+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Насыщение поверхностного слоя углеродом называется


Насыщение поверхности стали одновременно углеродом и азотом

Насыщение поверхности стали одновременно углеродом и азотом  [c.206]

Цианирование (диффузионное насыщение поверхности стали одновременно углеродом и азотом) благоприятно влияет на статическую и усталостную прочность конструкционной стали, занимая по степени своего влияния промежуточное место между цементацией и азотированием.  [c.197]

Цианирование — совместное насыщение поверхности стали одновременно углеродом и азотом при температуре 530—550°. Оно может производиться в жидкой, твердой и газообразных средах.  [c.27]


Наиболее распространенными видами химико-термической обработки стали являются цементация — насыщение поверхности стальных деталей углеродом азотирование — насыщение поверхности стальных деталей азотом цианирование — одновременное насыщение поверхности стальных деталей углеродом и азотом.   [c.134]

Цианирование — одновременное насыщение поверхности стальных деталей углеродом и азотом в целях получения после закалки высокой поверхностной твердости. Цианируют углеродистые, легированные и быстрорежущие стали. Наиболее распространено цианирование в жидкой среде, при котором обрабатываемые детали помещают в расплавленные цианистые соли. Глубина цианированного слоя может достигать десятых долей миллиметра.  [c.31]

Цианированием называется насыщение поверхности одновременно углеродом и азотом. В табл. 39 приведена общая характеристика различных видов цианирования стали.  [c.91]

Процесс проводится с целью диффузионного насыщения поверхности стали углеродом и азотом одновременно. Проводится в газовой среде. (При проведении в твердых или жидких средах называется цианированием.)  [c.82]

Процесс заключается в диффузионном насыщении поверхности стали серой, азотом и углеродом одновременно. Повышает износостойкость, улучшает адсорбцию масла, предотвращает схватывание и задиры, улучшает приработку трущихся поверхно- стей. Проводится в жидких средах (расплавах солей), твердых смесях (порошках и пастах), газовых средах.  [c.84]

Одновременное насыщение поверхности стали азотом и углеродом. Многочисленные исследования показали, что в ряде случаев совместное диффузионное насыщение стали азотом и углеродом имеет определенные преимущества. Так, азот способствует диффузии углерода, поэтому можно понизить температуру диффузионного насыщения до 850 °С. Такой процесс называется нитроцементацией, так как исходной средой является смесь цементирующего газа и аммиака. Продолжительность процесса А—10 ч. Основное назначение нитроцементации — повыщение твердости и износостойкости стальных изделий.   [c.126]

Иногда применяют сульфоцианирование, т. е. одновременное насыщение поверхности стали азотом, углеродом и серой. Процесс проводят  [c.353]

Цианирование — процесс одновременного насыщения поверхности стали углеродом и азотом для придания ей высокой твердости, сопротивляемости истиранию и коррозионной стойкости.  [c.160]

Глубокое цианирование является сравнительно новым процессом, имеющим ряд преимуществ перед цементацией твердым и газовым карбюризатором. К основным преимуществам процесса относятся большая скорость процесса, одновременное насыщение поверхности стали углеродом и азотом, что обеспечивает лучшее сопротивление износу, а также значительно мень-15  [c.227]


Как и при жидком цианировании, при газовом цианировании имеет место одновременное насыщение поверхности стали углеродом и азотом.  [c.229]

Цианированием называется процесс одновременного насыщения поверхности деталей углеродом н азотом. В зависимости от температур, при которых осуществляется процесс, различают три вида цианирования высокотемпературное, среднетемпературное и низкотемпературное. Одновременное присутствие в среде углерода и азота ускоряет их совместную диффузию (насыщение) в поверхностные слои стали.  [c.84]

Цианирование и нитроцементация — одновременное насыщение поверхности стали углеродом и азотом. Цианирование осуществляется при температуре 820—960" С в расплавленных солях, содержащих цианистый натрий, служащий источником углерода и азота. Этой обработке подвергают стали с 0,3—0,4% С. Цианирование длится 1 ч за это время в слое глубиной 0,2—0,3 мм концентрация углерода повышается до 0,6—0,7%, а азота— до 1,5%. Твердость такого слоя составляет HR 58—62. Для получения более глубокого слоя цианирование ведут при 930—960° С. После цианирования, как и после цементации, необходимы закалка и низкотемпературный отпуск.   [c.173]

Цианированием называется процесс одновременного насыщения поверхности стали углеродом и азотом. Применяется цианирование для повышения твердости и износостойкости поверхностного слоя. Цианированию подвергаются детали из конструкционных углеродистых и легированных сталей и инструмент, изготовленный из быстрорежущих сталей.  [c.251]

