Задача Классификация банковских операций
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-29Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Содержание:
Задача 1
Задача 2
1.Применение побочных продуктов промышленности для производства строительных материалов.
2.Основы и виды обработки стали давлением
3.Асфальтовые бетоны и растворы: исходные материалы, виды асфальтобетонов, свойства и применение
4.Что такое твёрдость металла? Изложите методы определения твёрдости металла по Бринеллю, Роквеллу
5.Углеродистые стали обыкновенного качества, их классификация по группам и маркировке
6.Малярные составы, применяемые для наружных работ: виды, свойства и применение
7.Газовая и электрическая сварка на строительной площадке (технология0
8.Химико- термическая обработка стали
Литература
Задача 1
1.Вычертите диаграмму состояния «железо-углерод ». Опишите превращения и постройте кривую нагревания в интервале температур от 0°С до 1600°С для сплава, содержащего 1,2%°С.
Решение.
Сплав содержаий 1,2%°С называется заэвтектойдной сталью.При охлаждении данного сплава при температуре около 1470°С(точка 1) из жидкости начинает выделяться аустенит. Состав жидкой фазы и аустенита изменяется вплоть до полной кристализации сплава при температурах солидус 1310°С(точка 2) 2) 2)Изменение состава жидкой фазы можно проследить по линии ликвидус АВС,а состав твёрдой фазы―аустенита―по линии солидус АНJE. Ниже температуры линии солидус весь сплов будет состоять из кристалов аустенита.
С понижением температуры аустенита, насыщенный углеродом, распадается, достигнув линии SE, с выделением цементита (вторичного). Это происходит при температуре около 880°С (точка 3). В диапазоне температур, отражённых на линиях SE и PSK(727°С), сплав состоит из двух фаз―аустенит и цементит (вторичного). При температуре 727°С (точка4) аустенит содержит 0,8%°С и начинает распадаться на феррит и цементит,образуя перлит. Таким образом, структура заэвтектойдных сталей состоит из перлита и цементита. Цементит обычно выделяется в виде сетки по границам бывшего зерна аустенита.
Кривая нагревания.
Ч, мин
Задача 2
2. При стандартном испытании материала на твёрдость по Бринеллю диаметр глубины отпечатка шарика оказался 0,53 мм. Определить твёрдость и высказать предположение о разновидности металла.
Решение:
При испытании на твердость по методу Бринелля в поверхность материала вдавливается твердосплавный шарик диаметром D
под действием нагрузки Р и после снятия нагрузки измеряется диаметр отпечатка d.
Число твердости по Бринеллю (НВ) подсчитывается как отношение нагрузки Р к площади поверхности сферического отпечатка М:
(
D
-√D2
- d2)]. По значительному диаметру отпечатка предположим, что испытывался сплав цветного металла. По таблице определяем величину нагрузки и диаметр шарика для испытания: Р = 625 Н, D = 2,5 мм, тогда НВ = 2 • 625 / [3,14 • 2,5(2,5 - √2,52 - 0,532)] = 2654 МПа. Через переводную формулу определяем предел прочности заданного сплава: σв = 0,36НВ = 0,36 • 2654 = 955 МПа. Такой предел прочности может быть у высокопрочных алюминиевых сплавов.
1.
Применение побочных продуктов промышленности для производства строительных материалов.
Для производства строительных материалов используют минеральные, гипсосодержащие шламы стекольного производства и карбонатные шламы химической подготовки воды предприятий энергетики. Условия нейтрализации кислых стоков на первых и строгое выдерживание технологических регламентов операций осветления воды и коагуляции осадка на вторых позволяет получать минеральные шламы с низкими показателями изменчивости химического состава и дисперсности.
Основными компонентами гипсосодержащих шламов стекольной промышленности являются двуводный гипс, фторид кальция и некоторые растворимые соли натрия и калия. Состав карбонатных шламов предприятий энергетики представлен, главным образом, карбонатом кальция и окислами железа.
Одним из перспективных направлений использования тонкодисперсных шламов является применение их в качестве активаторов твердения и наполнителей в производстве цементных и композиционных строительных растворов.
В результате применения шламов строительные предприятия не только получают высокие экономические эффекты за счёт низкой стоимости шлама, экономии цемента и повышения качества строительных растворов, но и способствуют значительному улучшению экологической обстановки вблизи предприятий стекольной промышленности и энергетических комплексов.
Опыты, проведённые на нескольких основных видах используемых в строительном производстве цементов, показали, что оптимальным количеством шлама является 10-15 % от массы вяжущего. В этом случае достигается повышение прочности цементных растворов на 20-25 %, что позволяет снижать расход вяжущего на 15-20 %.
Получены новые данные о влиянии карбонатных шламов на фазовый состав продуктов гидратации цементного камня. Установлено, что одним из основных механизмов действия является активация образования гидросиликатов кальция с различной структурой и степенью конденсации кремнекислородных мотивов, уплотняющих систему и способствующих повышению прочности. Получены экспериментальные данные о влиянии на прочность цементных композиций комплексных минеральных добавок на основе карбонатного шлама и кремнезёмсодержащих местных сырьевых
материалов (опока, трепел и др.). Это позволит значительно расширить область применения таких материалов в производстве не только строительных материалов, но и сухих смесей.
Добавка шлама должна вводиться в состав штукатурных или кладочных смесей в виде водного раствора заданной плотности на стадии приготовления суспензии из цемента и воды. Или в сухом виде в смеси с вяжущим в процессе приготовления сухой минеральной смеси.
При производстве цемента используется также зола тепловых электростанций, поскольку по химическому составу она близка некоторым цементам. Вместо глинистой составляющей можно использовать шлаки доменных печей. Правда, в последнее время количество шлаковых отходов уменьшается, поскольку в производстве чугуна применяют концентраты железных руд, которые содержат очень мало примесей. Но цементная промышленность с неменьшим успехом использует в качестве сырья медные и никелевые шлаки.
Ценным и весьма распространенным минеральным сырьем для производства строительных материалов являются горелые породы и отходы углеобогащения, а также вскрышные породы и отходы обогащения руд.
Производство вяжущих материалов относится к наиболее эффективным областям применения шлаков. Шлаковые вяжущие можно подразделить на следующие основные группы: шлакопортландцементы, сульфатно-шлаковые, известково-шлаковые, шлако-щелочные вяжущие.
Шлаки и золы можно рассматривать как в значительной мере подготовленное сырье. В их составе окись кальция (СаО) связана в различных химических соединениях, в том числе и в виде двухкальциевого силиката - одного из минералов цементного клинкера. Высокий уровень подготовки сырьевой смеси при применении шлаков и зол обеспечивает повышение производительности печей и экономии топлива. Замена глины доменным шлаком позволяет снизить на 20% содержание известкового компонента, уменьшить при сухом производстве клинкера удельный расход сырья и топлива на 10.. .15%, а также повысить производительность печей на 15%.
