Металлизация, зенкерование, наклеп металлов

Вариант 27

1. Кратко опишите сущность производства магния электролитическим способом Электролитическое получение магния из водных растворов невозможно, так как электрохимический потенциал магния значительно более отрицательный, чем потенциал разряда ионов водорода на катоде. Поэтому электролиз магния ведут из его расплавленных солей.

Основная составляющая электролита — хлористый магний МgCl2, а для снижения температуры плавления электролита и повышения его электропроводности в него вводят NаСl, СаСl2, КСl и небольшие количества NaF и СаF2.

Основным сырьем для получения магния являются карналлит (МgСl2*КСl*6Н2О), магнезит (МgСО3), доломит (СаСО3*МgСО3), бишофит (МgСl2*6Н2О). Наибольшее количество магния получают из карналлита.

Основные этапы производства магния:

1. Карналлит;

2. Обогащение карналлита;

3. Обезвоживание карналлита;

4. Электролитическое получение магния;

5. Рафинирование магния;

6. Магний.

2. Начертите в масштабе упрощенную диаграмму состояния сплавов «железо-цементит» и укажите во всех областях диаграммы структуры, получающиеся при медленном охлаждении железоуглеродистых сплавов. Пользуясь этой диаграммой, поясните в самой краткой форме структурные превращения, происходящие в стали, содержащей 0,3% углерода, при медленном ее нагревании от комнатной температуры до 1100. Определите температуры начала и конца вторичной кристаллизации для этой стали при охлаждении.

На рис. 1 приведена упрощённая диаграмма состояния системы железо-цементит.

Превращение из жидкого состояния в твердое (первичная кристаллизация). Линия ACD является линией ликвидуса, а линия AECF — линией солидуса.

Выше линии ACD сплавы системы находятся в жидком состоянии (Ж). По линии АС из жидкого раствора начинают выпадать кристаллы твердого раствора углерода в g-железе, называемого аустенитом (А), в области АСЕ будет находиться смесь двух фаз — жидкого раствора (Ж) и аустенита (А). По линии CD из жидкого раствора начинают выпадать кристаллы цементита (Ц); в области диаграммы CFD находится смесь двух фаз — жидкого раствора (Ж) и цементита (Ц). В точке С при содержании 4,3% С и температуре 1130 °C происходит одновременно кристаллизация аустенита и цементита и образуется их тонкая механическая смесь — эвтектика, называемая в этой системе ледебуритом. Ледебурит (эвтектика) присутствует во всех сплавах, содержащих от 2,0 до 6,67% углерода. Эти сплавы относятся к группе чугуна.

Точка Е соответствует предельному насыщению железа углеродом (2,0%). Сплавы, лежащие левее этой точки, после полного затвердевания представляют один аустенит. Эти сплавы относятся к группе стали.

Превращения в твердом состоянии (вторичная кристаллизация). Линии GSE, PSK и GPQ показывают, что в системе сплавов в твердом состоянии происходят изменения структуры.

Превращения в твердом состоянии происходят вследствие перехода железа из одной модификации в другую, а также в связи с изменением растворимости углерода в железе.

При нагреве до АС1 (723°С) превращений нет, и сталь имеет структуру: перлит + цементит вторичный. При АС1 происходит превращение перлита в аустенит. От АС1 до Аcm (критическая точка, лежащая на линии SE) 910 °C происходит растворение вторичного цементита в аустените. При Аcm сталь имеет аустенитную структуру.

Процесс выделения вторичных кристаллов из твёрдой фазы в процессе охлаждения носит название вторичной кристаллизации.

Температура начала вторичной кристаллизации — 910 °C.

Температура конца вторичной кристаллизации — 723 °C.

В современных источниках используется температура, равная 727 °C.

3. Кратко опишите сущность и назначение диффузионной металлизации. Виды диффузионной металлизации Диффузионная металлизация, процесс, основанный на диффузионном насыщении поверхностных слоёв изделий из металлов и сплавов различными металлами. Диффузионную металлизацию проводят, чтобы придать поверхности металлических деталей специальные физико-химические и механические свойства. В зависимости от диффундирующего элемента различают: алитирование, диффузионное хромирование, молибденирование; марганценирование, хромоалитирование, хромотитанирование и другие виды. Диффузионное насыщение возможно из различных фаз: твёрдой, газовой и жидкой.

Твёрдая диффузионная металлизация. Металлизатором является ферросплав с добавлением хлористого аммония (NH4Cl).В результате реакции металлизатора с HCl или Cl2 образуются летучие соединение хлора с металлом (AlCl3,CrCl2, SiCl4 и так далее), которое в результате контакта с металлической поверхностью диссоциирует с образованием свободных атомов.

Жидкая диффузионная металлизация. Данный вид металлизации проводят погружением детали в расплавленный металл, если диффундирующий металл имеет низкую температуру плавления.

