Диффузионное насыщение поверхностного слоя металлов газом это

Основная статья: Химико-термическая обработка металлов

Диффузионное насыщение металлами — поверхностное насыщение стали алюминием, хромом, цинком , кремнием и другими элементами. Один из методов упрочнения материалов.

Изделия, обогащённые этими элементами, приобретают ценные свойства к числу которых относятся высокая жаростойкость, коррозионная стойкость, повышенная износостойкость и твёрдость.

Методы насыщения

Твёрдая диффузионная металлизация

Металлизатором является ферросплав с добавлением хлористого аммония (NH4Cl).В результате реакции металлизатора с HCl или Cl2 образуются летучие соединение хлора с металлом(AlCl3,CrCl2, SiCl4 и так далее), которое в результате контакта с металлической поверхностью диссоциирует с образованием свободных атомов.

Жидкая диффузионная металлизация

Данный вид металлизации проводят погружением детали в расплавленный металл, если диффундирующий металл имеет низкую температуру плавления.

Газовая диффузионная металлизация

Проводят в газовых средах, состоящих из галогенных соединений диффундируещего элемента.

Достоинства диффузионного насыщения металлов

Поверхность диффузионно-металлизированной детали обладает высокой жаростойкостью, поэтому жаростойкие изделия изготавливают из простых углеродистых сталей с последующим алитированием, хромированием силицированием.

Исключительно высокой твёрдостью (до HV 2000) обладают и высоким сопротивлением абразивному износу обладают борированные слои, вследствие образования на поверхности высокотвёрдых боридов железа — FeB и Fe2B; однако борированный слои очень хрупкие.

Недостатки диффузионного насыщения металлов

Диффузия хрома, алюминия и других металлов протекает значительно медленнее, чем углерода и азота, потому что углерод и азот образуют с железом растворы внедрения, а металлы — растворы замещения. При одинаковых температурных и временных условиях диффузионные слои при металлизации в десятки, а то и в сотни раз более тонкие, чем при цементации.

Такая малая скорость диффузии препятствует широкому распространению процессов диффузионного насыщения в промышленности, так как процесс является дорогостоящим и его проводят при высоких температурах (1000-1200 °C) длительное время.

Только особые свойства слоя и возможность экономии легирующих элементов при использовании процессов диффузионной металлизации обусловили некоторое их применение в промышленности.

Источники

  • Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева «Материаловедение» издательство «Машиностроение» 1990.
  • А.П. Гуляев «Металловедение» Москва издательство «Металлургия» 1977.

Диффузионное насыщение металлами

Насыщение поверхности стали металлами в ходе их высокотемпературной химико-термической обработки в соответствующих насыщающих средах называется диффузионной металлизацией.

Целью такого вида химико-термической обработки является изменение состава, структуры и свойств поверхностного слоя стали путем введения в него таких металлов, как хром, алюминий, титан, цинк, вольфрам, ванадий, ниобий.

Диффузионная металлизация, в зависимости от насыщающего элемента, может проводиться в диапазоне температур от 400 до 1700 °С. Техническое исполнение этого вида химико-термической обработки может быть выполнено рядом способов, например, погружением обрабатываемой детали в ванну с расплавленным металлом.

Такой метод применим в том случае, когда температура плавления насыщающего металла оказывается значительно ниже температуры плавления стали.

В случае необходимости насыщения поверхности стальной детали тугоплавкими металлами возможно использование погружения детали в расплавы солей насыщающего металла, насыщения поверхности детали из газовой фазы, состоящей галогенидов диффундирующего металла, диффузии насыщающего металла путем его испарения из сублимированной фазы, метода циркуляционного газового насыщения и т. п.

Подобная химико-термическая обработка может включать в себя как насыщение только одним элементом, например, насыщение поверхности детали хромом — хромирование, насыщение алюминием — алитирование, так и насыщение группой металлов — хромоалитирование (одновременное насыщение хромом и алюминием), одновременное насыщение поверхности детали металлами и неметаллами — карбохромирование (насыщение поверхности углеродом и хромом). Совместное насыщение поверхности детали рядом элементов может проводиться как одновременно, так и последовательно.

В результате диффузионной металлизации в поверхности стали возникают слои высоколегированных твердых растворов диффундирующих элементов в железе, создавая принципиально иные физико-химические свойства поверхностных, защитных слоев изделия. Изделие, поверхность которого обогащена этими элементами, приобретает ценные свойства, к числу которых относятся высокая жаростойкость, коррозионная стойкость, повышенная износостойкость и твердость.