Применением маложелезистых шлаков - доменных и феррохромовых - и созданием восстановительных условий плавки получают в электропечах белые цементы. На основе феррохромовых шлаков окислением металлического хрома в расплаве можно получить клинкеры, при использовании которых цементы с ровной и стойкой окраской.
Сульфатно-шлаковые цементы - это гидравлические вяжущие вещества, получаемые совместным тонким измельчением доменных гранулированных шлаков и сульфатного возбудителя твердения - гипса или ангидрида с небольшой добавкой щелочного активизатора: извести, портландцемента или обожженного доломита. Наиболее широкое распространение из группы сульфатно-шлаковых получил гипсошлаковый цемент, содержащий 75...85% шлака, 10... 15% двуводного гипса или ангидрида, до2% окиси кальция или 5% портландцементного клинкера. Высокая активизация обеспечивается при использовании ангидрита, обожженного при температуре около 700° С, и высокоглиноземистых основных шлаков. Активность сульфатно-шлакового цемента существенно зависит от тонкости измельчения. Высокая удельная поверхность (4000...5000 см2/г) вяжущего достигается с помощью мокрого помола. При достаточно высокой тонкости измельчения в рациональном составе прочность сульфатно-шлакового цемента не уступает прочности портландцемента. Как и другие шлаковые вяжущие, сульфатно-шлаковый цемент имеет не большую теплоту гидратации - к 7 сут., что позволяет применять его при возведении массивных гидротехнических сооружений. Этому способствует также его высокая стойкость к воздействию мягких сульфатных вод. Химическая стойкость сульфатно-шлакового цемента выше, чем шлакопортландцемента, что делает его применение особенно целесообразным в различных агрессивных условиях.
Известково-шлаковые и известково-зольные цементы - это гидравлические вяжущие вещества, получаемые совместным помолом доменного гранулированного шлака или золы уноса ТЭС и извести. Их применяют для приготовления строительных растворов марок не более М 200. Для регулирования сроков схватывания и улучшения других свойств этих, вяжущих при изготовлении их вводится до 5% гипсового камня. Содержание извести составляет 10%...30%.
Известково-шлаковые и зольные цементы по прочности уступают сульфатно-шлаковым. Их марки: 50, 100, 150 и 200. Начало схватывания должно наступать не ранее чем через 25 мин., а конец - не позднее чем через 24 ч. после начала затворения. При снижении температуры, особенно после 10° С, нарастание прочности резко замедляется и, наоборот, повышение температуры при достаточной влажности среды способствует интенсивному твердению. Твердение на воздухе возможно лишь при после достаточного продолжительного твердения (15...30 сут.) во влажных условиях. Для этих цементов характерна низкая морозостойкость, высокая стойкость в агрессивных водах и малая экзотермия.
Шлакощелочные вяжущие состоят из тонкоизмельченного гранулированного шлака (удельная поверхность≥3000 см2/г) и щелочного компонента - соединений щелочных металлов натрия или калия.
Для получения шлакощелочного вяжущего приемлемы гранулированные шлаки с различным минералогическим составом. Решающим условием их активности является содержание стекловидной фазы, способной взаимодействовать со щелочами. Свойства шлакощелочного вяжущего зависят от вида, минералогического состава шлака, тонкости его помола, вида и концентрации его раствора щелочного компонента. При удельной поверхности шлака 3000...3500см2/г количество воды для образования теста нормальной густоты составляет 20.. .30% массы вяжущего. Прочность шлакощелочного вяжущего при испытании образцов из теста нормальной густоты составляет 30... 150 МПа. Для них характерен интенсивный рост прочности как в течении первого месяца, так и в последующие сроки твердения. Так, если прочность портландцемента через 3 мес. твердения в оптимальных условиях превышает марочную примерно в 1,2 раза, то шлакощелочного вяжущего в 1,5 раза. При тепловлажностной обработке процесс твердения ускоряется также интенсивнее, чем при твердении портландцемента. При обычных режимах пропаривания, принятых в технологии сборного железобетона, в течение 28 сут. достигается 90.. .120% марочной прочности.
Щелочные компоненты, входящие в состав вяжущего, выполняют роль противоморозной добавки, поэтому шлакощелочные вяжущие достаточно интенсивно твердеют при отрицательных температурах.
Шлаковые и зольные отходы представляют богатейшую сырьевую базу для производства как тяжелых, так и легких пористых заполнителей бетона. Основными видами заполнителей на основе металлургических шлаков являются шлаковый щебень и шлаковая пемза.
Из топливных шлаков и зол изготавливают пористые заполнители, в том числе аглопорит, зольный гравий, глинозольный керамзит.
К эффективным видам тяжелых заполнителей бетона, не уступающим по физико-механическим свойствам продукта дробления плотных природных каменных материалов, относится литой шлаковый щебень. При производстве этого материала литой огненно-жидкий шлак из шлаковозных ковшей сливается слоями толщиной 200.. .500 мм на специальные литейные площадки или в тарпециевидные ямы-траншеи. При выдерживании в течение 2.. .3 ч. на открытом воздухе температура расплава в слое снижается до 800° С, и шлак кристаллизуется. Затем он охлаждается водой, что приводит к развитию в слое шлака многочисленных трещин. Шлаковые массивы на литейных площадках или в траншеях разрабатываются эскаваторами с последующим дроблением.
Литой шлаковый щебень характеризуется высокими морозо- и жаростойкостью, а также сопротивлением истиранию. Стоимость его в 3.. .4 раза ниже, чем щебня из природного камня.
Шлаковая пемза (тормозит) - одно из наиболее эффективных видов искусственных пористых заполнителей. Ее получаю поризацией шлаковых расплавов в результате их быстрого охлаждения водой, воздухом или паром, а также воздействием минеральных газообразователей. Из технологических способов получения шлаковой пемзы наиболее часто применяются бассейновый, струйный и гидроэкранный способы.
Топливные шлаки и золы являются лучшим сырьем для производства искусственного пористого заполнителя - аглопорита. Это обусловлено, во-первых, способностью золошлакового сырья так же, как глинистых пород и других алюмосиликатных материалов, спекаться на решетках агломерационных машин, во-вторых, содержанием в нем остатка топлива, достаточных для процесса агломерации. При использовании обычной технологии аглопорит получают в виде щебня из песка. Из зол ТЭС можно получать и аглопоритовый гравий, имеющий высокие технико-экономические показатели. Главная особенность технологии аглопоритового гравия в том, что в результате агломерации сырья образуется не спекшийся корж, а обожженные гранулы. Сущность технологии производства аглопоритового гравия заключается в получении сырцовых зольных гранул крупностью 10...20 мм, укладке их на колосники ленточной агломерационной машины слоем толщиной 200.. .300 мм и термической обработке.