Цианирование — процесс одновременного насыщения поверхности детали углеродом и азотом. Этот процесс применяют для повышения твердости, износостойкости и предела выносливости поверхностного слоя. Цианированию подвергают детали из конструкционных низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей, а также детали из нержавеющих сталей и инструмент, изготовленный из быстрорежущих сталей. Цианирование может производиться в жидких, газовых и твердых средах.  [c.146]

Цианированием называют процесс одновременного насыщения поверхности стали углеродом и азотом.  [c.98]

Цианирование нитроцементация) стали — процесс одновременного насыщения поверхности стального изделия азотом и углеродом. Цианированию (нитроцементации) подвергают детали из сталей, содержащих 0,2— 0,4 % углерода. Цианирование может производиться в твердых, жидких и газообразных средах. Твердое цианирование применяют крайне редко как менее эффективное по сравнению с жидким и газовым, наиболее часто используют цианирование в жидкой среде.  [c.263]

Нитроцементация, т. е. насыщение поверхности стальных изделий азотом и углеродом одновременно, является наиболее прогрессивным способом ХТО и поэтому наиболее широко используется в производстве. Не случайно, что большое внимание исследователей и производственников уделено разработке нитроцементации в режиме ТЦО. Особенностями процесса нитроцементации конструкционных сталей являются понижение максимальной температуры насыщения до 870 °С и снижение содержания аммиака в газовой среде от 10—25 до 1—5 %. Это резко уменьшает вероятность образования крупного зерна, темной составляющей , в структуре и избыточной карбонитридной фазы (сетки), снижающих прочностные и пластические свойства деталей. Снижение температуры обработки при нитроцементации обусловлено тем, что диффундирующий в сталь азот существенно уменьшает значения температуры критических точек и этим обеспечивает необходимую диффузию углерода в аустенит при меньших температурах.  [c.207]

Для повышения износостойкости деталей из сплавов пе воспринимающих закалку наиболее эффективно применение химико-термической обработки насыщение поверхностного слоя стали углеродом - цементация, азотом - азотирование, азотом и углеродом одновременно - цианирование, бором - борирование, с последующей термической обработкой по соответствующим режимам. При этом поверхность стали приобретает ипой состав, содержащий очень твёрдые включения карбиды, нитриды, бориды. Структура матрицы такого снлава после термической обработки становиться в поверхностном слое и сама достаточно твёрдой, и за счёт включений карбидов, нитридов, боридов, увеличивающих ещё более агрегатную твёрдость вследствие чего приобретает весьма высокую износостойкость, сохраняя в сердцевине необходимую пластичность и следовательно способность работать в различных условиях нагружения.  [c.27]


В промышленности также применяется процесс одновременного насыщения поверхности стали серой, углеродом и азото.м — сульфоцианирова-н и е — Сф-Цнр [3] .  [c.127]

Поверхностное насыщение стали одновременно углеродом и азотом в расплавленной цианистой солн называют цианированием, а в газовой среде — нитроцементацией. Цель этих процессов — получение высокой твердости и износостойкости поверхности деталей с сохранением пластичной сердцевины. Цианированию и нитроцемента-цин подвергают детали из сталей с 0,2—0,4 % С.   [c.82]

Оптимальное сочетание прочности и износостойкости упрочненных слоев, а также прочности и вязкости сердцевины имеют цементуемые стали с С = 0,10 н- 0,25 % (табл. 7.1). После насыщения поверхности углеродом или одновременно углеродом и азотом детали подвергают закалке и низкому отпуску. Упрочненный слой должен иметь толщину не менее 0,5-0,6 мм. Толщиной слоя принято считать сумму толщин заэвтектоидной, эвтектоид-ной и переходной зон. Несущая способность детали определяется эффективной толщиной слоя, в которой С > 0,4 %. На внутренней границе этой зоны твердость равна 50 HR g, а на поверхности детали твердость должна быть равна 56-63 HR g. Для того чтобы в упрочненном слое распределение углерода по толщине было равномерным, используют диффузионное выравнивание. Оптимальная структура упрочненного слоя представляет собой мар-тенситную матрицу с содержащимися в ней карбидами и остаточным аустенитом. Карбиды располагаются в виде мелких округлых частиц в заэвтектоидной зоне слоя на глубине 0,1-0,25 мм от поверхности. Эти карбиды увеличивают сопротивление деталей изнашиванию. Остаточный аустенит ускоряет приработку зубчатых пар, а в деталях под нагрузкой способствует релаксации напряжений, снижая их максимум. В этом отношении особенно эффективен азотистый аустенит, получаемый при нитроцементации. Допустимое количество остаточного аустенита определяется условиями эксплуатации деталей при 10-15 % он не сказывается существенно на долговечности зубчатых колес, при количестве около 40 % — снижает контактную выносливость тя-желонагруженных зубчатых колес.  [c.100]