Алитирование — насыщение поверхности стали алюминием. В результате алитирования сталь приобретает высокую окалиностойкость (до 850 — 900 0С), так как в процессе нагрева на поверхности алитированных изделий образуется плотная пленка окиси алюминия Al2O3, предохраняющая металл от окисления.

Алитирование проводят в порошкообразных смесях (50%Al или ферроалюминия, 49%Al2O3 и 1%NH4CI или 99% ферроалюминия и 1%NH4CI) при температуре 1000°С и выдержке в течение 8ч. В результате образуется слой в 0,4—0,5 мм, насыщенный алюминием. Алитирование выполняется также металлизацией в расплаве алюминия (с 6—8% железа) при 700—800°С с последующей выдержкой и др. методами.

Структура алитированного слоя представляет собой твердый раствор алюминия в a-железе. Твердость алитированного слоя (на поверхности) до 500 HV, износостойкость низкая. Алитирование поверхности стальных и др.

металлических деталей проводится с целью повышения окалиностойкости до температуры 1100°С и сопротивления атмосферной коррозии. Чаще всего алитируются детали из малоуглеродистых аустенитных сталей.

При алитировании в течение 12 ч при 1100°С у стали с 0,06 % углерода толщина слоя составляет 1 мм, у стали с 0,38 % углерода — менее 0,9 мм.

Содержание алюминия в насыщенном слое может достигать 40–50 %, однако при превышении его концентрации 30% отмечается повышенная хрупкость слоя и для выравнивания его концентрации по сечению поверхностного слоя обычно выполняется термическая обработка жаропрочных сплавов.

Алитирование применяют также при изготовлении клапанов автомобильных двигателей, лопаток и сопел газовых турбин, деталей аппаратуры для крекинга нефти и газа, труб пароперегревателей, печной арматуры и т. п. Алитирование в расплавленном алюминии широко пользуются вместо горячего цинкования (листы, проволока, трубы, строит, детали).

Хромирование — способ химико-термической обработки, состоящий в высокотемпературном (900–1300°С) диффузионном насыщении поверхности обрабатываемой детали хромом в насыщающих средах с целью придания ей жаростойкости (до 800°С), коррозионной стойкости в пресной и морской воде, растворах солей и кислот, эрозионной стойкости. Диффузионное насыщение поверхности стали хромом, также уменьшает скорость ползучести материала, повышает его сопротивление термическим ударам. Хромирование также повышает предел выносливости стали при комнатных и повышенных температурах, что связано с возникновением в слое сжимающих напряжений.

Хромирование сталей, содержащих свыше 0,3 — 0,4%С, повышает также твердость и износостойкость. Диффузионный слой, получаемый при хромировании технического железа, состоит из твердого раствора хрома в a-железе. Карбидный слой обладает высокой твердостью. Твердость слоя, полученного хромирования железа, 250 — 300 HV, а хромированием стали — 1200 — 1300 HV.

Хромированию подвергаются стали различных классов — ферритных, перлитных и аустенитных, сталей различного назначения.

Структура хромированного слоя напрямую зависит от содержания в стали углерода.

Если в малоуглеродистых сталях этот слой обычно состоит из твердого раствора замещения хрома в a -железе, то в случае высокоуглеродистых материалов может образовываться слой карбидов, состоящий, например, для сталей с 0,8–1,0 % углерода из карбидов Сr23С6, расположенных в верхних слоях насыщенной хромом поверхности и карбида Cr7С3 лежащего ниже. Под карбидными слоями располагается эвтектоидный слой, состоящий из троостита и карбида Cr7С3. Кроме углерода на параметры хромированного слоя влияет легирующие элементы. Содержащиеся в стали все карбидообразующие элементы — вольфрам, молибден, титан, ванадий и т. д., увеличивают глубину хромированного слоя, элементы расширяющие аустенитную область — никель, кобальт — уменьшают глубину хромирования. Это связано с особенностями диффузии хрома в a -Fe и g -Fe. С одной стороны, скорость диффузии атомов хрома в a -железе значительно выше, чем в аустените, с другой, — при легировании вольфрамом, молибденом и другими карбидообразующими элементами содержание хрома в стали в исходном, до химико-термической обработки, состоянии превосходит его концентрацию в сталях углеродистых или легированных, например, только никелем.

Твердость насыщенной хромом поверхности у средне- и высокоуглеродистых сталей, то есть тогда, когда хром в поверхности находится в виде слоя карбидов, составляет 12000–13000МПа. Твердость хромированного слоя у низкоуглеродистых сталей, когда хром находится в твердом растворе, не превышает 1500–3000МПа.