Аглопоритовый гравий имеет плотную поверхностную оболочку и поэтому при практически равной объемной массе со щебнем отличается от него более высокой прочностью и меньшим водопоглощением. Расчеты что замена 1 млн. м3 привозного природного щебня аглопоритовым гравием из золы ТЭС лишь за счет сокращения транспортных расходов при перевозках на расстояние 500.. .1000 км дает экономии 2 млн. рублей. Применение аглопорита на основе зол и шлаков ТЭС позволяет получать легкие бетоны марок 50.. .4000 с объемной массой от 900 до 1800 кг/м3 при расходе цемента от 200 до 400 кг/м3.
Зольный гравий получают гранулированием подготовленной золошлаковой смеси или золы-уноса ТЭС с последующим спеканием и вспучиванием во вращающейся печи при температуре 1150... 1250° С. На зольном гравии получают легкие бетоны с такими же примерно показателями, как и при использовании аглопоритного гравия. При производстве зольного гравия эффективны лишь вспучивающие золы ТЭС с содержанием топливных остатков не более 10%.
Глинозольный керамзит - продукт вспучивания и спекания во вращающейся печи гранул, сформированных из смеси глин и золошлаковых отходов ТЭС. Зола может составлять от 30 до 80% всей массы сырья. Введение глинистого компонента улучшает формовочные свойства шихты, способствует выгоранию остатков угля в золе, что позволяет использовать золы с повышенным содержанием несгоревшего топлива. Объемная масса глинозольного керамзита составляет 400..6000 кг/м3, а прочность при сдавливании в стальном цилиндре 3,4...5 МПа. Главные преимущества производства глинозольного керамзита по сравнению с аглопоритом и зольным гравием - возможность использования золы ТЭС из отвалов во влажном состоянии без использования сушильных и помольных агрегатов и более простой способ формирования гранул.
Скальные вскрышные породы железнорудных месторождений используются в качестве заполнителей особо тяжёлых и гидратных бетонов. Эти породы содержат окислы железа Fе203, окись кремния SiO2, двуокись титана, окись кальция, окись магния, окись марганца, пятиокиси фосфора и др. Названия пород - магнетит, лимонит и гематит. Они обладают высокой плотностью. Плотность особо тяжёлых бетонов на лимонитовом щебне и песке 2,3.. .3 т/м3 ; на магнетитовом щебне и песке - 2,8.. .4 т/м3.
Гидратные бетоны имеют повышенное содержание химически связанной воды, создающей лучшую защиту от нейтронного потока. Для их приготовления используют глинозёмистый цемент, а в качестве заполнителя - лимонит.
К основным направлениям переработки металлургических и топливных шлаков, а также зол наряду с производством вяжущих, заполнителей и бетонов на их основе относится получение шлаковой ваты, литых материалов и шлакоситталов, зольной керамики и силикатного кирпича.
Шлаковая вата - разновидность минеральной ваты, занимающей ведущее место среди теплоизоляционных материалов, как по объему выпуска, так и по строительно-техическим свойствам. В производстве минеральной ваты доменные шлаки нашли наибольшее применение. Использование здесь шлака вместо природного сырья дает экономию до 150 грн. на 1 т. Для получения минеральной ваты наряду с доменными применяются также ваграночные, мартеновские шлаки и шлаки цветной металлургии.
Из расплава металлургических и топливных шлаков отливают
разнообразные изделия: камни для мощения дорог и полов промышленныхзданий, тюбинги, бордюрный камень, противокоррозионные плитки, трубы.
Изготовление шлакового литья началось одновременно с внедрением в металлургию доменного процесса. Литые изделия из шлакового расплава
экономически более выгодны по сравнению с каменным литьем, приближаясь к нему по механическим свойствам. Объемная масса плотных литых изделий из шлака достигает 3000 кг/м3, предел прочности на сжатие 500 МПа.
Шлакоситаллы - разновидность стеклокристаллических материалов, получаемых направленной кристаллизацией стекол. В отличие от других ситаллов сырьевыми материалами для них служат шлаки черной и цветной металлургии, а также золы сжигания каменного угля. Они широко применяются в строительстве как конструкционные и отделочные материалы, обладающие высокой прочностью. Производство шлакоситаллов заключается в варке шлаковых стекол, формировании из них изделий и последующей их кристаллизации. Шихта для получения стекол состоит из шлака, песка, щелочесодержащих и других добавок. Наиболее эффективно использование огненно-жидких металлургических шлаков, что экономит до 30.. .40% всего тепла, затрачиваемого на варку.
Плитами листового шлакосситалла облицовывают цоколи и фасады зданий, отделывают внутренние стены и перегородки, выполняют из них ограждения балконов и кровли. Шлакостиалл - эффективный материал для ступеней, подоконников и других конструктивных элементов зданий. Высокая износостойкость и химическая стойкость позволяют успешно применять шлакоситаллы для защиты строительных конструкций и аппаратуры в химической, горнорудной и других отраслях промышленности.
Золошлаковые отходы ТЭС могут служить отощающими топливосодержащими добавками в производстве керамических изделий на основе глинистых пород, а также основным сырьем для изготовления зольной керамики. Наиболее широко применяют топливные золы и шлаки как добавки при производстве стеновых керамических изделий. Для изготовления полнотелого и пустотелого кирпича и керамических камней в первую очередь рекомендуется использовать легкоплавкие золы с температурой размягчения до 1200° С. Золы и шлаки, содержащие до 10% топлива, применяют как отощающие, а 10% и более – как топливосодержащие добавки. В последнем случае можно существенно сократить или исключить введение в шихту технологического топлива.
Разработан ряд технологических способов получения зольной керамики, где золошлаковые отходы ТЭС являются уже не добавочным материалом, а основным сырьевым компонентом. Так, при обычном оборудовании кирпичных заводов может быть изготовлен зольный кирпич из массы, включающей золу, шлак и натриевое жидкое стекло в количестве 3% по объему. Последнее выполняет роль пластификатора, обеспечивая получение изделий с минимальной влажностью, что исключает необходимость сушки сырца.
Зольную керамику выпускают в виде прессованных изделий из массы, включающей 60.. .80% золы-уноса, 10...20% глины и друге добавки. Изделия поступают на сушку и обжиг. Зольная керамика может служить не только стеновым материалом, обладающим стабильной прочностью и высокой морозостойкостью. Она характеризуется высокой кислотостойкостью и низкой истераемостью, что позволяет изготавливать из нее тротуарные и дорожные плиты и изделия, обладающие высокой долговечностью.