Следовательно, потери азота или деазотирование стали увеличением температуры нагрева увеличиваются. По утверждению Ю. Н. Грибоедова [27], в первый период нитроцементации низкоуглеродистая сталь насыщается одновременно углеродо. и азотом. Во второй период нитроцементации насыщение азото. приостанавливается, сменяясь десорбцией. При увеличении В .1-держки концентрация азота на поверхности снижается.  [c.186]

Было обнаружено [41] наличие при газовом цианировании двух стадий насыщения, различных по кинетике. В первой стадии (около 1 часа) лента из низкоуглеродп-стой стали насыщалась углеродом и азотом одновременно. Во второй стадии при продолжающемся насыщении углеродом имела место десорбция азота, т. е. переход части абсорбированных атомов азота с поверхности металла в газовую среду.  [c.636]

Химико-термическая обработка, при которой изменяются химический состав, структура и свойства поверхностного слоя. Как и поверхностная закалка, производится для придания поверхностному слою высокой твердости и износостойкости при сохранении цязкой сердцевины. Основные виды химико-термической обработки следующие а) цементация, заключающаяся в насыщении углеродом поверхности детали, изготовленной из малоуглеродистой стали, последующих закалке и отпуске б) азотирование, при котором поверхность детали насыщается азотом, образующим химические соединения (нитриды) с железом, хромом, молибденом, алюминием и другими элементами. Процесс эффективен при азотировании легированной стали, имеющей указанные прнмесн, например стали 38ХМЮА в) цианирование — одновременное насыш,ение поверхности углеродом и азотом.  [c.33]

Для получения высокого сопротивления износу в машиностроении применяют химико-термическую обработку поверхностей низкоуглеродистых сталей цементацию, заключающуюся в диффузионном насыщении металлов углеродом в твердой, газовой и жидкой средах азотирование — диффузионное насыщение металла азотом цементацию — диффузионное насышение углеродом и азотом одновременно, после которой проводят закалку и низкий отпуск. Диффузионное насыщение при химико-термической обработке осуществляется на глубину менее 1 мм.  [c.358]

Цианирование (нитроцементация) — это процесс одновременного насыщения поверхности стали углеродом и азотом. Жидкостное цианирование проводится в расплавах цианистых солей Na N или K N. Газовое цианирование (нитроцементация) проводится в газовой среде, содержащей смесь метана СН и аммиака NHg. Углерод и азот ускоряют процесс диффузии друг друга. Различают низкотемпературное и высокотемпературное цианирование.  [c.147]

Цианирование. Процесс одновременного насыщения стали углеродом и азотом называют цианированием. В зависимости от режим,обработки свойства поверхностного с.гюя нриблилоются к цементованным или азотированным. Цианированные детали имеют красивую матовую поверхность, улучшаюпдую товарный вид продукции.  [c.47]

Отметим также, что сплавы различных видов образуются не только при сглешении и охлаждении расплавов двух или более взятых металлов, но и при спекании их порошков (так называемые металлокерамические сплавы), а также при диффузии металла, а иногда и неметалла в поверхностный слой другого металла. Это наблюдается при различных методах химико-термической обработки металлов, производимой для придания их поверхности большей прочности и износо-, жаро-, корро-зионноустойчивости. Например, при алитировании или хромировании стали (насыщении поверхности стали алюминием или хромом), цементации (насыщении поверхности стали углеродом), азотировании (насыщении азотом), цианировании (одновременном насыщении азотом и углеродом), борировании (насыщении бором) и т. п. образуются поверхностные покрытия — сплавы. Иногда это твердые растворы (замещения или внедрения), иногда химические или интерметаллические соединения.   [c.86]


Жидкостное цианирование — одновременное насыщение поверхности детали углеродом и азотом. Детали загружаются в ванну, содержащую расплавленные соли циана, выдерживаются при температуре около 780—830°, после чего быстро охлаждаются. Науглероженный слой при этом приобретает высокую твердость. Толщина цианированного слоя обычно не превышает 0,1—0,25 мм. Цианированию подвергаются детали из среднеуглеродистых сталей (слой цианирования до 0,15 мм), а также из малоуглеродистых (слой 0,2—0,4 мм).  [c.451]

