МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению практических работ по учебной дисциплине ОП 03 Материаловедение

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «СТРОГАНОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по МР

_________________ О.А. Гулина

___________________20_____г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению практических работ по учебной дисциплине

ОП 03Материаловедение

«общеобразовательного цикла»

основной профессиональнойобразовательной программы

по профессиям технического профиля23.01.03 Автомеханик

2014 г.

Большая Соснова

ОДОБРЕНО

Методической комиссией

специальных дисциплин технического профиля

Председатель

_________ С.А. Константинов

____ ____________20___

Составитель: Воробьев Александр Николаевич, преподаватель ГБПОУ «Строгановский колледж» Большесосновский филиал

Учебно-методические указания являются основой для выполнения лабораторно- практических работ по ОП.03.Материаловедение

Учебно-методические указания предназначены для изученияОП. 03.Материаловедениепопрофессии23.01.03 Автомеханик

Введение.

Методические рекомендации предназначены для выполнения лабораторных работ по дисциплине ОП. 03.Материаловедение,предназначенной для подготовки квалифицированных рабочих предприятий общественного питания по профессии 23.01.03 Автомеханик.

Лабораторные занятия дополняют теоретический курс, позволяют лучше усвоить его, знакомят с фактическим материалом на практике. Целью проведения лабораторно-практических занятий является отработка основных теоретических знаний ОП. 03.Материаловедение

выбирать материалы для профессиональной деятельности;

определять основные свойства материалов по маркам

основные свойства, классификацию, характеристики применяемых в профессиональной деятельности материалов;

физические и химические свойства горючих и смазочных материалов;

При подготовке к занятию обучающийся должен знать основную учебную литературу согласно программе дисциплины ОП. 03.Материаловедение, по теме, которая рассматривается, а так же литературу специальную по конкретному занятию.

В методических указаниях даны пояснения к выполнению лабораторных работ.

Материал по каждому занятию излагается в следующей последовательности: вначале кратко формулируются тема и цель занятия, затем определяется конкретное задание и порядок выполнения, приводится перечень необходимого оборудования и материалов, а также методические указания по проведению лабораторной работы и контрольные вопросы, проводится инструктаж по технике безопасности. Преподаватель принимает выполненную учащимся лабораторную работу в индивидуальном порядке. Хорошо выполненные работы следует рекомендовать для ознакомления всем учащимся.

Основные разделы дисциплины:

Раздел 1. Основы металловедения

Раздел 2. Конструкционные материалы

Раздел 3. Горючесмазочные материалы и эксплуатационные жидкости

Практическая работа № 1

Анализ фазовых превращений в двухкомпонентных сплавах

Задание.

Выполнить анализ фазовых превращений, происходящих при медленном охлаждении из области жидкого раствора («Ж») до комнатной температуры в сплаве состава Х₁.

Таблица 45

Варианты заданий

Рис. 48. Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов

к домашней работе № 1

Рис. 48. Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов

к работе №1 (продолжение)

Практическая работа № 2

Анализ фазовых превращений в железоуглеродистых сплавах

Задание.

Выполнить анализ фазовых превращений, происходящих при медленном охлаждении из области жидкой фазы до комнатной температуры в сплаве состава Х₁ системы железо-углерод.

Варианты заданий:

Практическая работа № 3

Проектирование композиционных материалов с короткими волокнами

Задание.

На цилиндрическую деталь летательного аппарата действует растягивающая силаN = _________H. Деталь имеет длину L = ________мм, площадь поперечного сеченияS = __________ кв. мм., масса детали М = ______ г., рабочая температура деталиt = _________ град. С.

Требуется:

Выполнить для заданной детали расчеты прочности, плотности и удельной прочности без учета материала детали.

Выполнить проектирование композиционного материала (КМ) для заданной детали.

Таблица 46

Варианты заданий

Практическая работа № 4

Выбор стали и термической обработки деталей машин

Задача №1:

Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для изготовления валов диаметром 50 мм редуктора. По расчету сталь должна иметь предел прочности:

а) не ниже 600 МПа, ударную вязкость не ниже 0,7 МДж/м²

б) не ниже 800 МПа, ударную вязкость не ниже 0,8 МДж/м²

в) не ниже 900 МПа, ударную вязкость не ниже 0,8 МДж/м²

Задача №2:

Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для вала двигателя. Вал должен иметь предел прочности при растяжении не ниже 700 МПа, ударную вязкость не ниже 0,7 МДж/м². Диаметр вала:

а) 35 мм; б) 50 мм; в) 120 мм.

