraste vastu;
· võimaldab karastada detaili üksikuid osi.
Meetodi peamine puudus– induktsioonpaigaldiste ja induktiivpoolide kõrge hind.
Soovitav on kasutada seeria- ja masstootmises.
Gaasileegiga kõvenemine.
Kuumutamine toimub atsetüleen-hapniku, gaasi-hapniku või petrooleumi-hapniku leegiga temperatuuriga 3000...3200 o C.
Pinnakihi struktuur pärast kõvenemist koosneb martensiidist, martensiidist ja ferriidist. Karastatud kihi paksus on 2...4 mm, kõvadus 50...56 HRC.
Meetodit kasutatakse suurte keeruka pinnaga toodete (spiraalhammasrattad, tigud), terase ja malmi valtsrullide karastamise jaoks. Kasutatakse mass- ja üksiktootmises, samuti remonditöödel.
Suurte toodete kuumutamisel liiguvad põletid ja jahutusseadmed mööda toodet või vastupidi.
Meetodi puudused:
· madal tootlikkus;
· raskused kivistunud kihi sügavuse ja küttetemperatuuri reguleerimisel (ülekuumenemise võimalus).
Vananemine
Karastamist rakendatakse sulamitele, mis on karastatud polümorfse muundusega.
Kehtib polümorfse muundumiseta kõvenevate materjalide kohta. vananemine.
Karastamine ilma polümorfse muundumiseta on kuumtöötlus, mis fikseerib madalamal temperatuuril sulamile iseloomuliku oleku kõrgemal temperatuuril (üleküllastunud tahke lahus).
Vananemine– kuumtöötlus, mille põhiprotsess on üleküllastunud tahke lahuse lagunemine.
Vananemise tulemusena muutuvad karastatud sulamite omadused.
Erinevalt karastamisest suureneb pärast vananemist tugevus ja kõvadus ning väheneb elastsus.
Sulamite vananemine on seotud üleliigse faasi muutuva lahustuvusega ning vananemise ajal tahkestumine toimub üleküllastunud tahke lahuse lagunemisel tekkiva dispersioonisademe ja sellest tulenevate sisepingete tagajärjel.
Vananevates sulamites esineb tahketest lahustest sadestumine järgmistel põhivormidel:
· õhukese plaadiga (kettakujuline);
· võrdne (sfääriline või kuupkujuline);
· nõelakujuline.
Sademete kuju määravad konkureerivad tegurid: pinnaenergia ja elastse deformatsiooni energia, mis kipuvad olema minimaalsed.
Pinnaenergia on tasapinnaliste sademete puhul minimaalne. Elastsete moonutuste energia on õhukeste plaatide kujul olevate sademete puhul minimaalne.
Vananemise peamine eesmärk on tugevuse suurendamine ja omaduste stabiliseerimine.
Vananemist eristatakse loodusliku, kunstliku ja plastilise deformatsiooni järgselt.
Loomulik vananemine on kõvastunud sulami tugevuse spontaanne suurenemine ja elastsuse vähenemine, mis tekib selle kokkupuutel normaaltemperatuuril.
Sulami kuumutamine suurendab aatomite liikuvust, mis kiirendab protsessi.
Tugevuse suurenemist kõrgel temperatuuril kokkupuutel nimetatakse kunstlik vananemine.
Sulami tõmbetugevus, voolavuspiir ja kõvadus suurenevad vananemisaja suurenedes, saavutavad maksimumi ja seejärel vähenevad (ülevananemise nähtus)
Loomuliku vananemise korral ülevananemist ei teki. Temperatuuri tõustes jõutakse ülevananemise staadiumisse varem.
Kui üleküllastunud tahke lahuse struktuuriga kõvastunud sulam allutatakse plastilisele deformatsioonile, siis kiirendatakse ka vananemise ajal toimuvaid protsesse - see on tüve vananemine.
Vananemine hõlmab kõiki üleküllastunud tahkes lahuses toimuvaid protsesse: protsesse, mis valmistavad ette eraldamise, ja eraldusprotsesse endid.