Читайте также:  Взаимодействие магния с солями металлов

Наиболее широко применяется метод диффузионного хромирования в порошках, содержащих хром или феррохром и активные добавки в виде галогенидов аммония (контактный метод).

При этом подвергающиеся химико-термической обработке детали укладываются в специальные контейнеры (ящики) с двойными крышками для повышения герметичности и подвергаются высокотемпературным нагревам в соответствующих смесях в течение 6–12 ч.

Особо широкое применение этого метода объясняется простотой применяемого оборудования, отсутствием необходимости создания специальных производств и участков.

Кроме однокомпонентного насыщения поверхности стали хромом достаточно широкое применение нашли процессы совместного насыщения: углеродом и хромом — карбохромирование, хромом и кремнием — хромосилицирование, хромом и алюминием — хромоалитирование.

Карбохромирование — это процесс последовательного насыщения поверхности детали углеродом, а затем хромом, способствующий повышению твердости, износостойкости, жаропрочности, коррозионной стойкости материала. Режимы и способы данной химико-термической обработки соответствуют режимам и способам цементации и хромирования изделий.

Хромосилицирование — это одновременное насыщение поверхности детали хромом и кремнием.

Температура хромосилицирования составляет, в зависимости от состава обрабатываемого материала и способа хромосилицирования, 900–1200 °С.

Детали, подвергшиеся хромосилицированию, по сравнению с хромированными деталями, обладают повышенной окалиностойкостью и кислотостойкостью, повышенным сопротивлением эрозии в области высоких температур.

Хромоалитирование — это совместное или последовательное насыщение поверхности детали хромом и алюминием. Температура процесса находится в пределах 900–1200°С.

Хромоалитирование проводится для создания в поверхности детали слоев с повышенной жаростойкостью, достигающей 900°С, и эрозионной стойкостью.

В зависимости от требований, предъявляемых к обрабатываемому изделию, возможно получение хромоалитированных слоев с различными соотношениями диффундирующих элементов.

Титанирование — процесс диффузионного насыщения поверхности сталей титаном. Насыщение осуществляется при температурах порядка 1100°С, глубина насыщения обычно не превышает 0,3 мм.

С помощью титанирования стальным деталям придается исключительно высокая коррозионная стойкость, характерная для титана главным образом в средах различных кислот. Титанирование может проводиться в твердых (порошкообразных), жидких и газообразных насыщающих средах.

Процесс по технологическим и химическим особенностям близок к хромированию — так же, как при хромировании, в поверхностных слоях малоуглеродистых сталей в процессе насыщения их титаном создается a -твердый раствор титана в железе, который содержит до 30 % титана.

Также возможно образование в поверхностном слое сталей интерметаллидного соединения TiFе2. В сталях с высоким содержанием углерода в поверхностных слоях дополнительно образуются карбидные соединения, резко повышающие твердость насыщенного слоя.

Цинкование — процесс диффузионного насыщения поверхности детали цинком. Химико-термические методы цинкования включают в себя горячее цинкование или цинкование погружением, цинкование в порошке цинка — шерардизация, цинкование в парах цинка. Кроме этих методов используется электролитическое цинкование, металлизация напылением и нанесение цинкосодержащих красок.

Цинкование — процесс, способствующий резкому повышению коррозионной стойкости. Цинк, по отношению к железу являясь электроположительным металлом, тормозит коррозию поверхности детали. Под воздействием атмосферной влаги на цинкованной поверхности стальной детали образуется слой карбонатов и оксидов цинка, оказывающий также защитное действие.

Температура цинкования зависит от способа проведения операции. Так, при цинковании в порошках температура процесса колеблется в пределах 370–430 °С, при цинковании погружением — 430–470 °С. Также широк интервал времени выдержки при цинковании.

Если при цинковании в порошковых смесях слой толщиной около 0,1 мм достигается в среднем за 10 часов, то при цинковании погружением толщину покрытия в 0,3 мм получают за 10 секунд процесса.

Горячее цинкование считается одним из самых надежных, экономичных и потому распространенных методов защиты железа и стали от коррозии. Для металлоконструкций горячее цинкование является, бесспорно, самым распространенным видом покрытия. Толщина цинкового слоя колеблется от 40 до 85 мкм.

В зависимости от режима насыщения в диффузионном слое на поверхности железа может образоваться η-фаза (твердый раствор железа в цинке), далее слой интерметаллидных фаз FeZn13, FeZn7, Fe3Zn10, а ближе к сердцевине — твердый раствор цинка в железе.