Из всех способов химико-термической обработки чаще всего применяется цементация, т. е. науглероживание поверхности малоуглеродистых сталей. В результате цементации поверхность деталей получает высокую твердость, а сердцевина остается пластичной. Несколько реже применяется азотирование, состоящее в насыщении поверхностного слоя стальных деталей азотом, получаемым из аммиака. Процесс одновременного насыщения поверхностного слоя углеродом и азотом с целью повышения твердости и прочности нооит название цианирования.  [c.19]

Жидкостное цианирование. При жидкостном цианировании процесс одновременного насыщения поверхности стали углеродом и азотом производится нагревом деталей или инструмента в расплавленных цианистых солях (цианидах) — цианистом натрии (Na N), цианистом калии (K N), цианистом кальции [ a( N)2].  [c.251]

Газовое цианирование (нитроцементация). При газовом цианировании одновременное насыщение поверхности стали углеродом и азотом производится нагревом деталей (или инструмента) в газовой среде, состоящей из цементующего газа и аммиака. Таким образом, газовое цианирование совмещает в себе процессы газовой цементации и азотирования. Процесс газового цианирования был исследован в 1934 г. проф. Н. А. Минкевичем и проф. В. И. Просвириным,  [c.254]

Для повышения эрозионной стойкости аустенитных сталей применяют способ одновременного насыщения их хромом, азотом и углеродом. Для этого детали нагревают до 1050° С в течение б ч в смеси, содержащей 2— 3% стандартного карбюризатора (для цементации), 70% металлического феррохрома, обработанного соляной кислотой, 25% AI2O3 и 1—2% Nh5 I. В результате такой обработки можно получить диффузионный слой глубиной до 0,4 мм, содержащий 15—27% Сг, 1,5—2% N и увеличенное количество углерода. Одновременное насыщение стали хромом и азотом приводит к образованию на ее поверхности сплошного слоя нитридов хрома, имеющих твердость порядка HV 1100— 1600 и обладающих высоким сопротивлением микроударному разрушению.  [c.266]

Низкотемпературная нитроцементация представляет собой процесс одновременного насыщения поверхности деталей азотом и углеродом при температуре 500...600 С и применяется для повышения стойкости инструмента и технологической оснастки, изготовленных из быстрорежущих сталей. Наряду с высокой износостойкостью (в 2-3 раза выше, чем необработанных) нитроцементированные детали приобретают хорошее сопротивление задиру, обладают повышенной прирабатывае-мостью.  [c.371]


Химико-термическая обработка - Художественное материаловедение


Химико-термическая обработка

Категория:

Художественное материаловедение



Химико-термическая обработка

Для стальных изделий применяется химико-термическая обработка. Она заключается в том, что поверхностные слои изделий при одновременном действии различных химических реагентов и высокой температуре насыщаются углеродом, азотом и другими элементами. Цель такого насыщения — увеличение твердости поверхностного слоя с сохранением вязкой сердцевины изделия, повышение устойчивости его против коррозии, приобретение новых декоративных свойств, а также жаростойкости, сопротивление износу, истиранию и т. п.

Этот процесс основан на способности различных элементов в момент своего выделения из соединений в атомарном состоянии проникать (диффундировать) в поверхностные слои стали и насыщать их. Различают следующие основные виды химико-термической обработки: цементация; азотирование; цианирование; алитирование; силицирование; диффузное хромирование.

Цементация — это поверхностное науглероживание стали. Она применяется в тех случаях, когда изделие должно иметь твердую поверхность при вязкой сердцевине. Цементация основана на свойстве железа поглощать углерод при высокой температуре.

Цементации подвергают малоуглеродистые стали с содержанием углерода не выше 0,2%, а также легированные стали с содержанием никеля, хрома и других веществ.

Азотирование (нитрирование) представляет собой процесс насыщения поверхностного слоя стальных и чугунных изделий азотом. Азотирование углеродистых сталей применяется главным образом для повышения коррозионной стойкости.

Цианирование — процесс одновременного насыщения стали углеродом и азотом, которые повышают коррозионную стойкость и твердость изделий. Совместное действие углерода и азота ускоряет этот процесс по сравнению с цементацией.

Алитирование — процесс диффузного насыщения поверхности стальных и чугунных изделий алюминием. Оно применяется для повышения жаростойкости до 900—950°С благодаря образованию на поверхности защитной пленки из окиси алюминия.

Силицирование повышает твердость и коррозионную стойкость изделий. Оно заключается в насыщении поверхностного слоя стальных изделий кремнием.

Диффузное хромирование значительно повышает коррозионную стойкость, твердость, сопротивление износу и жаростойкость.

