Нагрев. Термообработка, упрочнение

В учебном пособии рассмотрены вопросы качества поверхностного слоя деталей машин и основные понятия об инженерии поверхности как научно- технической дисциплины, механизмы разрушения поверхностей трения. Описаны проблемы технологического обеспечения качества поверхностей при механической обработке. Рассмотрены основные технологические методы упрочнения поверхностей трения обработкой поверхностным пластическим деформированием, наплавкой, модифицированием, нанесением покрытий газотермическими методами напыления и др.

Рассмотрены основные показатели прочности, надежности и долговечности для одной из основных деталей машин — зубчатых колес, которые следует учитывать при выборе материалов для их изготовления и способов дополнительного упрочнения. Раскрыт алгоритм выбора марки стали и технологии термической и химико-термической обработки с учетом критериев прочности, надежности и долговечности.

Рассмотрены основные показатели прочности, надежности и долговечности валов и осей, которые следует учитывать при выборе материала для их изготовления и метода дополнительного упрочнения. Обоснована необходимость рассмотрения критериев конструкционной прочности материалов для обеспечения надежной и долговечной работы валов.

Приведены необходимые данные для выполнения домашнего задания по курсу «Материаловедение». Указаны цели, содержание, порядок выполнения и защиты задания, а также требования к оформлению отчета. Представлен пример выполнения домашнего задания.

Изложены краткие сведения о материалах с особыми магнитными и электрическими свойствами, которые применяют в современных конструкциях приборов и устройств. Приведена классификация пермаллоев, а также магнитотвердых материалов. Показано влияние химического состава и технологических факторов на свойства порошковых магнитомягких ферритов. Приведена методика экспериментального определения магнитных и электрических свойств материалов. Выполнение конкретных заданий на лабораторных занятиях направлено на установление закономерных связей, раскрывающих влияние химического состава и условий обработки на структурное состояние и свойства магнитомягких и магнитотвердых материалов, а также проводников электрического тока.

Рассмотрены основные технологические процессы термической и химико-термической обработки углеродистых и легированных сталей различного функционального назначения, влияние технологических параметров на структуру и свойства материалов, оптимальные режимы процессов.

Пособие представляет лабораторный практикум, составленный в соответствии с требованиями собственного образовательного стандарта высшего профессионального образования. В нем содержатся задания для работы на занятии, теоретическое обоснование, указания по порядку выполнения лабораторных работ, указания по технике безопасности по темам лабораторных работ, контрольные вопросы и литература.

Современные методы термической обработки стальных деталей машин и инструментов. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

В пособии рассмотрены взаимодействие световых потоков с полупроводниковой структурой, режимы обработки, процессы отжига и рекристаллизации поликремниевых и аморфных слоев, отжига и легирования полупроводниковых структур, формирование контактно-металлизационной системы, планаризация, а также получение диэлектрических пленок.

Приведены основные сведения о нагревательных печах, применяемых в кузнечно-штамповочном и прокатно-прессовом производствах. Рассмотрены конструкции печей для нагрева заготовок, слитков, блюмов, слябов из черных и цветных металлов для прессов пластической деформации металла на производствах обработки металлов давлением, а также различных видов термической обработки заготовок и изделий из них. Значительное внимание уделено выбору требований к нагреву металла, обоснованию выбора вида и оборудования для нагрева. Приведены рекомендации по повышению качества нагреваемых заготовок за счет механизации и автоматизации процессов загрузки, выгрузки, регулирования температуры нагрева. Приведенный справочный материал позволяет использовать пособие как в процессах обучения студентов, так и в заводской практике.

В учебном пособии изложены основные понятия теории строения и нагрева металлов и их сплавов для различных процессов обработки металлов давлением и термической обработки. Приведены рекомендации по выбору режимов нагрева, учету возможных дефектов сплавов при нарушении технологии и параметров нагрева.

В учебном пособии представлены основные типы электронагревательных установок, режимы работы, порядок расчета и выбора. Также представлены теоретические сведения о принципах действия установок ультразвуковой, магнитной, электронно-ионной и электроимпульсной технологий.

