Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Материаловедение

Химико-термическая обработка  Просмотрен 21

Титан и его сплавы обладают низкой износостойкостью, высо­кой склонностью к налипанию, большим коэффициентом трения в паре почти со всеми материалами. Эти недостатки титановых сплавов ограничивают их применение для изготовления дета­лей, работающих на трение. Так, если болт и гайку сделать из какого-либо титанового сплава, то болтовое соединение оказы­вается неразъемным. При попытке снять гайку с болта про­исходит их разрушение по резьбовому соединению. Поэтому в настоящее время болт делают титановым, а гайку изготавли­вают из нержавеющей стали.

Легированием и термической обработкой не удается суще­ственно повысить антифрикционные свойства титановых спла­вов. Были предприняты попытки устранить этот недостаток титановых сплавов химико-термической обработкой. Наиболь­шие успехи были достигнуты при азотировании и оксидирова­нии,, и эти процессы хотя и ограниченно, но применяются в промышленности. Найдены практически приемлемые способы науглероживания и борирования.

Для химико-термической обработки титана и его сплавов неприемлемы те среды, которые обычно применяются при обработке сталей, особенно водородосодержащие газы и их смеси, из-за значительного наводороживания металла до уровня, достаточного для развития водородной хрупкости. Так, азоти­рование проводят не в аммиаке, а в чистом азоте, тщательно очищенном от кислорода и влаги.

В процессе азотирования титана при температурах ниже 882 °С на поверхности образуется тонкий слой нитрида титана d, а ниже его обогащенный азотом слой.

Нитридный слой имеет золотистый цвет, его толщина составляет 4—20 мкм, микротвердость равна 12—16 ГПа. Микротвердость обогащен­ного азотом слоя белого цвета плавно уменьшается при удале­нии от поверхности в глубь металла, пока не достигается микротвердость, характерная для основного металла. За глубину азотирования принимается толщина слоя с повы­шенной микротвердостью.

При азотировании a+b-сплавов под нитридным d-слоем на­ходится альфированный слой, который сменяется структурой, представленной a- и b -фазами. При удалении от альфированного слоя количество a-фазы уменьшается от 100 % до значений, характерных для данного сплава. Эти структур­ные изменения обусловлены a-стабилизирующим действием азота.

Азотирование в десятки раз повышает износостойкость тита­новых изделий и жаростойкость. Одновременно в несколько раз снижаются такие характеристики пластичности, как относительное удлинение и особенно поперечное сужение, предел выносливости на базе 107 циклов уменьшается на 10—25%.

К тому же азотированный слой тонок, и поэтому доводка азо­тированных деталей до нужных размеров встречает существен­ные затруднения. Вследствие этого азотирование титана и его сплавов, хотя это и наиболее распространенный вид химико-термической обработки, применяется ограниченно.

Для поверхностного упрочнения титана и его сплавов при­меняют также оксидирование. Природа газонасыщенных слоев, образующихся на поверхности полуфабрикатов и изде­лий из титана и его сплавов при нагреве в кислороде и на воз­духе, была рассмотрена выше. Оксидированные слои большой толщины, образующиеся в результате окисления при темпера­турах выше 850 — 900 °С, отрицательно влияют на механиче­ские и служебные свойства титана и его сплавов. Однако при небольшой толщине оксидированного слоя, образовавшегося при не слишком высокой температуре окисления, удается су­щественно повысить износостойкость деталей из титановых сплавов без существенного снижения механических и служеб­ных свойств титана и его сплавов.

Предыдущая статья:Взаимодействие титана и его сплавов с газами. Следующая статья:ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА
page speed (0.0161 sec, direct)