Praktika jaoks on suure tähtsusega inkubatsiooniperiood - aeg, mille jooksul toimuvad ettevalmistavad protsessid karastatud sulamis, mil säilib kõrge plastilisus. See võimaldab pärast jahutamist külma deformatsiooni.
Kui vananemisel toimuvad ainult eritusprotsessid, siis nähtust nimetatakse dispersioonkõvenemine.
Pärast vananemist suureneb madala süsinikusisaldusega terase tugevus ja väheneb elastsus tertsiaarse tsementiidi ja nitriidide hajutatud sadenemise tagajärjel ferriidis.
Vanandamine on peamine meetod alumiiniumi ja vasesulamite, aga ka paljude kõrgtemperatuuriliste sulamite tugevdamiseks.
Terase külmtöötlemine
Kõrge süsinikusisaldusega terastel ja paljudel legeerterastel on martensiitse muundumise lõpptemperatuur (M kuni) alla 0 o C. Seetõttu täheldatakse terase struktuuris pärast kõvenemist märkimisväärsel hulgal peidetud austeniiti, mis vähendab toote kõvadust ja halvendab ka magnetilisi omadusi. Jääk-austeniidi kõrvaldamiseks viiakse osa täiendav jahutamine läbi negatiivsete temperatuuride piirkonnas temperatuurini alla t. M k(- 80 o C). Tavaliselt kasutatakse selleks kuiva jääd.
Seda töötlemist nimetatakse terase külmtöötlemine.
Külmtöötlus tuleb läbi viia kohe pärast kustutamist, et vältida austeniidi stabiliseerumist. Kõvaduse tõus pärast külmtöötlust on tavaliselt 1...4 HRC.
Pärast külmtöötlemist läbib teras madala karastuse, kuna külmtöötlus ei vähenda sisepingeid.
Kuullaagrite osad, täppismehhanismid ja mõõteriistad allutatakse külmtöötlusele.
Kõvenemine plastilise deformatsiooniga
Pinna mehaaniliste karastamise meetodite peamine eesmärk on suurendada väsimustugevust.
Mehaanilise karastamise meetodid - pinnakihi karastamine sügavusele 0,2...0,4 mm.
Sordid hõlmavad haavlipuhastust ja rulltöötlust.
haavelõhkamine – Valmis detailide pinna haavlitöötlemine.
See viiakse läbi spetsiaalsete haavelpuhastusseadmete abil, mis paiskavad töödeldavate osade pinnale terasest või malmist haavlid. Laske läbimõõt – 0,2…4 mm. Haavellöögid põhjustavad plastilist deformatsiooni 0,2...0,4 mm sügavusele.
Kasutatakse osade tugevdamiseks soontes ja eendites. Sellised tooted nagu vedrud, vedrud, ketilülid, roomikud, vooderdised, kolvid, hammasrattad puutuvad kokku.
Kell rulli töötlemine deformatsioon viiakse läbi kõva metallrulli vajutamisega töödeldava detaili pinnale.
Kui rullile mõjuvad jõud ületavad töödeldava materjali voolavuspiiri, toimub kõvastumine vajaliku sügavusega. Töötlemine parandab mikrogeomeetriat. Surve jääkpingete tekitamine suurendab toote väsimuspiiri ja vastupidavust.
Rullvaltsimist kasutatakse võlli tihvtide, traadi töötlemisel ning torude ja varraste kalibreerimisel.
Spetsiaalseid seadmeid pole vaja, kasutada saab treipinke või höövleid.
Tabel 1.3.5.1
|
Tugevdamine füüsikaliste ja füüsikalis-keemiliste meetoditega
Kõrgendatud temperatuuridel inertgaasides töötavate masinaosade kulumiskindluse ja pinnakõvaduse, pinna kuumakindluse ja korrosioonikindluse suurendamiseks kasutatakse elektrisädemetöötlusmeetodite abil karastamist. See meetod seisneb sädelahenduse käigus õhukeskkonnas toote metalli (katoodi) pinnakihi legeerimises elektroodi (anoodi) materjaliga. Legeermetalli keemiliste reaktsioonide tulemusena lämmastiku, süsiniku ja detaili metalliga tekivad pinnakihtides kivistuvad struktuurid ja keerulised keemilised ühendid ning tekib difusioonikindel suure karedusega karastatud kiht. Mitmekihiliste katete pealekandmiseks kasutatakse ioon-plasma töötlemise meetodeid.