Задача №3:

Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для вала диаметром 60 мм двигателя. Предел текучести стали должен быть:

а) не ниже 600 МПа, ударную вязкость не ниже 0,7 МДж/м²

б) не ниже 800 МПа, ударную вязкость не ниже 0,8 МДж/м²

Задача №4:

Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для шатунов с поперечным сечением стержня 40 мм двигателя внутреннего сгорания. Сталь должна иметь предел прочности при растяжении:

а) не ниже 600 МПа, ударную вязкость не ниже 0,7 МДж/м²

б) не ниже 750 МПа, ударную вязкость не ниже 0,8 МДж/м²

в) не ниже 900 МПа, ударную вязкость не ниже 0,9 МДж/м²

Задача №5:

Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для изготовления коленчатых валов с диаметром шейки 60 мм двигателя. Предел текучести стали должен быть:

а) не ниже 600 МПа, ударную вязкость не ниже 0,7 МДж/м²

б) не ниже 750 МПа, ударную вязкость не ниже 0,8 МДж/м²

в) не ниже 850 МПа, ударную вязкость не ниже 0,9 МДж/м²

Задача №6:

Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для вала тяжелонагруженного прицепа. Вал должен иметь предел прочности не ниже700 МПа, ударную вязкость не ниже 0,8 МДж/м².

Диаметр вала:а) 40 мм; б) 75 мм; в) 150 мм.

Задача №7:

Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для зубчатых колес редуктора диаметром 50 мм. Твердость поверхности зубьев должна быть не ниже HRC 58 … 60, толщина поверхностного твердого слоя 0,7 … 0,9 мм.

Предел текучести в сердцевине должен быть:

а) не ниже 500 МПа;

б) не ниже 600 МПа;

в) не ниже 800 МПа.

Задача №8:

Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для стаканов цилиндров мощных дизельных двигателей, которые должны обладать повышенной износостойкостью поверхностного слоя (HV 1000 … 1050); толщина поверхностного твердого слоя 0,30 … 0,35 мм; предел текучести в сердцевине должен быть не ниже 750 МПа.

Задача №9:

Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки поршневых пальцев диаметром 50 мм автомобильного двигателя внутреннего сгорания. Поршневые пальцы должны иметь высокую износостойкость поверхности (HRC 58 … 60), толщину поверхностного твердого слоя 1,5 … 1,8 мм. Предел текучести в сердцевине должен быть не ниже 600 МПа.

Задача №10:

Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для зубчатых колес редуктора диаметром 30 мм. Твердость поверхности зубьев должна быть HRC 58 … 60; толщина поверхностного твердого слоя 0,30 … 0,35 мм. Предел текучести в сердцевине должен быть не ниже 700 МПа.

Задача №11:

Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для поршневого пальца диаметром 15 мм двигателя мотоцикла. Поршневые пальцы должны иметь высокую износостойкость поверхности (HRC 58 … 60) и предел текучести в сердцевине не ниже 650 МПа. Толщина поверхностного твердого слоя 1,5 … 1,6 мм.

Задача №12:

Выбрать марку стали, вид и режим термическойобработки для зубчатых колес диаметром 60 мм коробки перемены передач. Твердость поверхности зубьев должна быть не ниже HRC 58; толщина поверхностного твердого слоя 0,6 … 0,8 мм. Предел текучести в сердцевине должен быть не ниже 600 МПа.

Примеры выполнения работ

Работа №1

Анализ фазовых превращений в двухкомпонентных сплавах

Задание:

Выполнить анализ фазовых превращений, происходящих при медленном охлаждении из области жидкого раствора до комнатной температуры в сплаве Х₁ = 80% Zn системы алюминий – цинк.

Решение:

Вычерчиваем диаграмму фазового равновесия (рис. 49, а).

Рис. 49. Диаграмма состояния Al – Zn (а) и кривая охлаждения для Х₁(б)

Анализ фазовых превращений.

2.1. Подсчитаем число степеней свободы С для сплава Х₁при различных температурах по правилу фаз: число компонентов К=2 (алюминий, цинк). Число фаз Ф и число степеней свободы С при различных температурах:

tt₁ Ф=1 (Ж) С = 2-1+1=2

t – переменная,

С – переменная

t₂ t t₁ Ф=2 (Ж,)С = 2-2+1=1

t – переменная,

С – сonst

t = t₂ Ф=3 (Ж,,)С = 2-3+1=0

t – сonst,

С - сonst

t₃t t₂ Ф=2(,)С = 2-2+1=1

t – переменная,

С – сonst

t₄t t₃ Ф=1()С = 2-1+1=2

t – переменная,

С – сonst

t = t₄ Ф=3(,,)С = 2-3+1=0

t – сonst,

С – сonst

tt₄ Ф=2(,)С = 2-2+1=1

t – переменная,

С – сonst

2.2. С учетом полученных при расчетах данных о температурах представляется схема кривой охлаждения сплава Х₁ (рис. 49, б).