Для повышения коррозионной стойкости различных изделий (листы, трубы, проволока, посуда, аппаратура для получения спиртов, холодильников, газовых компрессоров и т. д.) чаще применяют цинкование путем погружения изделий в расплав цинка.

Диффузия хрома, алюминия и других металлов протекает значительно медленнее, чем углерода и азота, потому что углерод и азот образуют с железом растворы внедрения, а металлы — растворы замещения. При одинаковых температурных и временных условиях диффузионные слои при металлизации в десятки, а то и в сотни раз более тонкие, чем при цементации.

Такая малая скорость диффузии препятствует широкому распространению процессов диффузионного насыщения в промышленности, так как процесс является дорогостоящим, его проводят при высоких температурах (1000-1200°C) длительное время.

Только особые свойства слоя и возможность экономии легирующих элементов при использовании процессов диффузионной металлизации обусловливает их применение в промышленности.

Список рекомендуемой литературы.

Основная:

1.Материаловедение. Учебник для вузов. Под ред. Б.Н.Арзамасова. 3-изд., перераб. и дополненное. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. 648с.

2.Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Вайткун Ф. Материаловедение: Учебник для вузов. Изд. 2-е перераб. и доп. СПб.: Химиздат, 2002 –696с.

Дополнительная ;

1.Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение – М.; Машиностроение, 1990 г.

2.Журавлев В.В., Николаева О.И. Машиностроительные стали – справочник. – М.; Машиностроение, 1992 г.

3.Марочник сталей и сплавов. Под ред. Сорокина В.Г. – М.; Машиностроение, 1989 г.

4.Металловедение и термическая обработка. Методический практикум по лабораторным работам.

ПОИСК

Диффузионная металлизация — это насыщение поверхностного слоя стали алюминием (алитирование),, хромом (хромирование), кремнием (силицирование). При металлизации алюминием повышается жаростойкость деталей. Такие детали можно эксплуатировать при температуре 1200 °С.

Силицирование повышает жаростойкость до температуры 800—850°С, сопротивление истиранию, коррозионную стойкость в некоторых кислотах. Хромирование увеличивает твердость (1600—1800 HV), окалиностойкость, коррозионную стойкость. При диффузионной металлизации металлы образуют с железом твердые-растворы замещения.

Диффузия металлов значительно-труднее, чем диффузия углерода или азота, поэтому все процессы диффузионной металлизации протекают при больших температурах алитирование при 900—1200 °С. силицирование при 1050—1100°С, хромирование при  [c.

93]
Диффузионная металлизация — процесс насыщения поверхности изделий при высокой температуре устойчивыми к агрессивной среде элементами алюминием, хромом, кремнием, бором.

Ее проводят при совместном нагревании изделия и элемента покрытия, который может использоваться как в виде порошка с добавкой хлоридов, так и в виде паров летучих его соединений.

При таком совместном нагревании выделяющийся элемент в атомном состоянии диффундирует в поверхностный слой изделия, что обеспечивает хорошее сцепление защищаемого металла с металлом покрытия. Образовавшийся поверхностный слой приобретает устойчивость к газовой коррозии, повышенную твердость и износостойкость.
[c.119]

ДИФФУЗИОННАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ (ДИФФУЗИОННОЕ НАСЫЩЕНИЕ МЕТАЛЛАМИ)
[c.275]

I Диффузионной металлизацией называют насыщение поверхности стали и чугуна металлами — алюминием (алитирование), хромом (хромирование), кремнием (силицирование) и др. Цель ее — получить в изделиях твердый и износостойкий-поверхностный слой с вы-L сокими жаростойкостью и сопротивлением коррозии.

Металлы образуют с железом твердые растворы замещения, поэтому диффузия их значительно меньше, чем диффузия углерода или азота. Продолжительность образования при одинаковой температуре слоя той же величины при диффузионной металлизации больше.

Поэтому особенностью процессов диффузионной металлизации является проведение их при высоких температурах.
[c.155]

Диффузионная металлизация — это процесс насыщения поверхности стали каким-либо металлом или другим элементом. Для этого применяют Сг (хромирование), А1 (алитирование), 81 (силицирование), В (борирование) и др. Диффузионная металлизация может производиться в твердых, жидких и газообразных средах.
[c.149]

В последние годы насыщение металлами (например, хромом) проводят путем испарения диффундирующего элемента в вакууме.

Насыщение поверхности стального изделия двумя и большим числом компонентов (А и Si, Сг и Si, В и А1 и др.) позволяет в большей мере изменить свойства их поверхности.

