Реферат- цементации стали, электрошлаковая сварка, марки сталей, полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа - файл n1.doc

Реферат- цементации стали, электрошлаковая сварка, марки сталей, полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа
скачать (1422.1 kb.)
Доступные файлы (2):

n1.doc	676kb.	13.01.2010 10:57	скачать
n2.jpg	1065kb.	09.09.2009 22:01	скачать

n1.doc

1 2 3 4

Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры

Контрольная работа

по дисциплине:

"Металлы и сварка в строительстве"

Студента группы 3-4

Липина Максима

Вариант № 4

Днепропетровск

2009

Сущность и назначение цементации стали. Приведите схемы структуры

стали в исходном состоянии, цементированной и термически обработанной после цементации.
Цементацией называют процесс поверхностного науглероживания изделий из низкоуглеродистой, а иногда и легированной стали в углеродосодержащей среде (карбюризаторе) для получения твердой поверхности и вязкой сердцевины.

При цементации сталь науглероживается на глубину 0,5—2 мм до содержания углерода в поверхностном слое 0,75—1,2%. Цементацию можно проводить в твердых, жидких или газообразных карбюризаторах.

Цементация в твердом карбюризаторе. Известно много составов карбюризаторов. Один из них представляет порошкообразную смесь, состоящую из древесного угля (около 70% по массе), углекислого бария (около 20—25% по массе) и углекислого кальция (до 2,5—3,5% по массе). Этой смесью пересыпают обрабатываемые детали, уложенные в металлические ящики. Эффективность цементации в значительной степени зависит от правильной укладки и засыпки смесью обрабатываемых деталей, а также от хорошей герметизации ящика до установки его в печь. Обычно на дно ящика насыпают слой карбюризатора толщиной 25—30 мм, на который укладывают первый ряд деталей. Эти детали засыпают новым слоем карбюризатора толщиной 15—20 мм и утрамбовывают его, а затем укладывают второй ряд деталей и т. д. Между деталями и стенками ящика оставляют расстояние 15—25 мм. Верхний слой карбюризатора имеет толщину 30—40 мм. Ящик закрывают сверху металлической крышкой. Кромки между крышками и стенками ящика обмазывают огнеупорной глиной, которая препятствует проникновению воздуха и печных газов внутрь ящика.

Подготовленные ящики загружают в горячую печь периодического или непрерывного действия и нагревают примерно до 900—950°С. Продолжительность этого нагревания определяется массой загруженных деталей; продолжительность цементации зависит от требуемой глубины слоя: как правило, за 1 ч углерод проникает на глубину примерно 0,1 мм.

Цементация стали в твердом карбюризаторе является сложным процессом и фактически происходит при участии газообразной фазы, которая формируется в ящике под действием высоких температур. В ящике остается воздух, абсорбированный древесным углем и заполняющий пространство между зернами карбюризатора. При 900—950°С кислород воздуха и углерод карбюризатора реагируют, образуя окись углерода

С02 + С <=>2CO

В присутствии железа окись углерода может частично диссоциировать с образованием атомарного углерода по реакции

2СО <=> С02 + Сат.

Последний в момент выделения обладает большой активностью и легко диффундирует в γ-железо, насыщая его углеродом вплоть до образования в поверхностных слоях максимальной растворимости углерода в стали.

Рис 1. Глубина и микроструктура цементированного слоя стали по зонам

(схема структуры цементированной стали )
Углекислые соли, добавляемые к древесному углю, активизируют процесс науглероживания железа, регулируя давление и состав газовой фазы внутри ящика. Например, углекислый барий при высоких температурах разлагается по реакции

ВаС03 <=> ВаО + С02

и является источником углекислого газа. Последний в свою очередь вступает во взаимодействие с древесным углем, увеличивая количество окиси углерода в ящике.

Глубина цементированного слоя и распределение углерода по сечению детали определяется по микроструктуре (рис. 1).
При газовой цементации над обрабатываемыми изделиями пропускают газы, которые при нагревании до высоких температур выделяют атомарный углерод. К газообразным карбюризаторам относят природный газ, светильный газ и смеси метана, этила, пропана и иных газов, получаемых при пиролизе керосина и других жидких нефтепродуктов.

Изделия, подлежащие цементации, укладывают в герметически закрытые ящики или муфели печей с температурой нагрева до 900— 950°С. Газ-карбюризатор пропускают в течение нескольких часов: при этом получают науглероженный слой необходимой толщины.

Газовая цементация, по сравнению с цементацией в твердых карбюризаторах, обеспечивает повышение скорости процесса, а следовательно, производительности труда, более точное регулирование процесса насыщения стали углеродом, упрощение механизации и автоматизации процесса, улучшение санитарно-гигиенических условий труда. После газовой цементации сразу возможно производить закалку.

При скоростной газовой цементации изделия нагревают токами высокой частоты до 1080—1100°С. В результате за 40—50 мин можно получить науглероженный слой толщиной 0,8—1 мм. После охлаждения до 870°С изделия сразу подвергают закалке.
Цементация стали в жидких средах. Эта цементация осуществляется весьма редко, обычно в расплавленных солях. Чаще всего применяют следующий состав солей: 83—84% кальцинированной соды, 8—10% поваренной соли, 7—8% черного корунда. В ванну такого состава погружают стальные детали и получают слой толщиной до 0,2 мм за 30—40 мин. Для получения слоя большей толщины часто применяют карбюризатор из четырех компонентов: 78—81% кальцинированной соды, 5—6% поваренной соли, 7—8% хлористого алюминия и 6—8% черного корунда.

Цементацию в жидких средах применяют для малоуглеродистой, среднеуглеродистой и малолегированной стали. Цементация протекает при 870—890°С для малоуглеродистых сталей, 820—840°С для среднеуглеродистых и 850—870°С для малоуглеродистых легированных сталей. Время выдержки зависит от заданной глубины слоя; ориентировочно 25—45 мин.

Цементация в жидких средах имеет ряд преимуществ по сравнению с цементацией в твердом карбюризаторе: более высокая скорость процесса, лучшая точность регулировки, возможность термообработки сразу после цементации; весь процесс в три-четыре раза экономичнее.

1 2 3 4