В производстве силикатного кирпича зола ТЭС используется как компонент вяжущего или заполнителя. В первом случае расход ее достигает 500 кг., во втором - 1,5...3,5 т. на 1 тыс. шт. кирпича. При введении угольной золы расход извести снижается на 10.. .50%, а сланцевые золы с содержанием СаО+МgO до 40.. .50% могут полностью заменить известь в силикатной массе. Зола в известково-зольном вяжущем является не только активной кремнеземистой добавкой, но и способствует пластификации смеси и повышению в 1,3... 1,5 раза прочности сырца, что особенно важно для обеспечения нормальной работы автоматов-укладчиков.
2. Основы и виды обработки стали давлением.
Обработка давлением основана на пластических свойствах металлов и сплавов. При обработке давлением на заготовку действуют внешние активные силы. Внешние силы уравновешиваются внутренними усилиями, интенсивность этих усилий называют напряжениями. Основными факторами, определяющими пластичность металла при обработке давлением, являются его химический состав и структура, температура и скорость обработки, а также схема напряженного состояния. Каждый метод обработки давлением сопровождается действием растягивающих и сжимающих напряжений. При этом большая склонность к пластической деформации проявляется в тех процессах, где растяжение играет меньшую роль.
Пластическое деформирование сопровождается упрочнением, повышающим сопротивление металлов пластической деформации. Характеристикой сопротивления деформированию является предел текучести.
Температура металла определяет характер пластического деформирования металла. Если она ниже температуры рекристаллизации, то обработка давлением считается холодной, а выше-горячей.
При холодной обработке зерна металлов вытягиваются в направлении деформации растяжения, что приводит к уменьшению их размеров в направлении деформации сжатия. Металл приобретает волокнистую структуру, становится анизотропным. Так, с помощью обработки давлением возможно управлять расположением волокон в изделии в соответствии с его условиями эксплуатации.
Металлы и сплавы при холодном деформировании помимо упрочнения изменяют электропроводность, коррозионную стойкость и другие свойства.
И при горячей обработке давлением макроструктура материала может иметь волокнистое строение за счет нерастворимых включений, которые вытягиваются в направлении деформации растяжения. Свойства металлов при горячей обработке изменяются: разрушается литая структура, а рекристаллизация дает равноосные зерна малых размеров; металл уплотняется вследствие заварки пустот; прочностные и пластические свойства повышаются.Виды обработки стали давлением: прокатка, волочение, прессование, штамповка и ковка.
Прокатка - процесс, при котором слиток под действием сил трения втягивается в зазор между вращающимися валками прокатного стана и пластически деформируется ими с уменьшением сечения. Основные виды прокатки: продольная, поперечная, поперечно-винтовая. Прокатка производится на прокатных станах. Прокатным станом называется комплекс машин и агрегатов, предна значенных для осуществления пластической деформации металла в валках (собственно прокатки), дальнейшей его отделки (правки, резки и пр.) и транспортирования.
Валки, являясь основным рабочим инструментом стана, выполняют главную операцию прокатки — деформируют (обжимают) металл и придают ему заданную форму поперечного сечения. Валки могут иметь гладкую цилиндрическую поверхность в рабочей части; в этом случае они используются для прокатки листов. Для производства профилей (квадрат, уголок и др.) применяют калиброванные или сортовые валки, у которых на рабочей части (бочке) протачиваются углубления — ручьи в соответствии с формой прокатываемых изделий. Валки изготовляют из различных материалов: углеродистых сталей и чугунов, литейных и деформируемых высокопрочных сталей, чугунов повышенной прочности, легированных чугунов, легированных сталей, металлокерамических (твердых) сплавов.
Волочение — процесс протягивания заготовки через постепенно сужающееся отверстие в инструменте, называемом волокой. При этом поперечное сечение заготовки уменьшается, а ее длина увеличивается. Волочение выполняют в холодном состоянии. Исходным материалом для волочения являются горячекатаный сортовой прокат (круглый, квадратный, шестигранный и др.), проволока, трубы из стали, цветных металлов и сплавов. Волочение применяют для получения проволоки диаметром 10— 0,002 мм, тонкостенных труб, фасонных профилей, а также для калибровки, т. е. придания точных размеров и высокого качества поверхности изделия. Разрезкой фасонных профилей получают готовые детали — шпонки, направляющие и т. д.
В зависимости от назначения волочильные станы разделяют по способу осуществления тяги на барабанные, цепные и гидравлические.
Для производства прутков, профилей и труб также применяется одна из разновидностей обработки металлов давлением — прессование. Этот процесс является единственным для обработки специальных сталей, цветных металлов и сплавов с низкой пластичностью, а для целого ряда профилей оказывается более экономичным, чем прокатка. Помимо этого прессованием получают изделия очень сложной формы в поперечном сечении, что невозможно при использовании других способов обработки пластической деформации. Различают прессование: прямое, обратное, совмещенное с прошивкой для труб, профилей переменного сечения, с противодавлением, вакуумное и др. При прямом методе прессования нагретая заготовка закладывается в контейнер пресса. С правой стороны контейнера
расположены матрицедержатель и закрепленная в нем матрица, с левой-пуансон с пресс-шайбой. При сжатии металл заготовки пластически деформируется и течет через выходное отверстие матрицы. В конце хода пуансона в контейнере остается часть металла, называемая пресс-остатком.
При обратном методе прессования в контейнер входит полый пуансон с матрицей на конце. При движении пуансона матрица, воздействуя на металл заготовки, приводит его в пластическое состояние. Металл вытекает через отверстие матрицы в обратном направлении. В прямом направлении путь металлу закрыт заглушкой в матрицедержателе. Прессование обратным методом характеризуется меньшими отходами и усилиями прессования.
Прессованием обрабатывают углеродистые и легированные стали; медные, алюминиевые, магниевые, цинковые, никелевые и титановые сплавы. Исходными являются литые или прокатанные заготовки.
Прессование позволяет получать путем смены матриц большое разнообразие профилей. При этом значительно улучшаются свойства металлов готовых изделий за счет уплотнения. Прессованные профили из алюминия, магния и их сплавов являются готовыми изделиями. Точность прессованных профилей более высокая, чем прокатанных.
Недостатки прессования: значительные потери на отходы, неравномерность механических свойств по длине и сечению изделия.
Ковкой называют процесс горячей обработки давлением, при котором путем многократного действия универсального подкладного инструмента или бойков металл заготовки пластически деформируется, постепенно приобретая заданные форму, размеры и свойства.
Ковкой получают поковки с массой от десятков граммов до сотен тонн для изготовления деталей машин резанием. Мелкие поковки с массой менее 50 кг и средние поковки с массой 50-400 кг в единичном и мелкосерийном производствах выполняют ковкой, поскольку их изготовление штамповкой экономически нецелесообразно из-за высокой стоимости и длительности
изготовления штампов. Для изготовления поковок используют слитки, блюмы и сортовой прокат.