2.3. Запишем фазовые превращения, происходящие при медленном охлаждении сплава Х_1,с указанием температур превращений и соответствующих концентраций фаз:

2.4. Количество жидкой и  - твердой фаз в точке В:

Количество и  фаз в точке 5:

Работа №2

Анализ фазовых превращений в железоуглеродистых сплавах

Задание:

Выполнить анализ фазовых превращений, происходящих при медленном охлаждении из области жидкого раствора до комнатной температуры в сплаве состава Х₁= 4,6 % системы железо – углерод.

Решение:

1. Вычерчиваем диаграмму состояния железо – углерод (рис. 50).

Рис. 50. Диаграмма фазового равновесия железо-углерод

2. Анализ фазовых превращений.

2.1. Подсчитаем число степеней свободы С для сплава Х₁ при различных температурах по правилу фаз.

Число компонентов К=2 (железо, углерод). Число фаз Ф и степеней свободы С при различных температурах:

tt₁ Ф = 1 (Ж)С=2-1+1=2

t – переменная, С – переменная.

t₂tt₁ Ф = 2 (Ж, Ц₁)С=2-2+1=1

t – переменная, С – const.

t = t₂ Ф = 3 (Ж, А, Ц)С=2-3+1=0

t – const, С – const.

t₄tt₂ Ф = 2 (А, Ц)С=2-2+1=1

t – переменная, С – const.

t = t₄ Ф = 3 (А, Ф, Ц)С=2-3+1=0

t – const, С – const.

tt₄ Ф = 2 (Ф, Ц)С=2-2+1=1

t – переменная, С – const.

2.2. С учетом полученных при расчетах данных о температурах представляется схема кривой охлаждения сплава Х₁ (рис. 51).

Рис. 51. Кривая охлаждения сплава Х₁

2.3. Запишем фазовые превращения, происходящие при медленном охлаждении сплава Х₁, с указанием температур превращений и соответствующих концентраций фаз:

2.4. Количественные расчеты для сплава Х₁ по правилу отрезков:

В точке 12: В точке 3: В точке 5:

Работа №3

Проектирование композиционных материалов

с короткими волокнами

Задание №1:

На цилиндрическую деталь летательного аппарата действует растягивающая силаN = 55000 (Н). Деталь имеет длину L = 900 (мм); площадь поперечного сечения S = 95 (мм²); масса детали М = 450 (г); рабочая температура детали t = 900 ⁰С.

Требуется:

1. Выполнить для заданной детали расчеты прочности, плотности и удельной прочности без учета материала детали.

2. Выполнить проектирование композиционного материала (КМ) для заданной детали.

Расчет № 1

1. Рассчитываем предел прочности при растяжении:

2. Определяем верхнее и нижнее значение плотности детали (плотность КМ допускается меньше на 10%):

Рассчитываем верхнее и нижнее значение удельной прочности:

Расчет № 2

Расчеты КМ для данной детали:

Материал матрицы – УУМ. Материал волокон – Al₂О₃.

Расчет критической длины волокон:

Рассчитываем объемную концентрацию волокон:

Рассчитываем плотность спроектированного КМ:

Расчет удельной прочности спроектированного КМ:

Проверяем выполнение необходимого условия для спроектированного КМ:

Неравенство выполняется. Делаем вывод, что КМ спроектирован правильно.

Работа №3

Проектирование композиционных материалов

с короткими волокнами

Задание №2:

На цилиндрическую деталь летательного аппарата действует растягивающая силаN=65000 Н. Деталь имеет длину L = 800 мм; площадь поперечного сечения S=85 кв. мм.; масса детали М = 350 г; рабочая температура детали t=250⁰С.

Требуется:

1. Выполнить для детали расчеты прочности, плотности и удельной прочности без учёта материала детали.

2. Выполнить проектирование композиционного материала (КМ) для заданной детали.

Исходные данные:N = 65000 Н; М = 0,35 кг; L = 0,8 м; t =250 ⁰С;

S =85^.10^-6 мм².

Выполнение расчетов:

Часть 1.

