Химико-термическая обработка металлов


Химико-термическая обработка металлов

Химико-термическая обработка (ХТО) - нагрев и выдержка металлических (а в ряде случаев и неметаллических) материалов при высоких температурах в химически активных средах (твердых, жидких, газообразных).

В подавляющем большинстве случаев химико-термическую обработку проводят с целью обогащения поверхностных слоев изделий определенными элементами. Их называют, насыщающими элементами или компонентами насыщения.

В результате ХТО формируется диффузионный слой, т.е. изменяется химический состав, фазовый состав, структура и свойства поверхностных слоев. Изменение химического состава обуславливает изменения структуры и свойств диффузионного слоя.

Содержание

Классификация процессов химико-термической обработки

В зависимости от насыщающего элемента различают следующие процессы химико-термической обработки:

Широкое промышленное применение получили только традиционные процессы насыщения: азотирование, цементация, нитроцементация, цианирование. Цинкование, алитирование, борирование, хромирование, силицирование применяют значительно в меньшей мере.

На практике в подавляющем большинстве случаев ХТО подвергают сплавы на основе железа (стали и чугуны), реже - сплавы на основе тугоплавких металлов, твердые сплавы и еще реже сплавы цветных металлов, хотя практически все металлы могут образовывать диффузионные слои с подавляющим большинством химических элементов Периодической системы элементов Д.И. Менделеева.

При реализации любого процесса ХТО изделия выдерживают определенное время при температуре насыщения в окружении насыщающей среды. Насыщающие среды могут быть твердыми, жидкими или газообразными.

Существующие методы химико-термической обработки можно разделить на три основные группы: насыщение из твердой фазы (в основном, из порошковых засыпок), насыщение из жидкой фазы и насыщение из газовой (или паровой) фазы. Особо выделяют метод ХТО в ионизированных газах (ХТО в плазме тлеющего разряда). Насыщение из паст (обмазок) занимает особое положение (в зависимости от состава, консистенции обмазки и температурно-временных условий химико-термической обработки тяготеет к одному из указанных выше методов насыщения)

В настоящее время активно изучают способы ХТО, реализующиеся при воздействии на поверхность концентрированными потоками энергии.

Массоперенос при химико-термической обработке

При любом процессе ХТО в реакционной системе протекают определенные процессы и реакции. Условно весь процесс массопереноса (насыщения) при ХТО может быть представлен в виде пяти последовательно реализующихся стадий:

  1. реакции в реакционной среде (образование компоненты, осуществляющей массоперенос диффундирующего элемента);
  2. диффузия в реакционной среде (подвод насыщающего элемента к поверхности насыщаемого сплава;
  3. процессы и реакции на границе раздела фаз (на насыщаемой поверхности); в ряде случаев - удаление продуктов реакций, протекающих на границе раздела фаз, в реакционную среду;
  4. диффузия в насыщаемом сплаве;
  5. реакции в насыщаемом сплаве (образование фаз диффузионного слоя: твердых растворов, химических соединений и т.д.).

Но даже эта, довольно общая схема процесса диффузионного насыщения не описывает в полной мере всей сложности явлений, имеющих место при ХТО.


Важнейшим условием образования диффузионного слоя (необходимым, но не достаточным) является существование растворимости диффундирующего элемента в насыщаемом металле при температуре химико-термической обработки. Диффузионные слои могут также образовывать элементы, имеющие при температуре процесса малую растворимость в насыщаемом металле, но образующие с ним химические соединения.


Толщина диффузионного слоя, а следовательно и толщина упрочненного слоя поверхности изделия, является наиболее важной характеристикой химико-термической обработки. Толщина слоя определяется рядом таких факторов, как температура насыщения, продолжительность процесса насыщения, состав стали, то есть содержание в ней тех или иных легирующих элементов, градиент концентраций насыщаемого элемента между поверхностью изделия и в глубине насыщаемого слоя.

