Хіміко-термічні способи зміцнення конструкцій
Хіміко-термічне зміцнення – це поверхневе насичення сталевої деталі певними хімічними елементами: вуглецем, азотом, бором, алюмінієм, хромом, сіркою. Основна мета хіміко-термічного зміцнення – підвищення поверхневої твердості, зносостійкості, корозійної стійкості деталей, покращення їх зовнішнього вигляду. В процесі хіміко-термічної обробки сталі змінюється не тільки структура поверхневого шару, але і його хімічний склад, що дає можливість в широких межах впливати на властивості сталі. На практиці використовують, як правило, комбіновані методи зміцнення – хіміко-термічну обробку поєднують з термічною. Остання, в залежності від виду хіміко-термічної обробки, може проводитися до або після неї.
Основними видами хіміко-термічної обробки є: цементація, азотування, ціанування, борування, хромування. Охарактеризуємо більш повніше перші два види обробки, які часто використовуються для зміцнення деталей бурового і нафтогазопромислового обладнання.
Цементація. Суть процесу полягає в насиченні поверхні деталі вуглецем. При цьому деталь нагрівається до температури 900 - 950 ОС в твердому, рідкому, або газоподіб-ному середовищі, яке здатне виділяти вуглець. Глибина цементації може досягати до 3 мм і залежить від тривалості процесу. Процес цементації - довготривалий (4-24 години) і залежить від середовища, в якому проводиться насичення вуглецем. Після цементації в поверхневому шарі деталі утворюється до 1 % вуглецю. Як правило, цементують деталі, виготовлені із сталей з вмістом вуглецю 0,2-0,3 %. Після цементації рекомендують провести загартування і низький відпуск.
Цементація підвищує поверхневу твердість (табл. 3.15) і зносостійкість деталей при збереженні їх в'язкої серцевини. Цементацією зміцнюються конструкції, виготовлені з різноманітних сталей. Наведемо приклади деталей бурового обладнання, які зміцнюються методом цементації.
Сідло бурового насоса. Матеріал - сталі 25ХНМА, 20ХНЗ. Метод зміцнення - цементація на глибину 1,5-2,0 мм з наступним гартуванням і відпуском. Твердість поверхні сідла – 50-60 HRC.
Напірний патрубок бурового вертлюга. Матеріал - сталі 12ХН2А, 20ХНЗА та ін. Метод зміцнення - цементація на глибину 1,5-3 мм, твердість 56-62 HRC.
Циліндрова втулка бурового насоса. Матеріал - сталі 15, 2ХНЗ, 12ХН2. Метод зміцнення - цементація на глибину 1,5-3,0 мм до твердості 50-60 HRC.
Азотування. Даний метод підвищує поверхневу твердість деталей (табл. 3.15), зносостійкість, границю витривалості, а також поверхневу корозійну і ерозійну стійкість. Суть процесу азотування полягає в насиченні поверхні деталі азотом. При цьому деталі нагрівають до температури 500-600 ОС і витримують при цій температурі в середовищі аміаку на протязі від 3 до 90 годин, в залежності від необхідної глибини шару, що насичується. Після цього деталь повільно охолоджують. Глибина азотування поверхні деталі – 0,01-0,8 мм. Перед азотуванням деталі проводиться її гартування і високий відпуск. Азотуванням, в основному, зміцнюють деталі, виготовлені з легованих сталей.
Таблиця 3.15 - Максимальна твердість деяких сталей після комбінованого зміцнення
Сталь | Вид зміцнення | Твердість HRC | |||
цементація | гартування | відпуск | азотування | ||
+ | + | + | 56-62 | ||
+ | + | + | 56-62 | ||
30 Г | + | + | + | 56-62 | |
15 Х | + | + | + | 58-62 | |
20 Х | + | + | + | 55-60 | |
20ХН2М | + | + | + | 58-62 | |
12ХН3А | + | + | + | 58-62 | |
38ХМЮА | + | + | + | 70-78 | |
35Х10А | + | + | + | 70-78 | |
40ХНМА | + | + | + | 67-70 | |
38Х2МЮА | + | + | + | 70-75 |
Наведемо приклади деталей нафтогазопромислового обладнання, які зміцнюють методом азотування.
Шибер засуваки фонтанної арматури. Матеріал – сталь 40ХНМА. Азотування проводиться на глибину не менше 0,4ммм до твердості 67-70 HRC. Перед азотуванням шибер гартують і відпускають.
Циліндр штангового насоса. Матеріал – сталь 38Х2МЮА. Азотування проводиться на глибину 0,2-0,5 мм, твердість 70-75 HRC.
Дата добавления: 2015-01-10; просмотров: 1488;