Определяем расчётное напряжение растяжения в детали:

Определяем верхнее и нижнее значения плотности детали:

Вычисляем верхнее и нижнее значения удельной прочности:

Часть 2.

Выбираем в качестве материала матрицы алюминиевый высокопрочный сплав 1950 (В95).

Характеристики материала:

Выбираем в качестве наполнителя керамические волокна Al₂О₃.

Характеристики наполнителя:

Расчёт критической длины волокон:

Расчёт минимальной объёмной концентрации волокон:

3. Расчёт удельных энергетических затрат на изготовление материалов матрицы и волокна:

4. Расчёт общих энергетических затрат на изготовление детали из проектируемого КМ:

5. Расчёт плотности спроектированного КМ:

6. Расчёт удельной прочности для спроектированного КМ:

Имеем

Как видно .

Вывод: Расчёт удельной прочности показывает, что для спроектированного КМ выполняется требование по удельной прочности. Таким образом, для изготовления детали можно выбрать матрицу из сплава 1950 (В95), наполнитель из керамических волоконAl₂О₃ диаметром 127 мкм и длиной 364 мкм при концентрации 27,2 об. %.

Работа №4

Выбор стали и термической обработки деталей машин.

Задание №1:

На вал машины диаметром 40 мм действуют напряжения кручения и изгиба. Предел текучести материала в середине детали должен быть_0,2 800 МПа.

Требуется:

Обосновать выбор упрочняющей термической обработки детали.

Обосновать выбор группы и марки стали.

Обосновать условия и режим термообработки.

Выбрать нагревательное устройство.

Составить технологическую маршрутную карту обработки детали.

Решение:

Исходя из условий задачи видно, что на деталь действуют напряжения изгиба и кручения, т.е. деталь находится в сложнонапряженном состоянии. Принимаем объемное упрочнение и назначаем термическую обработку, состоящую из полной закалки и высокого отпуска.

Используем группу улучшаемых конструкционных сталей, у которых прокаливаемость при закалке не менее 40 мм. Исходя из заданных численных значений предела текучести_0,2 800 МПа, принимаем группу стали для высоконагруженных деталей машин. Предварительно выбираем хромоникелевую сталь марки 40ХН. Проверка по справочным данным показала, что использование стали 40ХН при d = 40 мм обеспечивает _0,2 800 МПа. После проведенного анализа назначаем окончательно марку стали 40ХН и операции упрочняющей термической обработки, включающие полную закалку и высокий отпуск.

Назначаемрежимы термической обработки.

Режим закалки:

Температура нагрева:

t_нагр = t_Ас3 +(30…50) = 820 + (30…50) =850…870 ⁰С;

время нагрева и выдержки для размера сечения 40 мм составляет при норме 1 мин./мм:

1 мин./мм  40 мм = 40 мин;

Охлаждающая среда – минеральное масло.

Режим отпуска:

По справочным материалам для стали 40ХН с целью обеспечения _0,2 800 МПа назначаем температуру отпуска 550 ⁰С. В качестве нагревательных устройств принимаем:

Закалка: камерная печь серии СНО с электрическим нагревом и воздушной атмосферой типа СНО-4.8.2,5/10, t_max=1000⁰С.

Отпуск: шахтная печь серии ПН с электронагревом и воздушной атмосферой типа ПН-32, t_max=650⁰С.

Составим технологическую маршрутную карту на операции термообработки.

Таблица 57.

Маршрутная карта термической обработки

Работа №4

Выбор стали и термической обработки деталей машин.

Задание №2:

Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для зубчатых колес диаметром 60 мм коробки перемены передач. Твердость поверхности зубьев должна быть не менееHRC 58; толщина поверхностного твердого слоя 0,8…1,0 мм.

Предел текучести в сердцевине должен быть не менее 600 МПа.

Требуется:обосновать выбор марки стали, упрочняющей термической обработки. Назначить режимы проведения обработки, нагревательные устройства. Составить технологическую маршрутную карту термической обработки детали.

Решение:В соответствии с заданием выбираем поверхностное упрочнение: цементация, закалка и низкий отпуск. Типовая глубина упрочняемого слоя в данном случае составит 1,5…1,8 мм, что удовлетворяет заданным условиям. Выбираем сталь марки 20Х.

Упрочнение детали осуществляется проведением цементации, закалки и низкого отпуска. В соответствии со справочными данными это позволяет получить для стали 20Х предел текучести _0,2= 700 МПа.

Принимаем на основе анализа цементуемую сталь 20Х.