Tugevdamine plastilise deformatsiooni meetoditega
Karastamist teostatakse eesmärgiga suurendada metalli pinnakihi väsimuskindlust ja kõvadust ning tekitada selles suunatud sisepingeid, peamiselt survepingeid, samuti reguleeritud pinna mikrokareduse reljeefi.
Pinna plastilise deformatsiooniga kõvenemist kasutatakse tõhusalt masinaosade valmistamise tehnoloogilise protsessi viimistlusoperatsioonidel, mitte aga tera või abrasiivsete tööriistadega lõikamise teel.
Pinna plastilist deformatsiooni, mis toimub ilma välist soojust kasutamata ja mis tagab pinnakihi kindlaksmääratud omaduste komplekti, nimetatakse külmkarastamiseks.
Metallikihti, milles need omadused ilmnevad, nimetatakse vastavalt külmtöödeldud.
Külmkarastamise tulemusena suurenevad kõik metalli deformatsioonikindluse omadused, väheneb plastilisus ja suureneb kõvadus.
Mida pehmem on teras, seda suurem on kõvenemise intensiivsus; karastamata terastel on pinna deformatsiooni tulemusena võimalik saavutada kõvaduse suurenemine üle 1000% ja karastatud terastel vaid 10-15%. Kõvaduse suurenemise määrab deformeerunud terase struktuur.
Pinna karastamine toimub pommitades seda teras- või malmist haavli, kuulide või abrasiivseid osakesi sisaldava suspensiooni joaga; rullide, pallide või pöörleva tööriistaga rullimine, tagaajamine.
Haavelpeening tagab madala plastilise deformatsiooni kuni 0,5-0,7 mm. Kasutatakse keeruka kujuga väikeste osade, aga ka madala jäikusega osade, nagu vedrud, lehtvedrud jne, pindadele.
Enamasti kasutatakse terashaavleid läbimõõduga 0,8-2 mm. Kõvenemise sügavus haavelpuhastamisel ei ületa 0,8 mm.
Detaili pind omandab teatud kareduse ja seda ei töödelda edasi.
Töötlemisrežiimi määravad haavli etteandekiirus, võttekulu ajaühiku kohta ja säritus – aeg, mille jooksul töödeldud pind puutub kokku löökidega. Detaili pind peab olema täielikult kaetud mõlgijälgedega.
Töödeldava materjali pinnakõvadus ja plastilise deformatsiooni sügavus sõltuvad kõvenemisrežiimidest, füüsikalistest ja mehaanilistest omadustest, materjali struktuurist ja keemilisest koostisest. Pinna kõvadusele avaldab suurimat mõju töödeldava detailiga kokkupuutuva deformeeriva elemendi erirõhk ja selle surve rakendamise sagedus. Maksimaalse lubatud rõhu või laadimistsüklite arvu ületamisega kaasneb kõvaduse kasvu peatumine ja selle vähenemine kõvastumise tõttu, st metalli pinnakihi hävimine, mis tuleneb selle kristallvõre plastse deformatsiooni piiri saavutamisest. .
Kuni HRC65 kõvadusega toodete kõvendamiseks kasutatakse teemantlihvimismeetodit. See võib asendada lõplikku lihvimist ja pinna poleerimist. Meetod on laialt universaalne. See on ratsionaalne terasest karastatud ja termiliselt karastamata detailide, pinnakattega ja ilma, samuti värvilistest metallidest ja sulamitest valmistatud osade töötlemiseks.
Pinnakihi karastamist suspensioonijoaga (vedelik + abrasiivsed osakesed) kasutatakse juhtudel, kui on vaja kivistunud kihi suurimat sügavust.