Газовая диффузионная металлизация. Проводят в газовых средах, состоящих из галогенных соединений диффундируещего элемента.

Диффузионной металлизацией можно получать диффузионный слой толщиной от 10 мкм до 3 мм. Процессы диффузионной металлизации позволяют повысить жаростойкость сплавов, абразивную износостойкость (например, хромирование стали У12 увеличивает её износостойкость в 6 раз), сопротивление термоудару, быстрой смене температур, коррозионную стойкость и кислотоупорность и улучшить другие свойства металлов и сплавов.

4. Пользуясь опытной формулой академика А. А. Бочвара, вычислите температуры рекристаллизации меди и свинца. Объясните явление наклепа металлов и укажите, в каких случаях это явление не учитывается при обработке давлением чистых металлов диффузионный металлизация зенкирование наклеп А. А. Бочвар установил зависимость между температурой рекристаллизации и температурой плавления металлов, которая характеризуется следующей формулой Трекр — 0,4Тп, где Трекр и Тпл — соответственно температуры рекристаллизации и плавления в абсолютных градусах. Формула Бочвара действительна для чистых металлов и больших степеней деформации. Температура рекристаллизации железа — 450 °C, меди — 270° С, молибдена — 900° С, а такого металла, как свинец, минус 30° С. В связи с тем что при температуре рекристаллизации процесс образования новых зерен происходит очень медленно, практически холоднодеформированные металлы и сплавы нагревают до более высокой температуры, например железо и низкоуглеродистую сталь до 600—700° С, медь до 450—500° С. Эти температуры и являются температурами рекристаллизационного отжига. В зависимости от степени деформации величина зерна стали после рекристаллизации получается различной. При определенной степени деформации (для стали в пределах 7—15%) после рекристаллизации получаются зерна очень большой величины. Такая степень деформации называется критической степенью деформации.

Для избегания сильного роста зерна при рекристаллизации деформацию стали заканчивают со степенью обжатия большей критической степени деформации.

Как уже известно, при обработке давлением изменяется не только форма исходного металла, но и его структура и свойства. При холодной обработке давлением под действием пластической деформации изменяется форма зерен: они измельчаются и вытягиваются в направлении наибольшей деформации. Происходит повреждение плоскостей скольжения и искажение кристаллической решетки. Указанное явление получило название наклепа.

Наклеп увеличивает предел прочности I—1.27) и твердость I—1.29) металла, уменьшает его относительное удлинение и сужение 1—1.28), ударную вязкость I—1.33) (плотность I—1.18), электрои теплопроводность I—1.20 и 1.22), коррозионную стойкость I— 1.24). С появлением наклепа дальнейшая деформация металла затрудняется, и на определенной стадии он может разрушаться. Для снятия наклепа применяют рекристаллизационный отжиг 1—3.14), Наклепанный металл, имеющий искаженную кристаллическую структуру, полученную при пластической деформации, находится в неустойчивом состоянии. При нагреве до некоторой температуры, называемой температурой рекристаллизации (Трекр), вокруг определенных центров из осколков деформированных зерен возникают г, растут новые зерна.

5. Начертите схему резания при зенкеровании. Укажите на ней элементы резания при зенкеровании. Перечислите виды работы, выполняемых при зенкеровании Процесс зенкерования происходит в сложных условиях резания. Работа резания сосредоточена на сравнительно короткой режущей части (рисунок 2). Это вызывает повышенные механической нагрузки на участке лезвия, на котором происходит отделение стружки от основного слоя материала и его деформация, что сопровождается значительным тепловыделением. Механические и термические напряжения приводят к сравнительно низкой стойкости режущих инструментов Рисунок 2 — Элементы резания при зенкеровании

1 — зенкер; 2 — заготовка; ц — угол в плане; а — толщина среза; b — ширина среза; t — глубина резания; D — диаметр обрабатываемого отверстия; Do — диаметр предварительного отверстия; L — длина обработки; S — осевая подача; Sz — подача на зуб; V — скорость резания

6. Поясните нумерацию станка модели 2А135

2 — группа «сверлильные и расточные»;

А — проведена модернизация;

1 тип — вертикально-сверлильные;

35 — наибольший условный диаметр сверления.

1. Аршинов В. А., Алексеев Г. А. Резание металлов и режущий инструмент. Изд. 3-е, перераб. и доп. Учебник для машиностроительных техникумов. М.: Машиностроение, 1976; 440 с.

2. Кнорозов Б. В. Технология металлов — 2-е изд., перераб. и доп., М.: Металлургия, 1979;904 с

3. Никифоров В. М. Технология металлов и конструкционные материалы. Учеб. Пособие — 5-е изд., перераб. и доп., — М: Высш. Шк., 1968;360 с.