Применение

ХТО применяют с целью:

  • поверхностного упрочнения металлов и сплавов (повышения твердости, износостойкости, усталостной и коррозионно-усталостной прочности, сопротивления кавитации и т.д.);
  • сопротивления химической и электрохимической коррозии в различных агрессивных средах при комнатной и повышенных температурах;
  • придания изделиям требуемых физических свойств (электрических, магнитных, тепловых и т.д.);
  • придания изделиям соответствующего декоративного вида (преимущественно с целью окрашивания изделий в различные цвета);
  • облегчения технологических операций обработки металлов (давлением, резанием и др.).

Требуемые свойства диффузионных (поверхностных) слоев могут формироваться как в процессе химико-термической обработки (азотирование, хромирование, борирование и др.), так и при последующей термообработке (цементация, нитроцементация).


Ссылки

Литература

  • Борисенок Г. В., Васильев Л. А., Ворошнин Л. Г. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Справочник. — М.: Металлургия, 1981. — 255 с.
  • Лахтин Ю. М., Арзамасов Б. Н. Химико-термическая обработка металлов. — М.: Металлургия, 1985. — 424 с.

Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Химико-термическая обработка металлов" в других словарях:

  • химико-термическая обработка металлов — совокупность технологических процессов, приводящих к изменению химического состава, структуры и свойств поверхности металла без изменения состава, структуры и свойств его внутренних зон. Осуществляется с помощью насыщения поверхности различными… …   Энциклопедия техники

  • Химико-термическая обработка —         металлов, совокупность технологических процессов, приводящих к изменению химического состава, структуры и свойств поверхности металла без изменения состава, структуры и свойств его сердцевидных зон. Осуществляется с помощью диффузионного… …   Большая советская энциклопедия

  • ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА — металлов тепловая обработка металлических изделий в химически активных средах для изменения химического состава, структуры и свойств поверхностных слоев металла. Основные виды: цементация, цианирование, азотирование, процессы диффузной… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА (металлов) — технолог. процесс, заключающийся в нагревании и охлаждении металл. изделий, полуфабрикатов или сплавов с целью изменения их структуры и свойств (хим., физических или механ.) для повышения качества готовых изделий. В зависимости от сложности… …   Технический железнодорожный словарь

  • термическая обработка металлов — процесс обработки изделий из металлов и сплавов путём теплового воздействия для целенаправленного изменения их структуры и свойств. Термическая обработка металлов подразделяется на собственно термическую, заключающуюся только в тепловом… …   Энциклопедия техники

  • химико-термическая обработка — металлов, тепловая обработка металлических изделий в химически активных средах для изменения химического состава, структуры и свойств поверхностных слоёв металла. Основные виды: цементация, цианирование, азотирование, процессы диффузной… …   Энциклопедический словарь

  • химико-термическая обработка (ХТО) — [thermochemical treatment] процесс диффузионного поверхностного насыщения металла или сплава одним или несколькими элементами (например, С, N, Al, Cr и др.) при повышенных температурах; обеспечивает изменение состава, структуры и свойств… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Химико-термическая обработка — тепловая обработка металлов в химически активной среде для изменения химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя металлического изделия. Широко применяют химико термическую обработку стали: цементацию, азотирование, алитирование …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА — [thermochemical treatment] (ХТО) процесс диффузионного поверхностного насыщения металла или сплава одним или несколькими элементами (например, С, N, Al, Cr и др.) при повышенных температурах. Обеспечивает изменение состава, структуры и свойств… …   Металлургический словарь

  • ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА — (ХТО) металлов технологич. процесс, при к ром происходит изменение хим. состава, структуры и св в поверхности металла вследствие диффузии в неё разл. хим. элементов из газовой, паровой, жидкой или твёрдой фаз. Широко применяется ХТО стали:… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

Книги

Другие книги по запросу «Химико-термическая обработка металлов» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.