Plahvatusenergiaga tugevdamine võib suurendada kulumiskindlust hõõrdumise ajal, pinnakihi kõvadust, tugevuse ja voolavuspiire, staatilist tugevust (keevisliidete keevisõmbluse ja kuumuse mõjutsooni töökõvenemise tagajärjel), tsüklilist tugevust ja parandada. metalli pinnakihi kvaliteet.
Tugevdamine impulsskoormustel plahvatuslikul teel erineb oluliselt normaaltingimustes karastamisest.
Plahvatusega seotud suurema kiirusega kokkupõrke korral suureneb kõvenemise efekt löögi kiiruse suurenedes. Metallis võib tekkida kõrge lokaalne temperatuur, mis põhjustab kohalikes piirkondades faasimuutusi. Samal ajal toimivad normaalse deformatsioonikiirusega kõvenemisele omased protsessid, nagu mestimine, nihke ja killustumine.
Terade pinnad kõvenevad pärast viimast mehaanilist ja kuumtöötlust.
Osa tugevdamine mikrohelmestega võimaldab teil:
a) tekitada õhuke kõvenemine osadele, millel on teravad servad või väikese raadiusega filee süvendid ja sooned;
b) kõrvaldada pinnakihis mehaanilise töötlemise järel võimalikud jääktõmbepinged ja tekitada survejääkpingeid;
c) suurendada pinna kõvadust;
d) tõsta ja stabiliseerida vastupidavuspiiri;
e) tõsta pinna puhtust ühe või kahe klassi võrra kuni 0,63 ...0,32
Ultraheli karastamine on kõvastustehnoloogiate seas erilisel kohal. Metalli tugevdamisel ultraheliga töötlemisel on mitmeid funktsioone - kiirus, kõrge efektiivsus ja võimalus töödelda tooteid, mida ei saa muude meetoditega karastada. Lisaks võib ultraheli kombineerimine mõne muu kõvendusraviga sageli suurendada viimase efektiivsust. Ultrahelikarastamise eeliste hulka kuulub ka võimalus tekitada teatud klassi detailidele pinna- ja mahukarastust, aga ka nende kombinatsioone. Sel juhul saavutatakse metalli sisepingete soodne jaotus ja konstruktsiooniseisund, mille puhul on võimalik suurendada muutuva koormuse all töötavate osade ohutusvarusid 2-3 korda ja pikendada nende kasutusiga kümneid kordi.
Ultraheli kõvenemistöötlust saab läbi viia kas vedelikus, milles levivad ultrahelivõnked, või ultraheli sagedusel vibreerivate deformeerivate kehade abil.
Ultraheli laineprotsessiga vedelikus kaasneb suurema hulga rebendite ilmnemine venitamise poolperioodi jooksul pisikeste mullide kujul ja nende kokkuvarisemine kokkusurumise poolperioodil - kavitatsioon. Hetkel varisevad mullid kokku, arenevad kohalikud hetkelised rõhud, mis ulatuvad sadade atmosfäärideni. Kavitatsioonimullid tekivad peamiselt vedelikku asetatud toodete pinnalt. Mullide kokkuvarisemisel toimub detaili pinna kõvenemine. Kõvenemise sügavus, kõvadus ja seega ka karastatud kihi kulumiskindlus.
Deformeerivate kehade abil osade ultrahelikarastamist saab läbi viia kahe tehnoloogilise skeemi järgi:
a) löögi otse tööriistaga töödeldavale pinnale;
b) töödeldud pinna kokkupuude töökeskkonnaga (teraskuulid).
Paljud osad töötavad suurenenud pinnakulumise tingimustes. Seetõttu on vaja seda pinda kuidagi kaitsta. See saavutatakse pinna kõvenemise meetoditega.
Pinna karastamine tähendab pinna omaduste suurendamist: kõvadus, kulumiskindlus, korrosioonikindlus. Kui on vaja omadusi muuta, tähendab see, et pinnakihi struktuur peab muutuma. Struktuuri muutmiseks saab kasutada deformeerimist, kuumtöötlust koos kuumutamisega mitmel viisil, pinna keemilise koostise muutmist ja kaitsekihtide pealekandmist.