Назначение режимов термообработки.

Режим цементации:

Температура нагрева – 930 ⁰С; время цементации составит 9 часов; науглероживающая среда – эндогаз.

Режим закалки:

Температура нагрева – 850 ⁰С; среда охлаждения – минеральное масло.

Режим отпуска:

Закаленные детали подвергают отпуску при 160…180 ⁰С в течение 1 часа.

Выбор нагревательных устройств.

1. Цементация.

Шахтная печь Ц-105. Вид нагрева – электрический. Атмосфера – науглероживающая. Максимальная температура 950 ⁰С.

2. Закалка.

Камерная печь СНО-4.8.2,5/10. Вид нагрева – электрический. Атмосфера – воздушная. Максимальная температура 1000 ⁰С.

3. Отпуск.

Шахтная печь ПН-32. Вид нагрева – электрический. Атмосфера – воздушная. Максимальная температура 650 ⁰С.

Составляем технологическую маршрутную карту на операции цементации и термической обработки цементованных деталей.

Таблица 58

Маршрутная карта термической обработки

Справочные материалы

Таблица 47

Нагревательные устройства термических производств

машиностроения (примеры)

Таблица 48

Время нагрева и выдержки в электрических и газовых печах,

соляных ваннах при закалке стали

Таблица 49

Группы улучшаемых конструкционных сталей по степени нагруженности

деталей машин и механическим свойствам после закалки и высокого отпуска

Таблица 50

Механические свойства некоторых типовых конструкционных

среднеуглеродистых сталей после закалки и высокого отпуска

при температуре 540…600 ⁰С

Примечания:

* Относительные единицы: за 1,0 принята оптовая цена углеродистой качественной стали;

** Диаметр образца, закаливающегося насквозь с получением в центре микроструктуры из 90% мартенсита и 10% троостита.

Таблица 51

Основные способы поверхностного упрочнения деталей машин

Таблица 52

Группы цементуемых конструкционных сталей по степени

нагруженности деталей машин и механическим свойствам

сердцевины деталей после цементации, закалки и низкого отпуска

Таблица 53

Характеристики основных видов поверхностного упрочнения

Продолжение таблицы 53

Таблица 54

Механические свойства в сердцевине некоторых типичных цементуемых

сталей после цементации и низкого отпуска при 180…200 ⁰С

(по данным Ю.М. Лахтина)

Таблица 55

Данные по поверхностной индукционной закалке

Генератор тока: ^*ламповый или

машинный; ^** машинный.

Некоторые виды поверхностного упрочнения деталей машины

Газовая цементация. При проведении цементации используются различные науглероживающие газы и жидкие карбюризаторы (бензол, кероснн, синтин и др.), которые подают каплями в шахтные печи; при их разложении образуется газ (расход газа 0,9…1,2 м³/ч). В массовом производстве (автомобилестроение и др.) часто применяют получаемый в генераторах эндотермический газ (эндогаз) состава (мас. %): 19...23 СО; 1СН₄; 0,2СО₂; 39…44 Н₂; 33…37 N₂. Для эндогаза существует функциональная зависимость между достигаемым при цементации содержанием углерода в стали и количеством Н₂О или СО₂ в газе, что позволяет автоматически регулировать состав газа для получения требуемого содержания углерода в поверхностном слое деталей (обычно 0,8...1,1 % С).

Температура газовой цементации составяяет 910...930⁰С. Продолжительность процесса зависит, кроме глубины слоя, также от ряда других факторов: состава газа, величины садки в печи, толщины деталей и др. На скорость цементации оказывает влияние и химический состав цементуемых легированных сталей. Данные ЗИЛа при газовой цементации деталей из стали 25ХГТ в безмуфельной печи СЩЦ при 930 ⁰С. (табл. 56).

Таблица 56

Глубина слоя и время цементации

В промышленности широко применяют следующую технологию газовой цементации: первый этап - более активная цементация в смеси эндогаза с добавками природного газа; второй этап - цементация только в эндогазе. Это сокращает общую продолжительность цементации. Для газовой цементации применяются периодические шахтные электропечи серии Ц и печи непрерывного действия. В шахтных печах внутрь нагревательной камеры устанавливается реторта, в которую помещаются детали и подается жидкий карбюризатор (40…60 капель/мин). При цементации в шахтных печах глубина слоя 1,3…1,6 мм достигается за 6…8 часов при 920 ⁰С.