Ниже дана характеристика наиболее часто применяемых процессов диффузионной металлизации.
[c.248]

Диффузионное насыщение поверхностного слоя стальных изделий металлами — диффузионная металлизация — производится с целью упрочнения и придания особых физико-химических свойств поверхностному слою детали.

Читайте также:  Как сварить металл 10мм электродом

Диффузионная металлизация может проводиться из расплава диффундирующего металла или его солей, из газовой и твердой фаз. Наибольшее распространение получили методы алитирования, хромирования и силицирования.
[c.

75]

Диффузионное насыщение поверхностного слоя стали металлом (алюминием, хромом, кремнием, бором и др.) в целях изменения его состава и структуры называется диффузионной металлизацией. В зависимости от металла, используемого для диффузионной металлизации, различают алитирование, хромирование, силицирование, борирование и другие виды химико-термической обработки.
[c.229]

Кроме этих основных видов химико-термической обработки, в промышленности применяют также поверхностное насыщение стали металлами алюминием, хромом, кремнием и др. Этот процесс называется диффузионной металлизацией стали.
[c.158]

Диффузионной металлизацией называется ХТО, прн которой поверхность стальных деталей насыщается различными элементами алюминием, хромом, кремнием и др.

После такой обработки повышаются жаростойкость (окалиностойкость), износостойкость, коррозионная стойкость.

Поскольку при насыщении поверхности стали другими металлами должны образовываться твердые растворы замещения, диффузионная металлизация всегда требует большой затраты времени.
[c.210]

Поэтому при диффузионном насыщении металлами (диффузионная металлизация) процесс ведут при более высоких тем-
[c.255]

Диффузионная металлизация.

Насыщение поверхности стальных изделий атомами хрома (хромирование), алюминия (алитирование) и других металлов проводят обычно в целях повыщения жаростойкости, устойчивости изделия к окислению и осуществляют выдержкой изделий при нагревании в порошковых или газовых средах, способных выделять за счет тех или иных реакций атомы хрома (алюминия). Например  [c.97]

К диффузионной металлизации примыкает по сущности процесса метод оксидирования, или пассивирования. Это насыщение поверхностного слоя металла атомами кислорода с превращением его в защитный слой (пленку) оксидов. Оксидированию обычно подвергают стальные изделия (получение вороненой стали), а так-
[c.97]

Помимо рассмотренных процессов химико-термической обработки — цементации, азотирования и цианирования, существуют и применяются в промышленности способы насыщения поверхности стальных деталей различными металлами (алюминием, хромом) и металлоидами (кремнием). Все такие способы объединяются под названием диффузионной металлизации.
[c.193]

Диффузионная металлизация — это процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев ста ли различными металлами. Она может осуществляться в твердых, жидких и газообразных средах.
[c.106]

Возможно диффузионное насыщение поверхности неметаллами (углеродом, азотом и одновременно азотом и углеродом, бором, кремнием, серой) и металлами (хро-мо.м, алюминием, ванадием, молибденом, титаном, бериллием), которое называется диффузионной металлизацией.
[c.124]

Диффузионной металлизацией называется процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стали различными металлами. Детали, поверхность которых насыщена алюминием, хромом, кремнием, бором, приобретают ряд ценных свойств, например жаростойкость, коррозионную стойкость, повышенную износостойкость и твердость.
[c.176]

Процессы поверхностного насыщения стали металлами (алюминием, хромом, бором, бериллием), а также кремнием получили наименование диффузионной металлизации.
[c.12]

Диффузионная металлизация — насыщение поверхности стали каким-либо металлом (например, алюминием, хромом, кремнием) при совместном нагревании и выдержке.
[c.112]

При диффузионном силицйровании металлосодержащей средой служит порошок ферросилиция или газ, состоящий из хлоридов кремния. Насыщение кремнием делает поверхность изделия коррозионностойкой. При диффузионной металлизации возможно насыщение стали и другими металлами, например бором, бериллием и т. д., а также сразу двумя металлами, например алюминием и хромом.
[c.293]

Диффузионная металлизация — это насыщение поверхностного слоя стали различными элементами. При насыщении алюминием процесс называют алитированием, хромом — хромированием, кремнием — силицированием, бором — борированием. При металлизации алюминием повышается жаростойкость деталей.

Такие детали можно эксплуатировать при температуре 1200 °С. Силицирование повышает жаростойкость до температуры 800-850 °С, сопротивление истиранию, коррозионную стойкость в некоторых кислотах. Хромирование увеличивает твердость (до 1600-1800 HV), жаростойкость, коррозионную стойкость.

При диффузионной металлизации металлы образуют с железом твердые растворы замещения.