Enamasti pinna kõvenemise meetodid võib jagada kahte põhirühma:
1) toote tugevdamine ilma pinna keemilist koostist muutmata, kuid struktuuri muutmisega. Karastamine saavutatakse pinnakarastamise, pinna plastilise deformatsiooni ja muude meetoditega.
2) toote tugevdamine pinnakihi keemilise koostise ja selle struktuuri muutumisega. Tugevdamine toimub erinevate keemilis-termilise töötlemise meetoditega ja kaitsekihtide pealekandmisega.
Meetodid struktuuri muutmiseks
Karastusmeetoditest pinna keemilist koostist muutmata, kuid selle struktuuri muutumisega on levinuimad pinnakarastamine ja mitmesugused pinna plastilise deformatsiooni tüübid (SPD).
Sisuliselt on pinna deformatsioon lihtsaim viis pinna tugevusomaduste suurendamiseks. Siin kasutatakse järgmist põhimõtet. Kui meenutada deformatsiooni-kõvenemiskõverat, siis selgub, et mida rohkem metalli venitame, seda rohkem metall vastu peab, seda suurem on tõmbejõud P max (muidugi teatud piirini). Metall tugevneb nii väände kui ka kokkusurumise ajal. SPD tehnoloogiates deformeeritakse (kõveneb) metalli pinnakiht mitmel viisil.
PPD põhieesmärk on suurendada väsimustugevust pinna karastamisega 0,2–0,4 mm sügavusele. PPD sordid on haavelpuhastus, valtstöötlus, nõelfreesimine, reljeefvaltsimine jne.
Haavelõhkamine- viimistletud detailide pinna haavtöötlus. Kasutatakse osade kõvendamiseks ja katlakivi eemaldamiseks. Selliseid tooteid nagu vedrud, lehtvedrud, ketilülid, roomikud, vooderdised, kolvid ja hammasrattad töödeldakse haavliga.
Rullidega töötlemisel toimub deformatsioon kõva metallrulli vajutamisega tooriku pinnale. Kui rullile mõjuvad jõud ületavad töödeldava materjali voolavuspiiri, toimub kõvastumine vajaliku sügavusega.
Rulli töötlemine parandab toote mikrogeomeetriat. Surve jääkpingete tekitamine suurendab toote väsimuspiiri ja vastupidavust. Rullvaltsimist kasutatakse võllide töötlemisel, torude ja varraste kalibreerimisel. Joonisel fig. Joonisel 1 on kujutatud terasest 45 valmistatud raudteevagunite terastelje proovi karastatud pinnakiht. Kihi mikrostruktuur koosneb deformeerunud ferriidi ja perliidi teradest. Rulliga valtsimine viimistles struktuuri, pinnakihis on üksikud terad eristamatud (joon. 1, a). Seal, kus deformatsioon oli väiksem, on võimalik eristada konstruktsiooni, millel on deformatsioonile iseloomulik suund (joon. 1, b). Kõvenemise sügavust kontrollivad mikrokõvaduse muutused (joonis 2).
 |
|
| A | b |
Joonis 1. Terase 45 pinnakihi mikrostruktuur pärast rulliga valtsimist
Joonis 2. Mikrokõvaduse muutumine erineva läbimõõduga võllide ristlõike sügavusel.
Nõelfreesimine lõikurite abil, mille pinnal on 0,2–0,8 mm läbimõõduga ülitugevast terastraadist tihedalt paigutatud nõela 200 tuhat kuni 40 miljonit, võimaldab ka detailide pinda karastada. Kasutatakse nõelfreesimist lamedate ja silindriliste pindade töötlemiseks, samuti osade puhastamiseks katlakivist. Nõelfreesimisel tekib ka kivistunud pinnakiht (joon. 3). Sel juhul koosneb tugevdatud kiht deformeerunud ferriidi ja perliidi teradest (joon. 3, a). Töödeldud pinnal on näha lõikuri jäljed (joonis 3, b).
