2015-04-12
6208
Термическая обработка производится путем нагрева, выдержки и охлаждения деталей с целью получения необходимой структуры металла, которая влияет на его механические свойства, прочность, твердость, износостойкость и обрабатываемость.
Термической обработке подвергаются железоуглеродистые сплавы и некоторые сплавы цветных металлов. В машиностроении широко распространена термическая обработка стали. основными видами термической обработки являются: отжиг, нормализация, закалка и отпуск.
Отжиг заключается в нагреве детали до определенной температуры, выдержке при этой температуре и затем последующем медленном охлаждении (20- 30С в 1 мин.) до температуры охлаждающего воздуха. Отжиг применяется для снижения твердости, повышения пластичности, снятия внутренних напряжений, устранения структурной неоднородности, улучшения обрабатываемости и подготовке детали к последующей термической обработке. В зависимости от цели отжиг производится при различных режимах. Различают отжиг полный, неполный, диффузионный, низкий и рекрилизационный. В ремонтном деле применяют полный и неполный отжиг – нагрев стали с содержанием углерода до 0,8 % до 7500-7600С, а с меньшим содержанием углерода до 9300-9500С с выдержкой при этих температурах и медленном охлаждении в печи. Неполный отжиг – нагрев стали с любым содержанием углерода до 7500-7600С. Снижается внутреннее напряжение и улучшается обрабатываемость поковок и проката.
Нормализация – разновидность полного отжига, отличается тем, что охлаждение обрабатываемой детали после выдержки в течении 5-6 ч при температуре нагрева производится на воздухе. Целью нормализации является улучшение микроструктуры металла, обрабатываемости, устранение наклепа после обработки резанием и подготовка к последующей термической обработке. нормализацией улучшают структуру металла после цементации, ковки и штамповки, сварки деталей.
Закалка – нагрев детали до определенной температуры, выдержке при этой температуре и быстром охлаждении в воде, масле, водных растворах солей и других жидкостях с последующим отпуском. Целью закалки является получение высокой твердости, износостойкости и прочности металла. Закалке подвергаются стали с содержанием углерода не менее 0,35 %. Температура нагрева зависит от марки стали и находится в пределах 7700- 8500С. Закаленные детали обладают высокой твердостью (НВ 500-600) и износостойкостью, но имеют низкую вязкость и пластичность. Для устранения этих дефектов применяют поверхностную закалку. Нагрев детали при поверхностной закалке производится тремя способами: токами высокой частоты, газо-кислородным пламенем и в электролите.
Отпуск – операция применяемая после закалки для снижения внутренних напряжений, хрупкости и твердости. При отпуске деталь нагревают до 1500-1600С, выдерживают при этой температуре 1-2 часа и охлаждают в воде. Различают низкий, средний и высокий отпуски, они отличаются температурой нагрева
5.1 Химико-термическая обработка стали, вызывает изменение химического состава структуры и свойств поверхностного слоя деталей и является разновидностью поверхностной термической обработки. Изменение химического состава достигается путем проникновения в нагретую сталь из окружающей среды углерода, азота, алюминия, бора и т.д. различают следующие виды обработки: цементация, азотирование, цианирование, алитирование, барирование.
5.2 Упрочнение деталей армированием твердыми сплавами.
Эффективным методом поверхностного упрочнения сталей является наплавка твердых сплавов. Они содержат карбиды хрома, ванадия, титана и др. металлов и характеризуются высокой твердостью, износостойкостью, прочностью и химической стойкостью. Твердые сплавы производятся как порошкообразные, литые, электродные и металлокерамические.
Порошкообразные – сталинит, вокар наносятся путем наплавки на поверхность. Ими наплавляют детали не требующие последующей механической обработки.
Литые – стеллит, сормайт – прутки 
Ø 5-8 мм. Наплавляются с помощью газового или электродугового способа и применяются для деталей машин работающих на истирание.
Электродные – изготавливают в виде трубчатых электродов или металлических электродов с легирующими износоустойчивыми обмазками. Электроды наплавливаются эл.дуговым способом.
Металлокерамические сплавы обладают высокой твердостью и износостойкостью при температуре 7000- 8000С и применяются в основном для оснащения режущего инструмента.
5.3 Упрочнение деталей методом механического наклепа.
Наличие на поверхности деталей неровностей приводит к концентрации напряжений и снижению усталостной прочности. Уменьшить это можно путем механического наклепа поверхности, создающего остаточные сжимающие напряжения и увеличивающего механические свойства поверхностного слоя. При этом твердость увеличивается в поверхностном слое на глубине 0,1-3 мм. Существует 2 способа механического наклепа: обкатка и друбьеструйное упрочнение.
Обкатка – производится на токарных, сверлильных станках при помощи закаленных роликов и применяется после чистовой обработки.
Дорбьеструйное упрочнение деталей производится при помощи воздействия потока дроби на поверхность детали в специальной камере.
Механическому наклепу подвергаются валы, оси, пружины и др. детали для повышения усталостной прочности и долговечности.
5.4 упрочнение деталей методом гальванического покрытия.
Гальваническое покрытие поверхностей основано на электролизе и применяется для повышения износостойкости и защиты от коррозии. В качестве электролита используется хромовый ангидрид или серная кислота, а в качестве анода, например – медь. Этот метод не нашел широкого распространения при ремонтах бурового и НП оборудования.
Литература:
1. Кузнецов «Обследование и ремонт бурового оборудования».
2. Авербух и др. «Ремонт и монтаж бурового и НП оборудования».
Эксплуатация и ремонт машин и оборудования НиГ промыслов.
Лекция 6.