Диффузия металлов происходит значительно медленнее, чем диффузия углерода или азота, поэтому все процессы диффузионной металлизации протекают при больших температурах алитирова-ние при 900-1200 °С, силицирование при 1050-1100 °С, хромирование при 1000-1200 °С.

Применение диффузионной металлизации технически эффективно и экономически выгодно. Детали из зтлеродистых сталей, насыщенные с поверхности хромом, алюминием или кремнием, становятся жаростойкими при температуре 1000-1100 °С, что значительно выгоднее, чем изготовление их из дорогостоящих жаростойких легированных сталей.
[c.148]

Диффузионная металлизация. При диффузионной металлизации производят насыщение поверхности стали металлами — хромом (хромирование), алюминием (алитирование), кре.мнием (силицирование) и др. При диффузионной металлизации преследуется цель получить твердый и износоустойчивый поверхностный слой с высоким сопротивлением коррозии и окислению. Наиболее изученным в настоящее время является процесс алитирования. Алитирование основано на процессе диффузии алюминия в железо. Внешней средой в этом случае является порошок, состоящий из 49% ферроалюминия, 49% окиси алюминия и 2% нашатыря. Детали, подлежащие алиги-рованию, нагревают до 950—1000° в течение 4—16 час. в ящиках, засыпанных порошком, а затем медленно охлаждают.
[c.207]

При диффузионной металлизации возможно насыщение стали и другими металлами, например, бором, берилием и т. д., а также сразу двумя металлами, например алюминием и хромом.
[c.274]

Диффузионной металлизацией называется насыщение по1верхностного слоя стали различными металлами с помощью диффу-зиo нныx процессов.

При насыщении хромом такой процесс называется хромированием, алюминием — -алитированием, кремнием — силицированием и т. д.

Диффузионная металлизация так же, как и другие виды химико-термической обработки, может производиться в твердых, жидких и газообразных средах.
[c.98]

Диффузионная металлизация — процесс диффузионного на-сьш1ения поверхностных слоев стали различными металлами.

При насыщении хромом этот процесс называется хромированием, алюминием — алитированием, кремнием — силицирова-нием и т. д.

Комбинированные процессы, заключающиеся в одновременном насыщении хромом и алюминием, или хромом и вольфрамом, называют хромоалитированием, хромовольфрами-рованием и т. д.
[c.338]

Насыщение металлами. В настоящее время в промышленности применяют различные методы диффузионной металлизации — хромирование, алитирова-ние, вольфрамирование, силицирование и др.
[c.35]

Для придания стали специальных физических и химических свойств (жаростойкости, антикоррозийных свойств и др.) применяют диффузионную металлизацию.

Она заключается в нагревании стальной поверхности, контактирующей с металлосодержащей средой, до высокой температуры, насыщении поверхности алюминием (алити-рование), хромом (диффузионное хромирование), кремнием (сили-цирование) и другими металлами, выдержке и последующем охлаждении.
[c.30]

Диффузия по вакансиям требует более высокой флуктуации энергии для перескока атома из одного положения в решетке в другое, чем при диффузии по междоузельному механизму, В связи с этим энергия активации эле.

ментов, образующих с железом твердые растворы замещения, значительно больше энергин активации элементов, образующих твердые растворы внедрения (см. табл. 1 и 2). Как следствие этого диффузионная подвижность в твердых растворах замещения значительно ниже.

Например, при 1000° С коэффициент диффузии молибдена в Y-железе (1,5-10 см /с) на четыре порядка ниже коэффициента диффузии углерода (1,5-10 см /с).

Поэтому при диффузионном насыщении металлами (диффузионной металлизации) процесс ведут при более высоких температурах и длительно и, несмотря на это, получают меньшую толщину слоя, чем нри насыщении азотом и особенно углеродом.
[c.288]

Диффузионной металлизацией называется особый вид химикс> термической обработки, который заключается в насыщении поверхности стальных деталей каким-либо одним или двумя металлами алюминием, хромом, кремнием, бором и т. д.
[c.273]

В промышленности широко применяют процессы, изменяющие состав поверхностного слоя стал 1 путем насыщения его углеродом (цементация), азотом (азотирование) или. металлами (диффузионная металлизация).

В зависимости от глубины насыщенного слоя и кoнцeнтpaц iн соответствующих элементов в этом слое изменяются свойства стали. Микроанализ позволяет определить глубину такого диффузионного слоя и его примерную концентрацию. На рис. 43 дана. микроструктура стали с 0,15% С, а на рис.