Joonis 3. Terase tugevdatud kihi 20ХНР (a) mikrostruktuur, algseisund - normaliseerimine; pind pärast nõelfreesimist (b).
Pinnakarastamise olemus seisneb selles, et terasdetaili pinnakihid kuumutatakse kiiresti üle kõvenemistemperatuuri ja seejärel jahutatakse kiirusega üle kriitilise temperatuuri. Pinna karastamise peamine eesmärk: pinna kõvaduse, kulumiskindluse ja vastupidavuse piiri suurendamine, säilitades samal ajal viskoosse südamiku. Kütmist saab põhimõtteliselt läbi viia erineval viisil. Tööstuses on pinnakarastamise levinuim meetod induktsioonkarastus kõrgsagedusvooluga kuumutamisel. Tugevdatud kiht on reeglina näha juba makrostruktuurianalüüsi käigus (joonis 4). Vasakul on proovi söövitamata osa. See peegeldab pildistamisel rohkem valgust, nii et tundub tume. Paremal on ala pärast söövitamist. Karastatud kiht on selgelt nähtav.
Joonis 4. Autoosa fragment; makrostruktuur
Nii makrostruktuurne kui ka mikrostruktuurne analüüs (joonis 5a) näitab, et tugevdatud tsoon koosneb kahest kihist: heledast ja seejärel tumedamast kihist. Ülemine valguskiht on karastatud martensiidi struktuuriga (joonis 5b). Martensiit tekkis pinna kiirel jahtumisel. Tumedam kiht on karastatud martensiit (joonis 5c). See on martensiit, mis tekkis ka kiirendatud jahutamisel, kuid püsis kõrgendatud temperatuuril kauem, mis osutus karastamise toimumiseks piisavaks. Osa südamik võib sisaldada erineval sügavusel sorbitooli või troostiiti (joonis 5d).
Joonis 5. Kõrgsageduskarastusega saadud kihi (joonis 4) mikrostruktuur: a - karastatud ja karastatud martensiidi kihid, b - karastatud martensiit, c - karastatud martensiit, d - troostiit ja martensiit südamikus.
Meetodid struktuuri ja koostise muutmiseks
Pinna keemilise koostise ja struktuuri muutustega kõvenemise meetodid hõlmavad keemilist termilist töötlemist (CHT). See seisneb terase pinnakihi küllastamises erinevate elementidega kõrgel temperatuuril. Sõltuvalt küllastuselemendist on keemilis-termilist töötlemist järgmised: karburiseerimine, nitridimine, nitrokarburiseerimine (tsüanidamine), boriidimine, difusioonmetalliseerimine(alitiseerimine, kroomimine, silikoonimine jne). Kõigile pinnakarastamise tüüpidele on omane pinnakihi kõvaduse suurenemine. Detaili pinnakarastusmeetodi valik sõltub selle töötingimustest, kujust, suurusest, valitud terase kvaliteedist ja muudest teguritest.
Enim kasutatav karburiseerimine - teraspinna küllastumine süsinikuga. Karburiseerimine annab teraspinnale kõrge kõvaduse ja kulumiskindluse, säilitades samal ajal sitke ja plastilise südamiku. Tsemenditooted omandavad oma lõplikud omadused pärast kõvenemist ja madalat karastamist. Tsementeerimine toimub tavaliselt kuni 0,25% süsinikusisaldusega terasest valmistatud detailidel, mis töötavad kontakti kulumise ja vahelduvate koormuste korral: keskmise suurusega hammasrattad, puksid, kolvitihvtid, nukid, auto käigukasti võllid, üksikud rooliosad jne d.
Tsementeeritud kihil on kogu paksuse ulatuses muutuv süsiniku kontsentratsioon, mis väheneb pinnast terasosa südamikuni. Seetõttu on pinnakihis tsementeerimisel tekkival struktuuril erinev perliidi, ferriidi ja tsementiidi suhe. Pärast karburiseerimist on terastootel neli põhitsooni (joonis 6):
Riis. 6. Süsinikhüpoeutektoidterase 10 mikrostruktuur pärast karburiseerimist.