Различают ковку ручную, применяемую иногда при мелких ремонтных работах и выполняемую с помощью наковальни и кувалды, и машинную, осуществляемую с помощью молотов и прессов.
Основные операции ковки - осадка, протяжка, пробивка, прошивка, гибка, скручивание, отрубка и кузнечная сварка.
Объемная штамповка — придание заготовке заданной формы и размеров путем заполнения материалом рабочей полости штампа. Полость штампа, которую заполняет металл при штамповке, называют ручьем.
Объемная штамповка наиболее эффективна при крупносерийном и массовом изготовлении поковок. По сравнению с ковкой штамповка позволяет получать с большей производительностью и меньшим расходом металла поковки более сложной формы и с лучшим качеством поверхности. Припуски и допуски на штампованные поковки в 2—4 раза меньше, чем на кованые. Обычно масса штампованных поковок не превышает 300 кг, в отдельных случаях штампуют поковки массой до 5 т.
По способу изготовления поковок горячую объемную штамповку разделяют на штамповку в открытых штампах и штамповку в закрытых штампах.
Открытыми называют штампы, в которых вдоль всего внешнего контура штамповочного ручья в плоскости разъема сделана заусенечная канавка. Она имеет при штамповке следующее назначение: во-первых, в нее вытекает
избыточный объем металла заготовки; во-вторых, при соударении верхней и нижней половин штампа заусенец, находящийся в канавке, предохраняет их от жесткого удара, что способствует продлению срока службы штампа; в-третьих, мостик заусенечной канавки в виде узкой щели создает в конце штамповки большое сопротивление течению металла, чем способствует лучшему заполнению ручья штампа. Этому же способствует и быстрое остывание заусенца.
Закрытыми называют штампы, в которых металл заготовки деформируется в замкнутой полости. Штамповку в них выполняют без заусенца. Для штамповки в таких штампах характерны следующие особенности: заготовка должна быть достаточно точной по объему, поскольку заусенец не предусматривается; макроструктура поковок весьма благоприятна, так как процесс формирования поковки в полости штампа протекает так, что волокна обтекают ее контур и после нигде не перерезаются. Расход металла при штамповке в закрытых штампах меньше, чем в открытых.
Для штамповки используют сортовой и периодический прокат, заготовки, подготовленные вальцовкой или ковкой.
Холодная штамповка - это процесс формообразования поковок или готовых изделий в штампах при комнатной температуре. Штампованные при нормальной температуре детали характеризуются отсутствием пористости металла, ориентированными волокнами и вследствие этого высокой усталостной прочностью. Это может привести к уменьшению размеров деталей и снижению их металлоемкости. Холодная листовая штамповка является прогрессивным высокопроизводительным процессом. Толщина листовой заготовки при этом виде обработки не более 6……10мм, большие толщины штампуются обычно в горячем состоянии. Листовой штамповкой изготавливают точные детали сложной формы с тонкими стенками.
Операции холодной листовой штамповки: резка, вырубка и пробивка, раскрой полосы, гибка, вытяжка, отбортовка, рельефная формовка. Холодная штамповка достигла большого совершенства. Ею можно получать поковки (точнее — готовые детали), не требующие дальнейшей механической обработки. Достигаемая точность 6... 10 квалитеты, шероховатость поверхности до Ка = 0,16...0,04 мкм.
3. Асфальтовые бетоны и растворы: исходные материалы, виды асфальтобетонов, свойства и применение.
Асфальтобетон представляет собой искусственный каменный материал конгломератного строения. Его получают в результате затвердевания рационально подобранной и изготовленной смеси нефтяного битума с тонкомолотыми минеральными порошками (известняка, доломита, мела, асбеста, шлака), песка, щебня или гравия.
Мелким заполнителем служат чистые природные и искусственные пески с содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3% по массе.
Крупный заполнитель - щебень изготавливают из прочных и морозостойких изверженных, осадочных и метаморфических пород, а также из металлургических шлаков. Из осадочных предпочитают карбонатные породы (известняки, доломиты), хорошо сцепляющиеся с битумом. Щебень должен выдерживать без разрушения не менее 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания.
Технические свойства асфальтобетонного покрытия изменяются в зависимости от температуры. При обычной температуре (20...25°С) оно имеет упругопластичные свойства, при повышенных— вязкопластичные, а при пониженных температурах становится хрупким.
Для асфальтобетонного покрытия большое значение имеют прочностные свойства, т. е. способность при разных температурах сопротивляться внутренним напряжениям без нарушения структуры. Механическую прочность асфальтобетонного покрытия условно характеризуют пределом прочности при сжатии стандартных образцов, испытанных при заданных температуре и скорости приложения нагрузки. При одноосном сжатии
предел прочности асфальтобетона определяют на цилиндрических образцах размерами — по диаметру и высоте 50,5 или 71,4 мм (в зависимости от крупности минерального заполнителя). Испытания проводят при температурах 20, 50, 0°С и при скорости приложения нагрузки, равной 3 мм/мин.
При температуре 20°С предел прочности при сжатии асфальтобетона составляет около 2,5 МПа, а при растяжении — в 6 ... 8 раз меньше. С понижением температуры сопротивление сжатию резко возрастает (до 15,0 ...20,0 МПа при —15°С), а с повышением, наоборот, падает до 1,0... 1,2 МПа (при 50°С).
Важной характеристикой свойств асфальтобетонного покрытия является сопротивление его растягивающим усилиям. В связи с этим цилиндрические образцы испытывают на сжатие по образующей. При таком расположении образца в процессе сжатия асфальтобетон испытывает растягивающие напряжения.
Прочность асфальтобетонного покрытия условных показателях зависит от качества и количества асфальтового вяжущего вещества, качества и количества минеральной смеси, технологии уплотнения, температуры, скорости деформирования.
Отличительной особенностью асфальтобетонного покрытия является его способность к вязкому сопротивлению ударным воздействиям и износу. Износ асфальтобетонного покрытия дорожных конструкций происходит в основном в результате сил трения от колес проходящего транспорта. Поэтому износостойкость асфальтобетона будет тем выше, чем более твердые минеральные материалы были использованы для его приготовления и чем лучше они сцепляются с битумом.
Износостойкость характеризуют потерей в массе асфальтобетона с 1 см2 поверхности истирания и определяют по разнице масс образца до и после истирания. Более высокую износостойкость проявляют образцы с минеральными материалами (щебень и песок) из прочных и твердых пород.
Горячий асфальтовый бетон в период его эксплуатации в условиях движения городского транспорта изнашивается в пределах от 0,2... 1,5 мм в год.