Химико-термическая обработка состоит в насыщении поверхностных слоев изделия тем или иным полезным элементом. Адсорбция и диффузия этого элемента протекает при повышенной температуре из среды, окружающей изделие. Такая среда, богатая насыщающим элементом, носит название цементирующей.

Все способы химико-термической обработки по характеру влияния на свойства материала можно подразделить на две большие группы.
1. Упрочняющая химико-термическая обработка, включающая цементацию углеродом, азотирование, цианирование, диффузионное хромирование, борирование сталей.
2. Химико-термическая обработка с целью повышения жаростойкости и коррозионной стойкости при обычных температурах, включающая алитирование, хромирование, силицирование и другие.

Элемент, которым насыщается изделие при химико-термической обработке, должен быть в активном атомарном состоянии. Азот воздуха, находящийся, как известно, в молекулярном состоянии, непригоден для азотирования стали. Для цементации стали нельзя использовать вещества, которые не претерпевают реакций, сопровождающихся выделением углерода в атомарном виде.

Поэтому, как правило, насыщение при химико-термической обработке происходит при участии газовых фаз, способных выделять насыщающий элемент в атомарном состоянии.

Цель химико-термической обработки — получение поверхностного слоя стальных деталей, обладающего повышенной твердостью, износоустойчивостью, жаростойкостью или коррозионной стойкостью. Для этого нагретые детали подвергают воздействию среды, из которой путем диффузии (проникновения) в поверхностный слой деталей переходят некотррые элементы (углерод, азот, алюминий, хром, кремний и др.).

Поглощение таких элементов протекает лучше всего, когда диффундирующий элемент выделяется в атомарном состоянии при разложении какого-либо соединения. Подобное разложение легче всего происходит в газах (в летучем состоянии), поэтому их и стремятся применять для химико-термической обработки стали. Выделившийся при разложении активизированный атом элемента проникаете решетку стали и образует или твердый раствор, или химическое соединение.

Наиболее распространенными видами химико-термической обработки стали являются: цементация, азотирование, цианирование.

Цементация. Цементацией называется процесс поглощения поверхностным слоем стали углерода с целью получения (после закалки) детали с твердой поверхностью и вязкой сердцевиной.

Цементации подвергают такие детали, которые работают одновременно на истирание и на удар.

Существуют два вида цементации: цементация твердым карбюризатором (науглероживателем) и газовая цементация.

При цементации твердым карбюризатором применяют древесный уголь в смеси с углекислыми солями — карбонатами (Na2C03, ВаС03 и др.), которые при нагревании легко распадаются с выделением углекислого газа (С02). Количество карбонатов в карбюризаторах колеблется обычно в пределах от 20 до 40%.

Цементации подвергают детали из углеродистой или легированной стали с содержанием углерода от 0,2%. Такое содержание углерода обеспечивает высокую вязкость сердцевины после цементации и, следовательно, хорошее сопротивление динамической нагрузке.

Детали помещают в железные цементационные ящики и засыпают карбюризатором.

Атомарный углерод диффундирует в поверхностный слой, вследствие чего содержание его в аустените повышается.

Та ким образом, действительным цементирующим веществом при цементации твердым карбюризатором является окись углерода (СО).

Поверхности, не подлежарие цементации, изолируют от карбюризатора нанесением на них специальных обмазок или слоя меди (электролитическим способом).

Глубина цементации зависит от времени и температуры выдержки деталей и обычно составляет 0,5—1,5 мм.

Предельная растворимость углерода в поверхностном слое зависит от температуры и определ яется линией SE диаграммы железо—углерод. Обычно цементированные детали содержат в поверхностном слое 0,95—1,1% С.

При газовой цементации в качестве карбюризаторов применяются различные газы и газовые смеси: природные газы, светильный газ, генераторный газ и др. В состав этих газов, кроме уже известной нам окиси углерода, входят углеводороды. Из углеводородов особое значение имеет метан (СН4).

Преимуществами газовой цементации перед цементацией твердым карбюризатором являются сокращение времени процесса (в два-три раза), чистота рабочего места, возможность более точного регулирования процесса. На отечественных завода)? газовая цемендация применяется очень широко.

После цементации детали подвергают закалке и отпуску.

Закалка цементированной стали имеет свои особенности, так как цементация вызывает значительный рост зерна вследствие продолжительной выдержки при высокой температуре; кроме того, распределение углерода по сечению неравномерно.

Для неответственных деталей закалку производят непосредственно из цементационного ящика. В этом случае поверхностный слой детали имеет структуру крупноигольчатого мартенсита, а в сердцевине — крупное зерно доэвтектоидной структуры. После закалки производят низкий отпуск (150—170°).