Термическая обработка цементированных деталей. При проведении газовой цементации в печах непрерывного действия после ее завершения, детали несколько охлаждают в печи до 830…860 °С (подстуживание), т.е. до температуры закалки выше Ас₃ сердцевины деталей, а затем закаливают с охлаждением в минеральном масле (легированные стали). После цементации в шахтных печах детали обычно охлаждают на воздухе до комнатных температур, а далее закаливают отдельно с нагревом в других печах без защитной атмосферы. Закаленные детали подвергают отпуску при 160…180 °С в течение 1…2 часов. Используются и другие разновидности цементации и схемы термической обработки, рассматриваемые в литературе по термической обработке.

Нитроцементация.Процесс насыщения поверхностных слоев деталей углеродом (0,65…0,95 %) и азотом (0,35…0,40 %) ведется в печах непрерывного действия в газовой среде из 80…90 % зндогаза, 5…8 % природного газа; 2…7 % аммиака при 840…870 °С. Длительность процесса при 850 °С для получения слоя 0,5…0,7 или 0,8…1,0 мм составляет соответственно 5 и 9 ч. Далее детали несколько подстуживают до 820...830°С и проводят ступенчатую закалку с охлаждением в масляной или щелочной ванне ("горячая'' среда с температурой 170…190°С), а затем низкий отпуск при 160…180°С. Нитроцементация может проводиться в шахтных печах с подачей каплями жидкого триэтаноламина (С₂Н₃О)N.

Азотирование деталей из легированных сталей. Процесс азотирования применяют для деталей, работающих на износ и воспринимающих знакопеременные нагрузки (детали дизелей, авиамоторов и др.). Применение при азотировании имеет специальная сталь 38Х2МЮА и др. С целью ускорения процесса, используют двухступенчатый режим азотирования в диссоциированном аммиаке: I - при 500...520 °С 12 ч (степень диссоциации аммиака 20…40 %}; 2 - при 550…570 °С 42 ч (степень диссо­циации 50…60 %). При этом обеспечивается глубина слоя 0,5…0,7 мм и твердость поверхностного слоя по Виккерсу НV 950…1000. После азотирования дополнительную термообработку не проводят. Для азотирования широко применяются шахтные печи. Внутри нагревательной камеры устанавливается герметически закрытая реторта (муфель), в которую из баллона подается аммиак. Аммиак при нагреве диссоциирует с образованием атомов азота и водорода.

Снижение продолжительности азотирования в 1,6…2,0 раза достигается в случае применения ионного азотирования в тлеющем разряде. Деталь подключают в качестве катода в цепь постоянного тока высокого напряжения 500…1500 В, а анод помещают над деталями или вокруг них. В герметичную камеру вводят аммиак и поддерживают низкое давление.

Возбуждается тлеющий разряд, атомы азота ионизируются и бомбардируют поверхность детали, нагревая ее до 500…550 °С и насыщая азотом.

Лазерное термоупрочнение. При термической обработке лазерным нагревом используются газовые и твердотельные лазерные установки, которые имеют системы транспортировки и фокусировки луча лазера, механизмы перемещения изделий по заданному режиму. При воздействии лазерного луча на поверхность происходит поглощение и передача энергии высокой концентрации тонкому поверхностному слою, соответствующий нагрев выше Ас₁ и Ас₃, возможно плавление и переход в жидкое состояние тонкого поверхностного слоя. В процессе охлаждения нагретого участка путем теплоотвода холодной массой изделия без применения специальной охлаждающей среды, создается скорость охлаждения до 1000 градусов в секунду (_охл._{крит.зак.}), происходит фазовое превращение аустенита в мартенсит, то есть закалка. Непосредственно у поверхности микроструктура состоит из мелкоигольчатого мартенсита, небольшого количества остаточного аустенита и высокодисперсных карбидов. В более глубокой переходной зоне образуется структура из мартенсита, троостита и карбидов.

При лазерной обработке в непрерывном режиме параметрами технологии являются мощность излучения N_изд., диаметр пятна луча D, скорость перемещения V луча относительно обрабатываемой поверхности изделия (по ГОСТ ЕСТД 3.1405-86).

Для деталей из стали 45 при N_изд = 700…1000 Вт, V = 4....12 мм/с, глубина закаленного слоя =0,5... 1,0 мм (по данным ЭНИМС). Штампы из стали У8 обрабатывали при N_изд = 600 Вт, V =12 мм/с, D=3 мм с получением =0,9 мм; твердость поверхности составляет НV 950…1100 МПа.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/186135-metodicheskie-ukazanija-po-vypolneniju-prakti