1 - hüpereutektoidne tsoon, mis koosneb perliidist ja tsementiitvõrgust (joonis 7a);
2 - eutektoidne tsoon, mis on perliit (joon. 7b);
3 - hüpoeutektoidne tsoon, milles tuumale lähenedes süsiniku ja perliidi hulk väheneb ning ferriidi hulk suureneb (joonis 7c);
4 - originaal, ilma muudatusteta pärast karburiseerimist, terastoote struktuur.
Tsementeeritud kihi sügavuseks “h” võetakse hüpereutektoidi, eutektoidi ja pool hüpoeutektoidtsooni summat, kus ferriidi ja perliidi kogus on kumbki 50%.
Joonis 7. Tsementeeritud osa tsoonide struktuur: a - hüpereutektoidne tsoon (tsementiit + perliit), b - eutektoidne tsoon (perliit), c - hüpoeutektoidtsoon (perliit + ferriit).
Joonis 8. Pinnakihi kõvaduse muutus pärast karburiseerimist ja kuumtöötlust
Nitreerimine on terase pinnakihi lämmastikuga küllastamise protsess ja seda tehakse kõige sagedamini temperatuuril 500-600 o C. Nitridimine, nagu karburiseerimine, suurendab terase pinna kõvadust ja kulumiskindlust. Joonisel 9 on kujutatud rida süvendeid nitriiditud proovi mikrokõvaduse mõõtmisel. Ülaosas on kõvastunud kiht (tume triip). Väljatrükkide läbimõõt väheneb pinnale lähenedes. Seal on kõvadus suurem.
Joonis 9. Mikrokõvaduse jäljendite “jälg”; terasosa pärast nitridimist
Nitriidikiht on tavaliselt valge. Kiht ise metallograafilise söövitamise käigus ei muutu ning terase all on kuumtöötlusele vastav struktuur (joon. 10). Joonisel 11 on kujutatud autoosa ja mikrokõvaduse muutust erinevate “hammaste” vahel.
Joonis 10. Nitreeritud kiht 40KhGNM terasel
 |
 |
| A | b |
Joonis 11. Autode osa (a) ja selle pinnakihi mikrokõvaduse (b) muutus pärast nitridimist
Praegu kasutatakse laialdaselt plasma ja ioon-plasma nitridimist. Pinnakihi struktuur pärast sellist töötlemist on peeneks hajutatud martensiit (1), mille all on üleminekutsoon (2); muutumatu struktuur (3) asub sügavamal (joon. 12).
Joonis 12. Pinnakihi struktuur pärast töötlemist lämmastikplasmaga; U8A teras
Boorimine on keemilis-termilise töötlemise protsess, metallide ja sulamite pinna difusioonküllastumine booriga kuumutamisel. Puurimine suurendab oluliselt pinna kõvadust. Boorimine toimub pulbrisegudes elektrolüüsi teel. Samuti on olemas vedel elektrolüüsivaba boorimine, ioonboorimine ja katetest (pastadest) borimine. Borideerimine toimub kõige sagedamini sula booraksi (Na 2 B 4 O 7) elektrolüüsi teel. Toode toimib katoodina. Küllastustemperatuur 930–950 °C, säilivusaeg 2–6 tundi.
Pärast boriidimist moodustub proovi pinnale tihe valge boriidikiht (joon. 13). Valge kiht koosneb omavahel põimunud sammaskristallidest koostisega FeB ja Fe 2 B. Boriidikihi struktuuri mõjutab terase koostis. Terases 25KhGT (joonis 13, a) ja terases 45 (joonis 13, b) on boriidikristallide vahel tahke lahuse tsoon. Terases 40X (joonis 13, c) koosneb kiht ainult pikendatud boriidide nõeltest. Boorikihi ja südamiku vahele moodustub siksakiline liides.
 |
 |
 |
| A | b | V |
Joonis 13. Boreeritud kihtide struktuur terastes 25KhGT (a), 45 (b), 40Kh (c)