По максимальной крупности зёрен минерального материала асфальтобетон делят на: крупнозернистый с небольшим размером зёрен 40 мм, среднезернистый - 25 мм, мелкозернистый - 15 мм и песчаный - 5 мм.
Крупнозернистый асфальтобетон используют для устройства нижнего слоя дорожного покрытия; среднезернистый — для устройства однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойных покрытий; мелкозернистый, обладающий достаточно высокой сопротивляемостью механическим и атмосферным воздействиям, — для устройства покрытий с интенсивным движением и для верхнего слоя двухслойных покрытий; песчаный, обладающий повышенной пластичностью, — для покрытия полов в цехах промышленных зданий, тротуаров и покрытий дорог с легким движением.
4. Что такое твёрдость металла? Изложите методы определения твёрдости металла по Бринеллю, Роквеллу.
Твердость — это свойство материала оказывать сопротивление контактной деформации или хрупкому разрушению при внедрении индентора в его поверхность. Испытания на твердость — самый доступный и распространенный вид механических испытаний. Наибольшее применение в технике получили статические методы испытания на твердость при вдавливании индентора: метод Бринелля, метод Виккерса и метод Роквелла.
под действием нагрузки Р и после снятия нагрузки измеряется диаметр отпечатка d. Число твердости по Бринеллю (ИВ) подсчитывается как отношение нагрузки Р к площади поверхности сферического отпечатка М:
НВ = Р / М = 2Р / {πD2[1-√1-(d / D2)]}.
Метод Бринелля не рекомендуется применять для материалов с твердостью более 450 НВ, так как стальной шарик может заметно деформироваться, что внесет погрешность в результаты испытаний.
При испытании на твердость по методу Роквелла в поверхность материала вдавливается алмазный конус с углом при вершине 120° или стальной шарик диаметром 1,588 мм. Однако, согласно этому методу, за условную меру твердости принимается глубина отпечатка. Вначале прикладывается предварительная нагрузка Р0, под действием которой индентор вдавливается на глубину h0. Затем прикладывается основная нагрузка Р1 под действием которой индентор вдавливается на глубину h
1
. После этого снимают нагрузку Р1 но оставляют предварительную нагрузку Р0. При этом под действием упругой деформации индентор поднимается вверх, но не достигает уровня h0. Разность (h - h0) зависит от твердости материала; чем тверже материал, тем меньше эта разность. Глубина отпечатка измеряется индикатором часового типа с ценой деления 0,002 мм. При испытании мягких металлов методом Роквелла в качестве индентора применяется стальной шарик. Последовательность операций такая же, как и при испытании алмазным конусом. Число твердости, определенное методом Роквелла, обозначается символом HR, Однако в зависимости от формы индентора и значений нагрузок вдавливания к этому символу добавляется буква А, или С, или В, обозначающая соответствующую шкалу измерений.
5. Углеродистые стали обыкновенного качества, их классификация по группам и маркировке.
Марки углеродистой стали обыкновенного качества обозначаются буквами и цифрами, например СтО, ..., Ст6. Буквы Ст обозначают сталь, цифры от 0 до 6 — условный номер марки в зависимости от химического состава и
механических свойств. Чем больше число, тем больше содержание углерода в стали, выше прочность и ниже пластичность.
В зависимости от гарантируемых химического состава и свойств углеродистые стали обыкновенного качества делят на три группы А, Б, В (группа А в марке стали не указывается). Сталь группы А имеет гарантированные механические свойства и не подвергается горячей обработке. Для стали группы Б гарантируется химический состав; сталь подвергается обработке давлением; для стали группы В — химический состав и механические свойства; используется для сварных конструкций.
Степень раскисления обозначается индексами, стоящими справа от номера марки: кп—кипящая, пс— полуспокойная, сп — спокойная. Например, сталь Ст1кп — сталь группы А, кипящая; БСтЗсп — сталь группы Б, спокойная; ВСт6пс — сталь группы В, полуспокойная и т.д.
6. Малярные составы, применяемые для наружных работ: виды, свойства и применение.
Малярные составы содержат- связующую основу, наполнители, растворители, пигменты. Для того чтобы краска быстрее сохла, имела водоотталкивающие свойства и хорошие декоративные свойства, в ее состав вносят сиккативы, разжижители или разбавители, гидрофобизаторы.
Лаки — это растворы пленкообразующих веществ, которые, высыхая, превращаются на обработанной поверхности в жесткую пленку (бесцветную или цветную). Их применяют для защиты покрытий от различного рода внешних воздействий.
Лаки подразделяются на несколько видов: масляные, спиртовые, битумные, алкидные, алкидно-карбамидпые, нитратцеллюлозные, полиэфирные, полиуретановые, эпоксидные, нефтеполимерные.
Масляные лаки — это составы разведенных в органических растворителях продуктов взаимодействия растительных масел с природными или синтетическими смолами. При высыхании образуют прозрачные желтоватые пленки.
Эмали представляют собой смесь цветного пигмента с лаками.
Эмаль ПФ-133 (пентафталевая) используется для окрашивания огрунтованных или металлических конструкций в 2 слоя. Выпускается 15 цветов. Перед применением разбавляется сольвентом, ксилолом и пр. Время высыхания — 2 часа, срок хранения — 5 лет.
Эмаль ПФ-115 применяется при окраске металлических, деревянных и прочих конструкций, подверженных атмосферным воздействиям. Производится 24 цветов. Перед употреблением разбавляется уайтспиритом, скипидаром или их смесью (1 : 1). Наносится в 2 слоя. Время высыхания — 8-24 часа, срок хранения — 12 месяцев.
Эмаль ПФ-14 (белая) выпускается специально для окраски вертикальных поверхностей (дверей, окон). Наносится кистью или валиком, не течет, быстро сохнет.
Краски — это растворы пигментов и наполнителей в масле, олифе, эмульсии. Используются для наружных и внутренних работ, разводятся олифой. Применяются для окраски деревянных, металлических и других конструкций. В зависимости от связующего краски бывают следующих марок:
— МА-021 — на натуральной олифе;
— МА-025 — на комбинированной олифе;
— ГФ-023 — на глифталевой олифе;
— ПФ-024― на пентофталевой олифе.
7. Газовая и электрическая сварка на строительной площадке (технология).
При электрической дуговой сварке покрытым или вольфрамовым электродом нагрев и плавление металла производится дуговым разрядом, возникающим между электродом и свариваемым изделием. Энергию для образования и поддержания дугового разряда получают от источников питания постоянного и переменного тока. Электрод закрепляется в электрододержателе, который с источником питания соединяется сварочным проводом. Для получения электрического разряда необходимо наличие электрической цепи. Поэтому источник питания кроме электрододержателя соединен еще со свариваемым изделием. Практически это оформляется в виде сварочного поста, в который входит источник питания, электрические провода, электрододержатель, устройства для присоединения сварочного провода к источнику питания и свариваемому изделию, устройства для соединения между собой отрезков сварочного провода, щиток и инструмент сварщика, сборочно-сварочные приспособления. При сварке на строительно-монтажной площадке используются передвижные посты.