Читайте также:  Обмен металла на деньги

44 — микроструктура поверхностного слоя этой же стали после насыщения углеродом. На
[c.66]

Диффузионное насыщение металлами (алюминием, хромом и др.) и металлоидами (крехмнием, бором и др.), называе.мое диффузионной металлизацией, проводят с целью повышения жаростойкости (до 1000 °С), коррозионной стойкости, твердости (до 2000 Я У) и износостойкости деталей.
[c.82]

Детали или изделия, нагретые до температуры 900—950° С, подвергают воздействию внешней среды, в результате чего в поверхностный сло14 детали (на 0,5—2 мм) путем диффузии (проникновения) переходят элементы этой среды.

Если проникает углерод, процесс называется цементацией, азот — азотированием, алюминий — алитнрованием, хром — хромированием, кремний — силпцированием. Одновременное насыщение поверхностного слоя стали углеродом н азотом называется цианированием. Диффузионной средой могут быть жидкости, газы и твердые вещества.

Процесс поверхностного насыщения стали металлами (например, алюминием, хромом) называется также диффузионной металлизацией.
[c.68]

Поверхностное насыщение железа (стали) алюмини.е.м, хромом, бором, бериллием и другими металлами, а также кремнием получило общее название диффузионной металлизации. В табл. 41 приведена характеристика различных способов диффузионной металлизации, имеющих практическое значение.
[c.91]

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Диффузионное насыщение поверхностного слоя стали металлом ( алюминием, хромом, кремнием, бором и др.) в целях изменения его состава и структуры называется диффузионной металлизацией.

В зависимости от металла, используемого для диффузионной металлизации, различают алитирование, хромирование, силицирование, борирование и другие виды химико-термической обработки.

 [1]

  • Азотированием называется прогресс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом.  [2]
  • Нитроцемеитацией называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом Рё азотом РїСЂРё 840 — 860 РЎ РІ газовой среде, состоящей РёР· науглероживающего газа Рё аммиака.  [3]
  • Нитроцементацией называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом Рё азотом РїСЂРё 840 — 860 РЎ РІ газовой среде, состоящей РёР· науглероживающего газа Рё аммиака.  [4]

Цементацией называется процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали углеродом РґРѕ оптимальной концентрации ( 0 8 — 1 %) РїСЂРё нагреве РґРѕ температуры выше точки Лс3 ( 930 — 950 РЎ), что РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ после закалки Рє высокой твердости поверхности ( 58 — 60 HCR3) РїСЂРё сохранении РІСЏР·РєРѕР№ сердцевины. Цементируют низкоуглеродистые стали ( 0 1 — 0 18 % углерода) марок 10, 15, 20 Рё малоуглеродистые легированные стали. Цементируют детали после механической обработки СЃ РїСЂРёРїСѓСЃРєРѕРј РЅР° шлифование.  [5]

Нитроцементацией называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом Рё азотом РїСЂРё 840 — 860 РЎ РІ газоной среде, состоящей РёР· науглероживающего газа Рё аммиака. РћСЃРЅРѕРІРЅРѕРµ назначение нитроцементации — повышение твердости Рё износостойкости стальных детален.  [6]

  1. Нитроцементацией называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом Рё азотом РїСЂРё 840 — 860 РЎ РІ газовой среде, состоящей РёР· науглероживающего газа Рё аммиака.  [7]
  2. Алитирование — процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали или чугуна алюминием.  [8]
  3. Нитроцементацией называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом Рё азотом РїСЂРё температуре 840 — 860 РЎ РІ газовой среде, состоящей РёР· науглероживающего газа Рё аммиака.  [9]

Азотированием называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом.

Азотирование очень сильно повышает твердость поверхностного слоя, его износостойкость, предел выносливости Рё сопротивление РєРѕСЂСЂРѕР·РёРё РІ таких средах, как атмосфера, РІРѕРґР°, пар Рё РґСЂ. Твердость азотированного слоя заметно выше, чем твердость цементованного, Рё сохраняется РїСЂРё нагреве РґРѕ высоких температур ( 450 — 500 РЎ), тогда как твердость цементованного слоя, имеющего мартенситную структуру, сохраняется только РґРѕ 200 — 225 РЎРЎ.  [10]

Азотирование-процесс С…РёРјРёРєРѕ-термической обработки, представляющий СЃРѕР±РѕР№ диффузионное насыщение поверхностного слоя стали азотом.  [11]

