Cheminis terminis plieno liejinių apdorojimas

Cheminis terminis plieno liejinių apdorojimas reiškia liejinių patalpinimą į aktyvią terpę tam tikroje temperatūroje, kad būtų išsaugotas šiluma, kad vienas ar keli cheminiai elementai galėtų prasiskverbti į paviršių. Cheminis terminis apdorojimas gali pakeisti liejinio paviršiaus cheminę sudėtį, metalografinę struktūrą ir mechanines savybes. Dažniausiai naudojami cheminio terminio apdorojimo procesai apima karburizavimą, nitridavimą, karbonitridavimą, borizavimą ir metalizavimą. Atliekant liejinių cheminį terminį apdorojimą, reikia visapusiškai atsižvelgti į liejinio formą, dydį, paviršiaus būklę ir paviršiaus terminį apdorojimą.

 

1. Carburizing

Karbiuravimas reiškia liejinio šildymą ir izoliavimą karbonizuojančioje terpėje, o tada anglies atomų įsiskverbimą į paviršių. Pagrindinis karburizavimo tikslas yra padidinti anglies kiekį liejinio paviršiuje, tuo pačiu formuojant tam tikrą anglies kiekio gradientą liejinyje. Anglies kiekis karbonizuojančio plieno paprastai yra 0,1–0,25%, kad liejinio šerdis būtų pakankamai tvirta ir tvirta.

Karbiuruoto sluoksnio paviršiaus kietumas paprastai yra 56HRC-63HRC. Karburizuoto sluoksnio metalografinė struktūra yra smulkus adatinis martensitas + nedidelis sulaikyto austenito kiekis ir tolygiai pasiskirstę granuliuoti karbidai. Tinklo karbidai neleidžiami, o išlaikyto austenito tūrinė dalis paprastai neviršija 15–20%.

Liejinio šerdies kietumas po karbonizavimo paprastai yra 30HRC-45HRC. Pagrindinės metalografinės struktūros turi būti mažai anglies išskiriantis martensitas arba žemesnis bainitas. Išilgai grūdų ribos neleidžiama turėti masyvaus arba nusodinto ferito.

Faktinėje gamyboje yra trys įprasti karbiuravimo būdai: kietasis karbiuravimas, skystasis karbiuravimas ir dujinis karbiuravimas.

2. Azotavimas

Nitridavimas reiškia terminio apdorojimo procesą, kurio metu azoto atomai įsiskverbia į liejinio paviršių. Nitridavimas paprastai atliekamas žemesnėje nei Ac1 temperatūroje, o pagrindinis jo tikslas yra pagerinti liejimo paviršiaus kietumą, atsparumą dilimui, atsparumą nuovargiui, atsparumą suspaudimui ir atsparumą atmosferinei korozijai. Plieno liejinių azotavimas paprastai atliekamas 480°C-580°C temperatūroje. Azotavimui tinka liejiniai, kurių sudėtyje yra aliuminio, chromo, titano, molibdeno ir volframo, pavyzdžiui, mažai legiruoto plieno, nerūdijančio plieno ir karšto formavimo įrankių plieno.

Siekiant užtikrinti, kad liejinio šerdis turėtų reikiamas mechanines savybes ir metalografinę struktūrą bei sumažinti deformaciją po nitridavimo, prieš azotavimą būtina atlikti išankstinį apdorojimą. Konstrukciniam plienui prieš azotavimą reikalingas grūdinimas ir grūdinimas, kad būtų gauta vienoda ir smulki grūdinto sorbito struktūra; liejiniams, kurie lengvai išsikraipo apdorojant nitridinimu, po grūdinimo ir grūdinimo taip pat reikalingas atkaitinimo apdorojimas, mažinantis įtampą; nerūdijančio plieno ir karščiui atsparaus plieno liejiniai paprastai gali būti gesinami ir grūdinami, siekiant pagerinti struktūrą ir stiprumą; austenitiniam nerūdijančiam plienui gali būti naudojamas terminis apdorojimas tirpalu.