Каждый сварщик должен иметь удобный и надежный в эксплуатации инструмент и приспособления. На сварочной посту необходимо иметь электрододержатель, соединительные муфты и соединители, клемму заземления, шаблон для проверки размеров разделки и готового шва, молоток, щетку, зубило, личное клеймо сварщика для клеймения заваренных швов. Электрододержатель служит для закрепления электрода и подвода к нему электрического тока от источника питания. Он должен позволять быстро и прочно закреплять электрод под требуемым для сварки углом и с хорошим контактом, обеспечивать быструю смену электрода без соприкасания с токоведущими и нагретыми деталями и надежный подвод тока. В настоящее время применяют электрододержатели самых различных конструкций. Для меньшей утомляемости сварщика и обеспечения маневренности манипулирования электродом во время сварки к электрододержателю крепится отрезок более гибкого сварочного провода длиной 1 —1,5 м, к другому концу которого присоединяется обычный сварочный провод. Когда сварочная цепь состоит из нескольких отрезков сварочного провода, то для их соединения рекомендуется применять быстроразъемные муфты или специальные соединители. Муфта состоит из двух половинок. К одному концу каждой половинки наглухо крепится конец отрезка сварочного провода. Два других конца половинок присоединяются друг к другу с помощью быстроразъемного устройства. Если разъединение отрезков провода не требуется, используют специальные соединители. Клеммы заземления служат для надежного крепления обратного провода сварочной цепи к свариваемому изделию.
Для электросварщиков ручной сварки покрытыми электродами выпускают специальные наборы инструмента ЭНИ-300. В набор входит электрододержатель с отрезком сварочного провода длиной 3 м и сечением 50 мм2, соединительная муфта, клемма заземления, щетка-зубило, светофильтр, светлое защитное стекло, клеймо, молоток, запасные части к электрододержателю, плоскогубцы, отвертка и разводной ключ. Инструмент уложен и закреплен в малогабаритном легком металлическом чемодане.
В сварочный пост газосварщика входят: ацетиленовый генератор для получения ацетилена из карбида кальция или ацетиленовый баллон с редуктором, кислородный баллон с редуктором (при централизованной подаче кислорода и горючих газов но трубопроводам надобность в постовых ацетиленовых генераторах, ацетиленовых и кислородных баллонах на рабочих местах отпадает); резиновые рукава для подачи кислорода и ацетилена в горелку; сварочные горелки с набором наконечников; присадочная проволока; принадлежности для сварки: очки с темными стеклами для защиты глаз от сварочного пламени, набор ключей, молоток, зубило, стальная щетка, флюсы, если они требуются для сварки данного металла. Стационарный сварочный пост оборудуется также средствами пожаротушения — ящиком с песком, огнетушителем, лопатой, ведром.
8. Химико-термическая обработка стали.
Химико-термической обработкой (ХТО) называется процесс изменения химического состава, микроструктуры и свойств поверхностных слоев деталей. Изменение химического состава поверхностных слоев достигается в результате их взаимодействия с окружающей средой, твердой, жидкой или газообразной, в которой осуществляют нагрев. Основные параметры ХТО — температура нагрева и продолжительность выдержки. Основные процессы любого вида ХТО: диссоциация— абсорбция—диффузия. Диссоциация — получение насыщающего элемента в более активном, атомарном состоянии. Абсорбция — захват поверхностью детали атомов насыщающего элемента. Диффузия — перемещение захваченного поверхностью атома в глубь изделия. Скорости всех трех процессов обязательно должны быть согласованы. Для абсорбции и диффузии необходимо, чтобы насыщающий элемент взаимодействовал с основным металлом, образуя твердые растворы или химические соединения. Если основной металл и насыщающий элемент образуют механические смеси, то химико-термическая обработка невозможна.
Диффузионные процессы протекают легче при образовании твердых растворов внедрения (азот, углерод) по сравнению с твердыми растворами замещения. Это объясняется чем, что при образовании твердых растворов замещения чужеродный атом занимает либо вакансии, имеющиеся всегда в реальных металлах, либо место атома металла-растворителя. В последнем случае необходимо, чтобы основной атом был смещен из своего равновес-ного положения и стал бы дислоцированным. Химико-термическая обработка является основным способом поверхностного упрочнения деталей. Кроме того, поверхностная прочность увеличивается при закалке деталей ТВЧ и при обработке поверхности деталей дробью или накаткой роликами.
Основными видами химико-термической обработки являются цементация (науглероживание), азотирование, цианирование (совместное насыщение углеродом и азотом) и диффузионная металлизация (насыщение поверхности алюминием, кремнием и т. д.).
Цементацией (науглероживанием) называется ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагревании в карбюризаторе. Как правило, цементацию проводят при температурах выше точки Асз (930—950 °С), когда устойчив аустенит, растворяющий углерод в больших количествах.
Для цементации используют низкоуглеродистые (0,1—0,18% С), чаще легированные стали (15Х, 18ХГТ, 20ХНМ, 15ХГН2ТА и др.). Детали поступают на цементацию после механической обработки с припуском на шлифование (50— 100 мкм). Во многих случаях цементации подвергают только часть детали: тогда участки, не подлежащие упрочнению, защищают тонким слоем малопористой меди (0,02—0,05 мм), которую наносят электролитическим способом, или изолируют специальными обмазками.
Цементованный слой имеет переменную концентрацию углерода по толщине, убывающую от поверхности к сердцевине детали. В связи с этим в структуре цементованного слоя можно различить (от поверхности к сердцевине) три зоны: заэвтектоидную, состоящую из перлита и вторичного цементита, образующего сетку по бывшему зерну аустенита; эвтектоидную, состоящую из пластинчатого перлита; доэвтектоидную — из перлита и феррита. Количество феррита в этой зоне непрерывно возрастае.
При высокой концентрации углерода (более 1,2―1,3%) на поверхности слоя образуется грубая цементитная сетка или цементит выделяется в виде игл, что отрицательно сказывается на прочности диффузионного слоя.
Основные виды цементита―твёрдая и газовая. Газовая цементация является более совершеннымтехнологическим процессом, чем твёрдая. Она имеет ряд преимуществ по сравнению цементацией в твёрдом карбюризаторе. Вслучае газовой цементации можно получить заданную концентрацию углерода в слое; сокращается длительность процесса; обеспечивается возможность полной механизации и автоматизации процесса; значительно упрощается постедующая термическая обработка деталей,так как закалку можно проводить непосредственно из цементационной печи.