Это С…РёРјРёРєРѕ-термическая обработка, заключающаяся РІ диффузионном насыщении поверхностного слоя стали одновременно или раздельно С…СЂРѕРјРѕРј Рё кремнием РїСЂРё температуре РІ интервале 900 — 1200 РЎ РІ соответствующей среде. Хромосилицирование повышает СЌСЂРѕР·РёРѕРЅРЅСѓСЋ стойкость изделий РІ газовой среде РїСЂРё высоких температурах. Для насыщения используют смеси порошков С…СЂРѕРјР°, кремния, РѕРєРёСЃРё алюминия Рё хлористого аммония или смесь соответствующих ферросплавов.  [12]

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 Рё целый СЂСЏРґ РґСЂСѓРіРёС… деталей, работающих РЅР° РёР·РЅРѕСЃ РїСЂРё повышенных температурах РІ агрессивных средах. Твердость азотированного слоя стали выше, чем цементованного, Рё сохраняется РїСЂРё нагреве РґРѕ высоких температур ( 450 — 500 РЎ), тогда как твердость цементованного слоя, имеющего мартенситную структуру, сохраняется только РґРѕ 200 — 225 РЎ.  [13]

Цементация — процесс С…РёРјРёРєРѕ-термической обработки, представляющий СЃРѕР±РѕР№ диффузионное насыщение поверхностного слоя стали углеродом РїСЂРё нагреве РІ соответствующей среде.  [14]

РҐРёРјРёРєРѕ-термическая обработка ( РҐРўРћ) сводится Рє диффузионному насыщению поверхностного слоя стали неметаллами ( РЎ, N, Si, Р’ Рё РґСЂ.) или металлами ( Cr, A1 Рё РґСЂ.) РІ процессе выдержки РїСЂРё определенной температуре РІ активной жидкой или газовой среде.  [15]

Страницы:      1    2

Диффузионное насыщение металлами (диффузионная металлизация)

Для многих деталей теплоэнергетического машиностроения требуются жаростойкие покрытия, защищающие металл при высоких температурах от окисления или воздействия окружающей среды. Этого эффекта можно достичь диффузионной металлизацией.

Диффузионная металлизация (ДМ) — это процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стали различными металлами. Она может осуществляться в твердых, жидких и газообразных средах.

  • При ДМ в твердых средах применяют порошкообразные смеси, состоящие из ферросплавов с добавлением 0,5—5% хлористого аммония.
  • Жидкая ДМ осуществляется погружением детали в расплавленный металл (например, цинк, алюминий).
  • При газовой ДМ применяют летучие хлористые соединения металлов, образующиеся при взаимодействии хлора с металлами при высоких температурах.

Диффузия металлов в железе идет значительно медленнее, чем углерода и азота, потому что углерод и азот образуют с железом твердые растворы внедрения, а металлы — твердые растворы замещения. Это приводит к тому, что диффузионные слои при металлизации получаются в десятки раз более тонкими.

Поверхностное насыщение стали металлами проводится при температуре 900-1200 °С.

В зависимости от типа диффундирующего элемента различают процессы алитирования, хромирования, силицирования, борирования.

Алитирование

  1. Алитирование — процесс диффузионного насыщения поверхности изделий алюминием с целью повышения жаростойкости, коррозионной и эрозионной стойкости.

  2. Механизм диффузионного насыщения металла алюминием можно рассматривать как комплексный процесс, состоящий из отдельных стадий:
  3. • образование активных атомов алюминия вблизи поверхности или
  4. непосредственно на поверхности металла;
  • • сорбция атомов поверхностью металла;
  • • диффузия атомов алюминия в металл.

Получение активных атомов алюминия происходит в результате протекания в реакционном пространстве герметичного контейнера при нагреве следующих химических реакций:

При использовании FeAl:

На поверхности алитированного сплава: ЗА1С1 —»А1С13 + 2А1.

Образующиеся по реакциям атомы алюминия, будучи в активном состоянии, сорбируются поверхностью, а затем диффундируют в глубь металла.

При алитировании железа и сталей наблюдается плавное падение концентрации алюминия по толщине слоя. В зависимости от метода и режима насыщения она может доходить до 58% (по массе) на поверхности.

В результате алитирования сталь приобретает высокую окали- ностойкость (до 850—900 °С), так как в процессе нагрева поверхности алитированных изделий образуется плотная пленка оксида алюминия (А12Оэ), предохраняющая металл от окисления. Алитированный слой обладает также хорошим сопротивлением коррозии в атмосфере и морской воде. Толщина алитированного слоя достигает 0,2—1,0 мм, твердость (на поверхности) — до 500 HV.

Алитированию подвергают топливники газогенераторных машин, чехлы термопар, клапаны и другие детали, работающие при высоких температурах.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector