Сталь. Вариант 9 Сталь Саша Власкин. Список использованной литературы
 Скачать 482.67 Kb.
|
Низкотемпературное газовое цианирование быстрорежущих сталей.Качество инструмента в значительной мере определяется свойствами поверхностного слоя. Наиболее эффективно свойства поверхностного слоя могут быть повышены в результате химико-термической обработки, поскольку возрастают твердость, теплостойкость, стойкость против коррозии, в ряде случаев уменьшается коэффициент трения. Наиболее универсальным и эффективным методом упрочнения поверхностного слоя инструментов из быстрорежущих сталей является азотирование и цементация. Азот и углерод легко усваиваются поверхностью стали, образуют с железом твердые растворы внедрения и сравнительно быстро диффундируют в стали, образуя защитные слои значительной толщины. Исследования показали, что в ряде случаев совместное диффузионное насыщение стали азотом и углеродом (цианирование) позволяет получать определенные преимущества перед отдельным и последовательным азотированием и цементированием. Например, азот способствует диффузии углерода, поэтому можно понизить температуру диффузионного насыщения до 850 оCи получить примерно такое же науглероживание, как и при цементации. В этом случае уменьшится рост зерна аустенита и последующую закалку можно проводить сразу же после некоторого подстуживания. Средой низкотемпературного газового цианирования является смесь цементирующего газа с 3-5% аммиака, в диффузионной зоне образуются карбонитриды. В зависимости от состава газовой смеси и содержания углерода в стали атмосфера в рабочем пространстве может быть науглероживающей, обезуглероживающей и нейтральной. Нейтральному составу газовой смеси соответствует определенная равновесная концентрация углерода на поверхности стальной детали. Эту концентрацию принято называть углеродным потенциалом контролируемой атмосферы. Очевидно, науглероживание будет происходить в том случае, если концентрация углерода на поверхности стали будет меньше углеродного потенциала газовой смеси при данной температуре. При соответствующем составе газовой среды и определенных свойствах протяжки ионы углерода и азота адсорбируются поверхностью изделия. При этом образуется защитный слой на поверхности детали, а также идет процесс диффузионного насыщения стали . Наружная часть слоя, содержащая больше 0,8% С , имеет структуру заэвтектоидных сталей - перлит и вторичный цементит, который при медленном охлаждении выделяется на границах аустенитных зерен в виде оболочек. Средняя часть слоя, имеющая эвтектоидную концентрацию, состоит из перлита. Далее по направлению к сердцевине концентрация углерода уменьшается, структура соответствует доэвтектоидной стали. Цианированные слои хорошо сопротивляются износу и коррозии, обладают повышенной твердостью. Одновременное насыщение стали углеродом и азотом можно также проводить при температуре 820-860 оC в расплавленных солях, содержащих цианистый натрий (жидкостное цианирование). В ванне, содержащей 20-25% NaCN, 25-50% NaCl и 25-50% Na 2CO 3 , за 1 час выдержки при указанной температуре можно получить диффузионный слой толщиной примерно 0,3 мм, который после закалки от 820-860 оC приобретает поверхностную твердость HRC 58-62 и содержит примерно 0,7% С и 1% N. Активированная газовая среда является более рациональной исходной средой для процесса химико-термической обработки. Это среда, лишенная нейтральных (балластных) примесей, где активный диффундирующий элемент образуется в результате диссоциации, диспропорционирования или восстановительных реакций. Очевидно, что процесс химико-термической обработки в газовой среде лишен многих “лишних” стадий, следовательно, идет быстрее и качественнее. В жидкостном цианировании есть еще один существенный недостаток – ядовитость образующихся в ходе процесса цианистых солей. Способы защиты металлов от коррозии. Электролитическая защита от коррозии. Дайте краткое описание протекторной защиты и катодной защиты. Выбор способов защиты от коррозии определяется характером коррозии и условиями ее протекания. Все методы защиты делятся на группы: 1) изменение природы металла (легирование); 2) защитные покрытия; 3) электрохимическая защита; 4) изменение свойств коррозийной среды. Способы защиты металлов от коррозии. Легирование - эффективный метод повышения коррозийной стойкости металлов. При легировании вводят компоненты, вызывающие наряду с пассивированием металла, повышение его жаростойкости и жаропрочности. Это такие добавки, как хром, никель, вольфрам и т. п. Защитные покрытия бывают металлические и неметаллические. Металлические покрытия, в свою очередь, разделяются на анодные (металл-покрытие более активен, чем защищаемый) и катодные (металл-покрытие менее активен, чем защищаемый). Более эффективными являются анодные покрытия, так как при нарушении их целостности будет корродировать покрытие, а не защищаемый металл. Например, для железа анодным покрытием будут Zn, Сr и др. Примером катодного покрытия могут служить Sn, Ag, Ni. Лакокрасочные покрытия, эмали относятся к неметаллическим покрытиям. Они должны быть стойкими к высоким температурам, кислотам, щелочам, бензину и другим агрессивным факторам. К электрохимическому способу защиты металлов от коррозии относят протекторную и катодную защиту. Протекторная защита наиболее часто используется для предохранения конструкций (подземных трубопроводов, кабелей, корпусов судов), находящихся в среде электролита (морской воде, почве). Электрохимическая защита осуществляется присоединением к защищаемой конструкции металла с более отрицательным значением электродного потенциала, который, выполняя роль анода, разрушается. Сущность катодной защиты заключается в том, что защищаемые изделия подключают к отрицательному полюсу внешнего источника тока. В электродной среде изделие становится катодом, что и предотвращает его разрушение, а анодом служит вспомогательный электрод. Изменение свойств коррозийной среды. Снизить агрессивность коррозийной среды можно дезаэрацией (удалением) кислорода, изменением рН среды, введением ингибиторов. Ингибиторы, адсорбируясь на коррозийной поверхности, тормозят процессы, тем самым уменьшая скорость коррозии. Далее более подробно опишем данные способы защиты: Электрохимическая защита- эффективный способ защиты готовых изделий от электрохимической коррозии. В некоторых случаях невозможно возобновить лакокрасочное покрытие или же защитный оберточный материал, тогда целесообразно использовать электрохимическую защиту. Покрытие подземного трубопровода или же днища морского суда очень трудоемко и дорого возобновлять, иногда просто невозможно. Электрохимическая защита надежно защищает изделие от коррозии, предупреждая разрушение подземных трубопроводов, днищ судов, различных резервуаров и т.п. Применяется электрохимическая защита в тех случаях, когда потенциал свободной коррозии находится в области интенсивного растворения основного металла либо перепассивации. Т.е. когда идет интенсивное разрушение металлоконструкции. К готовому металлическому изделию извне подключается постоянный ток (источник постоянного тока или протектор). Электрический ток на поверхности защищаемого изделия создает катодную поляризацию электродов микрогальванических пар. Результатом этого является то, что анодные участки на поверхности металла стают катодными. А в следствии воздействия коррозионной среды идет разрушение не металла конструкции, а анода. В зависимости от того, в какую сторону (положительную или отрицательную) смещается потенциал металла, электрохимическую защиту подразделяют на анодную и катодную. Протекторная защита представляет собой использование специального вещества - ингибитора, который является металлом с повышенными электроотрицательными качествами. Под воздействием воздуха протектор растворяется, в результате чего основной металл сохраняется, несмотря на воздействие коррозийных факторов. Протекторная защита - одна из разновидностей катодного электрохимического метода. Данный вариант антикоррозийных покрытий особенно часто применяется, когда предприятие стеснено в своих возможностях по организации катодной защиты от коррозийных процессов электрохимического характера. Например, если финансовые или технологические возможности предприятия не позволяют построить линии электропередач. Схема протекторной защиты трубопровода Протектор-ингибитор эффективен, когда показатель переходного сопротивления между защищаемым объектом, и средой вокруг него, не является значительной. Высокая результативность протектора возможна лишь на определенной дистанции. Чтобы выявить это расстояние, применяется определение радиуса антикоррозийного действия применяемого протектора. Данное понятие показывает максимальное удаление защищающего металла от охраняемой поверхности. Суть коррозийных процессов сводится к тому, что наименее активный метал в период взаимодействия, привлекает к собственным ионам электроны более активного металла. Таким образом, в одно и то же время осуществляется сразу два процесса: восстановительные процессы в металле с меньшей активностью (в катоде); окислительные процессы металла анода с минимальной активностью, за счет чего и обеспечивается защита трубопровода (или другой стальной конструкции) от коррозии. Спустя некоторое время эффективность протектора падает (в связи с потерей контакта с защищаемым металлом или же из-за растворения защищающего компонента). По этой причине возникает потребность в замене протектора. Особенности метода Протекторы для защиты от коррозийных процессов в условиях кислых сред лишены смысла. В таких средах растворение протектора происходит опережающими темпами. Методика рекомендуется для применения только в нейтральных средах. В сравнении со сталью, большей активностью обладают такие металлы, как хром, цинк, магний, кадмий, а также, некоторые иные. В теории именно перечисленные металлы нужно использовать для защиты трубопроводов и других металлоконструкций. Однако тут есть ряд особенностей, зная которые, можно обосновать технологическую бессмысленность применения чистых металлов в качестве защиты. К примеру, для магния характерна высокая скорость развития коррозии, на алюминии стремительно образовывается толстая оксидная пленка, а цинк растворяется очень неравномерно из-за своей особой крупнозернистой структуры. Чтобы свести на нет подобные отрицательные свойства чистых металлов, в них добавляют легирующие элементы. Иначе выражаясь, защита газопроводов и других металлических конструкций осуществляется за счет использования всевозможных сплавов. Нередко применяются магниевые сплавы. Помимо основного компонента - магния — в их составе имеется алюминий (5-7%) и цинк (2-5%). Кроме того, добавляются небольшие количества никеля, меди и свинца. Магниевые сплавы актуальны для защиты от коррозии в условиях сред, где показатель pH не превышает 10,5 единиц (традиционный грунт, пресные и слабосоленые водоемы). Данный ограничивающий показатель связан с быстрой растворяемостью магния на первом этапе и дальнейшим появлением труднорастворимых соединений. Обратите внимание! Магниевые сплавы часто влекут трещины в металлических изделиях и повышают их водородную хрупкость. Для конструкций из металлов расположенных в соленой воде (например, подводном морском трубопроводе), следует применять протекторы, в основе которых находится цинк. Такие сплавы также содержат: алюминий (до 0,5%); кадмий (до 0,15%); медь и свинец (суммарно до 0,005%). В водной соленой среде защита металлов от коррозии с помощью сплавов на основе цинка будет оптимальным вариантом. Однако в пресных водоемах и на обычном грунте такие протекторы очень быстро обрастают оксидами и гидроксидами, в результате чего антикоррозионные мероприятия теряют смысл. Протекторы на основе цинка чаще используются для защиты от коррозии тех металлических конструкций, где технологические условия требуют наивысшей степени противопожарной безопасности и взрывобезопасности. Примером востребованности таких сплавов являются газопроводы и трубопроводы для транспортировки горючих жидкостей. Кроме того, цинковые составы, в результате анодного растворения, не образуют загрязняющих веществ. Поэтому такие сплавы практически безальтернативны, когда нужно защитить трубопровод для транспортировки нефти или металлоконструкции в танкерных судах. В условиях соленой проточной воды на прибрежном шельфе часто применяются алюминиевые сплавы. Такие составы включают кадмий, таллий, индий, кремний (в сумме - до 0,02%), а также магний (до 5%) и цинк (до 8%). Протекторные свойства алюминиевых составов близки со свойствами магниевых сплавов. Катодная электрохимическая защита от коррозии применяется тогда, когда защищаемый металл не склонен к пассивации. Это один из основных видов защиты металлов от коррозии. Суть катодной защиты состоит в приложении к изделию внешнего тока от отрицательного полюса, который поляризует катодные участки коррозионных элементов, приближая значение потенциала к анодным. Положительный полюс источника тока присоединяется к аноду. При этом коррозия защищаемой конструкции почти сводится к нулю. Анод же постепенно разрушается и его необходимо периодически менять. Существует несколько вариантов катодной защиты: поляризация от внешнего источника электрического тока; уменьшение скорости протекания катодного процесса (например, деаэрация электролита); контакт с металлом, у которого потенциал свободной коррозии в данной среде более электроотрицательный (так называемая, протекторная защита). Поляризация от внешнего источника электрического тока используется очень часто для защиты сооружений, находящихся в почве, воде (днища судов и т.