Реклама Реклама Реклама

Как при термической обработке детали избежать образования окалины и обезуглероживания?
(Страница 2)



      Экзотермическая атмосфера (экзогаз) получается при неполном или полном сжигании углеводородных газов при недостатке воздуха и без дополнительного подвода теплоты. При нагреве углеводородных веществ образуется метан, который сгорает в реакторе при недостатке воздуха. В результате такого процесса образуется экзотермическая атмосфера с большим содержанием азота. Химический состав экзогаза нейтрален к большинству металлов и сплавов, так как в его составе практически не содержится окись углерода и метан. По способу получения экзогаз самый дешевый газ. В современном производстве экзотермическая атмосфера используется при отжиге, нормализации и закалке углеродистых и легированных сталей.
      Атмосферу из диссоциированного аммиака получают из жидкого аммиака. Аммиак (NH3) подается в реактор диссоциатора. В реакторе аммиак нагревается и распадается на водород и молекулярный азот. Для снижения взрывоопасности дисоциированный аммиак подвергается частичному сжиганию с воздухом для снижения содержания в смеси водорода (до 20%). После сжигания и осушки газ используется в качестве защитной атмосферы.
      Инертные газы, такие как азот, аргон и гелий используются в качестве защитных атмосфер при термообработке. Перед термообработкой инертные газы должны пройти соответствующую очистку и осушку. Такие атмосферы взрывобезопасны, но из-за высокой стоимости на практике они применяются довольно ограничено. Стоит отметить, что при термообработке инертные газы могут использоваться не только для нагрева, но и в качестве охлаждающей среды. Охлаждение выполняется в вакуумных печах под избыточным давлением инертного газа, не повреждающего поверхность детали. За счет изменения давления можно автоматически регулировать скорость охлаждения детали, обеспечивая оптимальные условия для проведения необходимых структурных превращений.
      Вакуум. Термообработка в вакууме происходит в специальных печах, которые работают по следующей технологической цепочке. Перед термической обработкой камера печи вместе с помещенными деталями закрывается и плотно герметизируется. Далее насос откачивает из камеры воздух до необходимого уровня разряжения. Затем в камере включается высокочастотный индуктор, который нагревает детали до необходимой температуры. После выдержки и завершения термообработки камера разгерметизируется и детали выгружаются. Вакуумные печи конструктивно могут быть с горизонтальной загрузкой или вертикальной загрузкой. Кроме этого вакуумные печи для термообработки могу состоять из нескольких камер, что позволяет производить масляную закалку (или охлаждение в среде инертных газов) углеродистых и низколегированных сталей прямо в печи. Другими словами все этапы термической обработки, а именно нагрев, перемещение садки и погружение в масло происходит внутри пространства печи, то есть под вакуумом, что фактически полностью исключает вредное воздействие окружающей среды. Недостатком термообработки в вакууме является вероятность выгорания легирующих элементов при нагреве деталей до высоких температур.
      Жидкие среды. В качестве жидких сред, предназначенных для защиты от окисления и обезуглероживания, используются расплавы солей и щелочей. Нагрев в жидких средах обеспечивает более высокую скорость нагрева, чем в газовых средах и для их получения не требуются специальных установок. При термообработке детали загружаются в соляную ванну для нагрева до температуры 820-8800С. Время выдержки определяется по соотношению 0,5 минут на 1мм толщины сечения. При отсутствии необходимого контроля во время нагрева в соляной ванне на поверхности детали может образоваться окисел железа (FeO), который происходит из-за кислорода, попавшего из воздуха в ванну. Если нагрев в соляной ванне выполнен правильно, то поверхность детали остаётся чистой и при дальнейшем её охлаждении в расплавленной щелочи деталь получается без окалины и со светлой поверхностью. Такой процесс закалки называется светлой закалкой. В производстве охлаждение в щелочных растворах совмещают с операцией оксидирования – создание на поверхности детали защитной окисленной пленки. Для этого в щелочной раствор добавляют нитрит или нитрат натрия.