Более ответственные детали после цементации охлаждают на воздухе л затем закаливают от температуры 850—900° (нагрев выше точки Ас3). При переходе через точки Асх и Ас3 зерна сердцевины и поверхностного слоя измельчаются, и в структуре закаленной детали будут мелкоигольчатый мартенсит (поверхностный слой) и мелкое зерно (сердцевина). Закаленные детали подвергаются низкому отпуску (150—170°).

Для особо ответственных деталей производят двойную закалку. Первая закалка — от температур выше точки Ас3 (850—900°) — имеет целью измельчить структуру сердцевины. Так как для этого нет необходимости в достижении критической скорости, то охлаждение ведут в масле или на воздухе (нормализация). Вторая закалка — от температур выше точки Асх (760—800°) — производится для того, чтобы придать поверхностному слою высокую твердость. В результате второй закалки поверхностный слой приобретает структуру мелкоигольчатого мартенсита, а сердцевина — структуру неполной закалки (сорбит-феррит).

Углеродистая сталь имеет очень большую критическую скорость закалки, и сердцевина деталей, изготовленных из этой стали, независимо от скорости охлаждения будет.иметь структуру перлит + феррит. Поэтому в ответственных деталях, для получения прочной сердцевины (сорбит + феррит), применяют легированную сталь с меньшей критической скоростью закалки.

Азотирование. Азотирование представляет процесс поглощения поверхностным слоем деталей азота, в результате чего этот слой приобретает высокую твердость.

Азотированию подвергают легированную сталь, содержащую алюминий (А1), титан (Ti), вольфрам (W), ванадий (V), молибден (Мо) или хром (Сг), так как азотирование углеродистой стали не дает нужного эффекта. Количество легирующих компонентов обычно составляет 1,5-2%.

Азотирование, подобно газовой цементации, производится в специальных печах при температуре 500—600°. Активный азот, выделяющийся при диссоциации аммиака, диффундирует в деталь с поверхности и вместе с перечисленными специальными элементами, а также с железом образует очень твердые химические соединения — нитриды (A1N, MoN, Fe4N и др.).

Продолжительность выдержки в камере при азотировании составляет 25— 60 час.; в этом основной недостаток азотирования.

Однако азотирование имеет ряд преимуществ перед цементацией. Оно выполняется при сравнительно низкой температуре и не требует последующей закалки. Твердость азотированных изделий значительно превосходит твердость закаленной стали и определяется числом 1100—1200 по Виккерсу, а хрупкость азотированного слоя меньше цементированного и закаленного. Следует отметить также повышенную стойкость азотированных изделий против коррозии и усталости.

Вследствие этих преимуществ азотирование широко применяется как для стали, так и для чугуна.

Цианирование. Цианирование (процесс поглощения поверхностным слоем изделий одновременно углерода и азота) бывает жидкое и газовое.

Жидкое цианирование производится в ваннах с растворами цианистых солей (NaCN, KCN, Са (CN)2 и др.). При температуре процесса эти соли разлагаются, выделяя активные атомы С и N.

Низкотемпературное (550—600°) цианирование применяется, главным образом, для инструментов из быстрорежущей стали в целях повышения их стойкости и производится в почти чистых цианистых солях (NaCN + KCN). Высокотемпературное (800—850°) цианирование осуществляется в ваннах, содержащих 20—40-процентнье растворы цианистых солей в нейтральных солях NaCI, Na2C03 и др.; оно применяется для различных изделий так же, как и цементация.

Продолжительность жидкого цианирования колеблется в пределах от 5 мин. до 1 часа.

Недостатком жидкого цианирования является ядовитость цианистых солей, а также их высокая стоимость.

Газовое цианирование отличается от газовой цементации тем, что в состав газа добавляют аммиак, дающий активизированные атомы азота. Газовое цианирование, так же как и жидкое, разделяется на низкотемпературное и высокотемпературное.

При низкотемпературном (500—700°) газовом цианировании преимущественно диффундирует азот (с образованием нитридов), а углерод диффундирует в небольшом количестве. Этот способ, так же как жидкое низкотемпературное цианирование, применяется для обработки инструментов из быстрорежущей стали.

При высокотемпературном (800—850°) газовом цианировании в основном диффундирует углерод с образованием аустьНита, подвергаемого закалке. Преимуществами этого способа перед газовой цементацией являются более низкая температура процесса и меньшая его продолжительность.

Газовое цианирование (называется также нитроцементацией) — новый и более совершенный вид химико-термической обработки; оно получает все большее распространение.