Рассмотрены традиционные и перспективные способы восстановления, особенности механической обработки деталей при восстановлении, приведена методика выбора рационального способа восстановления. Приведены обобщенные данные из технической литературы последних лет и материалов международных конференций по проблеме «Надежность и ремонт машин», отдельные результаты научных исследований отечественных и зарубежных ученых при разработке технологий восстановления и упрочнения.

В пособии дано представление о современных безокислительных и травящих средах, применяемых для нагрева при термической обработке. Показано, что эффективность выбора среды для термической обработки деталей из конкретных сталей непосредственно связана с ее физико-химическими и технологическими свойствами. Рассмотрены особенности термической обработки деталей машиностроения из различных сталей с нагревом в жидкой среде — натрий-бор-силикатных расплавах. Описано влияние способа нагрева на механические свойства деталей из коррозионно-стойкой, шарикоподшипниковой, быстрорежущей и других сталей.

Проведены экспериментальные исследования остаточных напряжений в сплошных цилиндрических деталях и цилиндрических деталях с отверстием в условиях концентрации напряжений после гидродробеструйной обработки. Показано, что критерий среднеинтегральных остаточных напряжений может быть использован для прогнозирования предела выносливости упрочненных деталей различного диаметра.

Дана общая постановка задачи моделирования тепловых полей, рассмотрены возможности применения аналитических и численных методов для исследования тепловых процессов, происходящих в материале, подвергшемуся воздействию концентрированных источников энергии. Особое внимание в пособии уделено численным методам, так как они позволяют учесть зависимость теплофизических свойств материалов от температуры, распределение плотности мощности источника в пятне нагрева, скрытую теплоту фазовых превращений и т. д. Приведены конкретные примеры их применения.

Соответствует содержанию федеральной дисциплины для подготовки магистров по направлению «Металлургия, машиностроение и материалообработка». Содержит сведения для чтения лекций и проведения лабораторных работ по изучению технологий получения ультрамелкозернистых металлических материалов (в том числе наноструктурных), основанных на применении методов пластического деформирования, термической и термомеханической обработки, порошковой металлургии и др., а также на использовании специального оборудования, в том числе для физического моделирования вышеупомянутых технологических процессов.

Рассмотрены основные технологические процессы термической и химико-термической обработки углеродистых и легированных сталей различного функционального назначения, влияние технологических параметров на структуру и свойства материалов, оптимальные режимы процессов.

Рассмотрена методика оценки свойств и структуры материалов для типовых деталей машин – зубчатых колес и болтов. Раскрыт алгоритм выбора марки сталей и технологии термической и химико-термической обработки с учетом критериев работоспособности зубчатых колес и болтов.

Приведена методика теплового и аэродинамического расчетов высокотемпературного циклонного модульного рекуператора. Рассмотрены положения оценки эффективности использования рекуператора по основным экономическим показателям и энерго-экономическая оптимизация его геометрических и режимных характеристик. Разработана и подробно описана специальная компьютерная программа, позволяющая оперативно осуществлять сложные вычисления, связанные с многочисленными предварительными приближениями. Приводится пример расчета модульного рекуператора с элементами его оптимизации.

Изложены сведения об основных методах измерения и управления технологическими параметрами термической и химико-термической обработки и приведен порядок выполнения конкретных заданий по установлению основных закономерностей процессов измерения и регулирования таких параметров, как температура, расход и давление технологической атмосферы, в том числе с использованием автоматизированных контрольно-измерительных и регулирующих систем.

Конструкторско-технологические методы обеспечения качества изделий машиностроения. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

В статье представлены результаты исследования коэффициента теплоотдачи при термопластическом упрочнении жаропрочных и титановых сплавов в зависимости от давления в камере охлаждения и расхода жидкости.

В статье представлены теоретические результаты определения напряженно-деформированного состояния в пазах диска турбины ГТД в результате термопластического деформационного упрочнения.

Изложены краткие сведения о материалах с особыми магнитными и электрическими свойствами, которые применяют в современных конструкциях приборов и устройств. Выполнение конкретных заданий на лабораторных занятиях направлено на установление закономерных связей, раскрывающих влияние химического состава и условий обработки на структурное состояние и свойства магнитно-мягких и магнитно-твердых материалов, а также проводников электрического тока и сегнетоэлектриков.

В методических указаниях приведены типичные задачи и методы их решения по основным разделам дисциплин «Теория термической обработки» и «Металловедение специальных сплавов».