д.). Кроме того данный вид коррозионной защиты применяется для цинка, олова, алюминия и его сплавов, титана, меди и ее сплавов, свинца, а также высокохромистых, углеродистых, легированных (как низко так и высоколегированных) сталей. Внешним источником тока служат станции катодной защиты, которые состоят из выпрямителя (преобразователь), токоподвода к защищаемому сооружению, анодных заземлителей, электрода сравнения и анодного кабеля. Катодная защита применяется как самостоятельный, так и дополнительный вид коррозионной защиты. Главным критерием, по которому можно судить о эффективности катодной защиты, являетсязащитный потенциал. Защитным называется потенциал, при котором скорость коррозии металла в определенных условиях окружающей среды принимает самое низкое (на сколько это возможно) значение. В использовании катодной защиты есть свои недостатки. Одним из них является опасность перезащиты. Перезащита наблюдается при большом смещении потенциала защищаемого объекта в отрицательную сторону. При этом выделяется. В результате – разрушение защитных покрытий, водородное охрупчивание металла, коррозионное растрескивание. Список использованной литературы Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение (металлообработка),-М.: Высшая школа, 2010. Адаскин, А.М. Материаловедение и технология материалов: Учебное пособие / А.М. Адаскин, В.М. Зуев.. - М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 336 c. Арзамасов, Б.Н. Материаловедение / Б.Н. Арзамасов. - М.: Машиностроение, 2015. - 384 c. Барановский Ю.В. Режимы резания металлов. Справочник -М.: Машиностроение, 1972. Батышев, А.И. Материаловедение и технология материалов: Учебное пособие / А.И. Батышев, А.А. Смолькин. - М.: ИНФРА-М, 2012. - 288 c. Безпалько, В.И. Материаловедение и технология материалов: Учебное пособие / Под ред. А.И. Батышев, А.А. Смолькин. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 288 c. Богодухов, С. Материаловедение: Учебник / С. Богодухов. - М.: Машиностроение, 2015. - 504 c. Бондаренко, Г.Г. Материаловедение: Учебник для СПО / Г.Г. Бондаренко, Т.А. Кабанова, В.В. Рыбалко. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 360 c. Вишневецкий, Ю.Т. Материаловедение для технических колледжей: Учебник / Ю.Т. Вишневецкий. - М.: Дашков и К, 2013. - 332 c. Галимов, Э.Р. Материаловедение для транспортного машиностроения: Учебное пособие / Э.Р. Галимов. - СПб.: Лань, 2013. - 448 c. Гуляев А. П. Металловедение - М.: Металлургия, 2010. Грановский Г.И. Резание металлов: Учебник для машиностроительных и приборостроительных специальностей вузов. -М.: Высшая школа, 1985. Дальский А.М. Технология конструкционных материалов.-М.: Машиностроение, 2004. Косилова А.Г. Мещеряков Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. Т.2 -М.: Машиностроение, 2001. Кузьмин Б. А. Технология металлов и конструкционные материалы. - М.: Высшая школа, 2009. Лахтин Й. М., Леонтьева В. П. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 2011. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С, Липецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980. Металловедение и термическая обработка стали. Т.1, 2, 3. Справочник. - М.: Металлургия, 2013. . Мозберг, Р.К. Материаловедение / Р.К. Мозберг. - М.: Высшая школа; Издание 2-е, перераб., 2015. - 448 c. Никулин, С.А. Материаловедение: специальные стали и сплавы: Учебное пособие / С.А. Никулин, В.Ю. Турилина. - М.: МИСиС, 2013. - 123 c. Никулин, С.А. Материаловедение и термическая обработка: Учебное пособие / С.А. Никулин, В.Ю. Турилина. - М.: МИСиС, 2013. - 171 c. Проскурин, А.Д. Материаловедение и технологические процессы в машиностроении: Учебное пособие / С.И. Богодухов, А.Д. Проскурин, Р.М. Сулейманов; Под общ. ред. С.И. Богодухов. - Ст. Оскол: ТНТ, 2012. - 560 c. Справочник по электротехническим материалам. Т.1,2,3 - М.: Энергоатомиздат, 2009. Общетехнический справочник под ред. Е.А.Скороходова - М.: Машиностроение, 2012. Чернов, Д.К. Избранные труды по металлургии и металловедению: моногр. / Д.К. Чернов. - М.: Книга по Требованию, 2016. - 452 c. |