Наиболее качественный цементованный слой получается при исползовании в качестве карбюризатора природного газа, состоящего почти полностю из метана и пропана – бутановых смесей, а также жудких углеводородов. Процесс ведут при 910―930°С 6―12 ч.
Окончательные свойства цементованные изделия приобритают в результате термической обработки после цементации. Эта обработка необходима для того, чтобы исправить структуру и измельчить зерно сердцевины и цементованного слоя, неизбежно увеличивающееся во время длительной выдержки при высокой температуре цементации, получить высокую твердость в цементованном слое и хорошие механические свайства срдцевины.
В большинстве случаев, особенно при обработке наследственной мелкозернистых сталей, применяют закалку выше точки АС1 (сердцевины ) при 820―850°С.Это обеспечивает измельчение зерна и полную закалку цементованного слоя и частичную перекристаллизацию и измельчение зерна сердцевины.
После цементации термическая обработка иногда состоит из двойной закалки и отпуска. Первую закалку(или нормализацию) с нагревом до 880―900°С(выше точки Асз сердцевины) назначают для исправления структуры сердцевины. Вторую закалку проводят с нагревом до 760―780°С для устранения перегрева цементованного слоя и придания ему высокой твердости. Недостаток такой термообработки — сложность технологического процесса, возможность окисления и обезуглероживания.
Заключительной операцией термической обработки цементованных изделий является низкий отпуск при 160—180 °С, переводящий мартенсит закалки в поверхностном слое в отпущенный мартенсит, снимающий напряжения и улучшающий механические свойства.
В результате термической обработки цементованный слой должен иметь структуру мелкоигольчатого мартенсита и изолированных участков остаточного аустенита
(15—20%) или мартенсита, остаточного аустенита и небольшого количества избыточных карбидов в виде глобулей.
Твердость на поверхности цементованного слоя находится в пределах НRС ~ 58—62 и в сердцевине НRС ~ 30—45. При цементации чаще контролируют не общую, а эффективную толщину слоя. Эффективная толщина соответствует зоне слоя от поверхности насыщения до границы зоны с твердостью НRС ~50 или НV~550. Толщина эффективного слоя составляет 0,4—1,8 мм.
Азотированием называется ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали азотом при нагревании в соответствующей среде. Азотированию подвергают гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, детали арматуры турбин и целый ряд других деталей, работающих на износ при повышенных температурах в агрессивных средах. Твердость азотированного слоя стали выше, чем цементованного, и сохраняется при нагреве до высоких температур (450—500 °С), тогда как твердость цементованного слоя, имеющего мартенситную структуру, сохраняется только до 200—225 °С.
Азотирование чаще проводят при 500—600 °С (низкотемпературное азотирование). Стали ферритного и аустенитного классов и тугоплавкие металлы (Тi, Мо и др.) подвергают высокотемпературному азотированию (600—1200 °С). Наиболее распространено газовое азотирование. Его обычно проводят в герметических камерах (ретортах), куда поступает с определенной скоростью аммиак. Для снижения хрупкости и экономии аммиака рекомендуется азотирование в аммиаке, разбавленном азотом. Выделяющийся атомарный азот адсорбируется поверхностью металла и диффундирует в его кристаллическую решетку, образуя различные азотистые фазы.
При азотировании легированных сталей образуются легированные фазы. Легирующие элементы W, Мо, Сг, Тi, V, будучи растворены в феррите, повышают растворимость азота в α-фазе и образуют специальные нитриды МN, М2N (VN, ТiN, Cr2N и др.). Выделяясь в мелкодисперсном состоянии, эти нитриды способствуют повышению твердости азотированного слоя.
В последние годы получило применение азотирование с добавками углеродсодержащих газов, которое проводят при 570 °С в течение 1,5—3,0 ч в атмосфере, содержащей 50% (об.) эндогаза и 50% (об.) аммиака. В результате такой обработки образуется карбонитридная зона толщиной 7— 25 мкм, обладающая меньшей хрупкостью и более высокой износостойкостью, чем чисто азотистая ε-фаза. Твердость карбонитридного слоя на легированных сталях НV 600—1100. Общая толщина слоя 0,15—0,5мм.
Совместное диффузионное насыщение стали азотом и углеродом имеет определенные преимущества. Так, азот способствует диффузии углерода, поэтому можно понизить температуру диффузионного насыщения до 850 °С. Такой процесс называется нитроцементацией, так как исходной средой является смесь цементирующего газа и аммиака. Продолжительность процесса 4—10 ч. Основное назначение нитроцементации — повышение твердости и износостойкости стальных изделий.
По сравнению с цементацией нитроцементация имеет ряд существенных преимуществ. При легировании аустенита азотом снижается температура а γ-превращения, что позволяет вести процесс насыщения при более низких температурах. Одновременно в присутствии азота резко возрастает диффузионная подвижность углерода в аустените. Скорость роста нитроцементованного и цементованного слоев практически одинакова, хотя температура нитроцементации почти на 100 °С ниже. Понижение температуры насыщения без увеличения длительности процесса позволяет снизить деформации обрабатываемых деталей, уменьшить нагрев печного оборудования. Для газовой цементации и нитроцементации применяют практически одинаковое оборудование.
Для нитроцементации легированных сталей используют контролируемую эндотермическую атмосферу, к которой добавляют 1,5—5,5% (об.) природного газа и 1,0—3,5% (об.) аммиака. После нитроцементации следует закалка непосредственно из печи, реже — после повторного нагрева. После закалки проводят отпуск при 160—180 °С.
При оптимальных условиях насыщения структура нитроцементованного слоя состоит из мелкоигольчатого мартенсита, небольшого количества мелких равномерно распределенных карбонитридов и 25—30% остаточного аустенита.
Твердость слоя после закалки и низкого отпуска — НRС ~ 58-60, НV -570-690. Толщина нитроцементованного слоя составляет 0,2—0,8 мм. Нитроцементации обычно подвергают детали сложной формы, например зубчатые колеса.
Одновременное насыщение стали углеродом и азотом происходит также -при планировании в расплавленных солях, содержащих цианид натрия при 820-860 °С. Однако токсичность расплава солей является серьезным недостатком, препятствующим внедрению этого процесса.
Литература:
1) Комар А.Г. Строительные материалы и изделия. М: Высшая школа, 1988.
2) Рыбьев И. А. и др. Общий курс строительных материалов. М.: Высшая школа, 1987.
3) Микульский В.Г. и др. Строительные материалы. М.: Изд. Ассоциации строительных вузов, 2004.
4) Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов. М.: Высшая школа, 2001.