Основными видами термической обработки поковок являются отжиг, нормализация и отпуск. Отжигом называют процесс нагрева стали до одной из температур в интервале превращений, выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения вместе с печью. В результате перекристаллизации при отжиге структура стали становится равновесной, повышаются ее пластичность и вязкость, снижается твердость и снимаются внутренние напряжения. Отжиг значительно улучшает обрабатываемость металла резанием и необходим для подготовки структуры к последующей термообработке, если она необходима.

В зависимости от температуры нагрева металла различают полный и неполный отжиг. Полный отжиг применяют для поковок из сталей с содержанием углерода более 0,4%, оконченных ковкой при пониженных или повышенных температурах. В первом случае он необходим для устранения полосчатой структуры (сильно вытянутые зерна), а во втором — для устранения крупнозернистости стали. В остальных случаях поковки подвергают неполному отжигу.

Нормализацией называют процесс нагрева стали до температуры выше интервала превращений, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения на воздухе. Нормализация улучшает структуру стали, уменьшает внутренние напряжения и повышает механические свойства. Нормализация низко- и среднеуглеродистых сталей (до 0,4% С) заменяет отжиг.

Отпуском называют процесс нагрева металла до температуры ниже интервала превращений, выдержки при этой температуре и охлаждения. Высокий отпуск (650—680 °С) применяют для снижения твердости, улучшения вязкости и пластичности поковок из некоторых марок высоколегированных сталей.


Реклама:

Читать далее:
Правка поковок

Статьи по теме:

Химико- термическая обработка стали - Черчение

Химико-термическая обработка — это процесс поверхно­стного насыщения стали каким-либо элементом (углеродом, азотом или тем и другим одновременно, а также хромом, кремнием, бором и др. путем диффу­зии элемента из внешней среды при относительно высокой температуре).

Химико-термическая обработка обычно преследует две основные цели: получение более твердой, износоустойчивой поверхности; получение по­верхности, которая была бы устойчива против коррозии.

Наиболее распространенные виды химико-термической обработки стали — цементация, азотирование и цианирование. Некоторые методы упрочения поверхности металлических изделий приведены на рис. 96 (I— индукционная закалка, II — цианирование, III — нитроцементация, IV — газовая цементация, V — цементация, VI — цементация в твердом карбюризаторе, VII — азотирование, VIII —диффузное хроми­рование.

Рис. 96

Цементация — процесс поверхностного насыщения стальных дета­лей углеродом, с целью получения изделия с вязкой сердцевиной и твердой поверхностью. Цементации подвергают детали из углеродистой и легиро­ванных сталей с содержанием углерода 0,1 ... 0,3%. После цементации по­верхностный слой должен содержать 0,8 ... 1,0% углерода. Цементации подвергаются детали, работающие обычно на истирание в условиях удар­ных нагрузок, например зубчатые колеса, шейки коленчатых валов, порш­невые кольца и другие детали машин.

Азотирование — процесс насыщения поверхностных слоев сталь­ных изделий азотом. Этот процесс обеспечивает повышение твердости и изно­состойкости деталей, увеличивает предел усталости, повышает коррозион­ную стойкость. Твердость азотированного слоя обычно сохраняется при на­гревании детали до 450 ... 500° С, а поверхностный слой детали после цемен­тации начинает терять твердость уже при 200° С. Азотирование является од­ной из завершающих операций обработки изделий, так как после него изде­лия подвергают только шлифованию. Чтобы придать сердцевине детали оп­ределенную прочность и вязкость, перед азотированием деталь подвергают закалке и отпуску.

Азотирование — дорогой процесс, так как проникновение азота в сталь протекает очень медленно (около 10 ч для получения слоя глубиной 0,1 мм). Чтобы сократить его в 1,5 ... 2 раза, прибегают к двухступенчатому на­греву: сначала изделие выдерживают при температуре 510 ... 520° С, а затем несколько часов в зависимости от толщины слоя — при температуре 560 ... 600° С. Процесс азотирования ускоряется в 6 ... 7 раз при нагреве изделий токами высокой частоты.

Азотированию подвергаются в основном легированные стали. Углероди­стые стали азотируют в том случае, когда надо получить поверхностный слой толщиной 0,02 ... 0,04 мм для защиты от коррозии. Такое азотирова­ние называют антикоррозийным.

Цианирование — процесс, при котором происходит одновременное на­сыщение поверхностного слоя стали углеродом и азотом.