В статье представлены результаты исследования в поверхностном слое термоупрочненного сплава ЖС6КП микроискажений кристаллической структуры материала. Установлено наличие максимума таких искажений на глубине упрочненного слоя. Скопление под поверхностью дислокаций препятствует выходу искажений на поверхность детали и соответственно способствует увеличению долговечности ее работы.

Рассмотрены вопросы методики, содержания и порядка проведения исследований по теплоотдаче на боковой поверхности рабочего объема циклонной камеры, обработки и обобщения опытных данных, оценки погрешностей измерений.

Рассмотрено контактное взаимодействие стальных шаров с обрабатываемыми поверхностями деталей при объемной отделочно-упрочняющей обработке в контейнерах с планетарным вращением. Разработана пространственная модель шероховатой поверхности, позволяющая оценить параметры шероховатости и глубину упрочнения поверхностного слоя. Предложен алгоритм определения технологических режимов и условий центробежной обработки, обеспечивающих достижение требуемых параметров шероховатости поверхности и глубины упрочнения металла для различных материалов обрабатываемых деталей.

Методический указания предназначаются для студентов четвёртого курса направления подготовки 150100 «Материаловедение и технологии материалов в металлургии» и 150400 «Металлургия» квалификации бакалавра. В работе рассмотрены расчётные методы определения прокаливаемости и закаливаемости стали и по ГОСТ 5657-59.

В статье представлена математическая модель формирования упругопластических деформаций и остаточных напряжений в деталях ГТД после их термопластического упрочнения. Приведены результаты расчета полных деформаций и остаточных напряжений в поверхностном слое детали.

Одним из наиболее перспективных направлений повышения износостойкости и проч-ности дереворежущего инструмента является закалка рабочих поверхностей лучом лазера. В статье приведены результаты экспериментальных исследований процесса лазерного упрочнения легированных инструментальных сталей, широко используе-мых для изготовления фрезерного дереворежущего инструмента. Известно, что пред-варительная объемная термообработка образцов из инструментальной стали оказыва-ет существенное влияние на показатели качества поверхностного слоя (остаточные напряжения, глубина упрочнения, микротвердость поверхности) при последующем лазерном упрочнении. Эксперименты проведены на установке импульсного лазерного термоупрочнения «Квант-18» с длиной импульса 8 мс на образцах сталей 9ХС и ХВГ. Остаточные напряжения упрочненной зоны и остаточный аустенит определяли с по-мощью установки Rigaku FSM-2M, микротвердость измеряли на микрошлифах твер-домером ПМТ-3. Первая серия экспериментов по лазерному упрочнению проведена на незакаленных образцах. Установлено, что после лазерного воздействия на струк-турно неоднородный образец возникают неблагоприятные растягивающие поверх-ностные напряжения, микротвердость при этом изменяется незначительно. Во второй серии экспериментов образцы подвергали объемной термообработке. Сделан вывод о том, что для качественного лазерного упрочнения после объемной термообработки необходимо проводить низкий отпуск. С ростом температуры отпуска происходит снижение остаточного аустенита в поверхностном слое упрочняемой детали, что уменьшает величину упрочненного слоя и микротвердость поверхности. Рост темпе-ратуры предварительной закалки положительно сказывается на показателях качества упрочненного слоя, но при этом существенно снижается обрабатываемость резанием инструментальных сталей, что может негативно отразить на операциях механической обработки рабочих и базирующих поверхностей инструмента (включая шлифование), предшествующих операции лазерного упрочнения.

Рассмотрены особенности перлитного превращения в магнитном поле. Произведено сравнение структуры и свойств сталей после термической обработки в магнитном поле и без поля. Применение магнитного поля приводит к повышению дисперсности эвтектоида, изменяет характер процесса выделения избыточных фаз. На основе полученных данных делается вывод, что в магнитном поле оказывается возможным мультипликативное зарождение центров феррита, что связано с преимуществами ферромагнитного состояния феррита и термодинамической невыгодностью образования неферромагнитных фаз.

Авторы предлагают рациональную комплексную технологию химико-термической обработки поверхности деталей - экзотермическое упрочнение.

Экзотермический метод упрочения и металлоплакирования деталей.