Этот процесс происходит в ваннах с расплавленными цианистыми соля­ми либо в газовой среде, содержащей метан, аммиак и закись углерода. По­сле ванны детали закаливаются в воде или масле. Цианированный слой тол­щиной 0,2 ... 0,3 мм имеет довольно высокую твердость и износостойкость. Цианированию подвергают режущие кромки сверл, резцов, метчиков, фрез, а также некоторые зубчатые колеса автомобилей и др.

Цементация металла – виды цементации стали и нюансы процесса

Цементация, осуществляемая в различных средах и исключительно под воздействием высоких температур, является очень распространенным методом химико-термической обработки металла, успешно применяемым уже не один десяток лет.

Подготовка деталей для цементации

Сущность процесса цементации

Смысл любых методов химико-термической обработки металлов, к числу которых относится и цементация стали, заключается в том, что изделие нагревают до высокой температуры в специальной среде (жидкой, твердой или газообразной). Такое воздействие приводит к тому, что меняется химический состав металла – поверхность обрабатываемого изделия насыщается углеродом, в итоге становится более твердой и износостойкой. Что важно, сердцевина обработанных деталей остается вязкой.

Добиться желаемого эффекта после такого воздействия на металл можно лишь в том случае, если обработке подвергают низкоуглеродистые стали, в составе которых углерода содержится не более 0,2%. Для того чтобы выполнить цементацию, изделие нагревают до температуры 850–950 градусов Цельсия, а состав среды подбирают таким образом, чтобы она при нагреве выделяла активный углерод.

Если цементацию стали проводить квалифицированно, можно не только изменить химический состав металлического изделия, но также преобразовать его микроструктуру и даже фазовый состав. В результате удается значительно упрочнить поверхностный слой детали, придать ему характеристики, сходные со свойствами закаленной стали. Для того чтобы добиться таких результатов, необходимо правильно подобрать параметры химико-термической обработки металла – температуру нагрева и время выдержки обрабатываемого изделия в специальной среде.

Оборудование для вакуумной цементации стали

Данная технологическая операция является достаточно продолжительной по времени, так как процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом проходит очень медленно (0,1 мм за 60 минут). Учитывая тот факт, что упрочненный поверхностный слой для большинства изделий должен составлять не менее 0,8 мм, можно рассчитать, что на выполнение цементации металла необходимо будет затратить не менее 8 часов. Основными типами сред для выполнения цементации металла (или, как их правильно называют, карбюризаторами) являются:

  • газообразные среды;
  • растворы электролитов;
  • пастообразные среды;
  • кипящий слой;
  • твердые среды.

Наиболее распространенными являются газообразные и твердые карбюризаторы.

Зависимость толщины цементованного слоя от времени и температуры обработки

Проведение цементации стали в твердой среде

Чаще всего для выполнения цементации металла в твердой среде используется смесь, состоящая из углекислого натрия, бария или кальция и березового или дубового древесного угля (70–90%). Перед этим все компоненты такой смеси измельчаются до фракции 3–10 мм и просеиваются, что необходимо для удаления слишком мелких частиц и пыли.

После того, как компоненты смеси для химико-термической обработки металла подготовлены, их можно смешать несколькими способами.

  • Компоненты смеси (соль и уголь) тщательно перемешиваются в сухом состоянии. Если пренебречь этим требованием, то после окончания процесса цементации на поверхности изделия могут образоваться пятна.
  • Соль растворяют в воде и полученным раствором поливают древесный уголь, после чего его просушивают до достижения влажности не более 7%.

Следует отметить, что второй способ предпочтительнее, так как позволяет получить смесь с более равномерным составом.

Древесноугольный карбюризатор

Как в производственных, так и в домашних условиях цементация изделий из стали выполняется в ящиках, в которые засыпан карбюризатор. Чтобы улучшить качество поверхностного слоя обрабатываемого металла, а также сократить время, идущее на прогрев ящиков, лучше всего изготавливать их максимально приближенными к размерам и формам деталей.

Оптимальные условия для протекания цементации стали можно создать, исключив утечку газов, образующихся в карбюризаторе в процессе нагрева. Для этого ящики, у которых должны быть плотно закрывающиеся крышки, тщательно обмазывают огнеупорной глиной перед помещением в печь.

Естественно, использовать специально изготовленные ящики целесообразно лишь в промышленных условиях. Для цементации металла в домашних условиях применяют ящики стандартных размеров и формы (квадратные, прямоугольные, круглые), подбирая их в зависимости от количества обрабатываемых деталей и внутренних размеров печи.

Оптимальным материалом для таких ящиков является жаростойкая сталь, но может быть использована и тара из малоуглеродистых сплавов. Технологический процесс цементации изделий из металла выглядит следующим образом.

Наглядное изображение изменения структуры после цементации

  • Подготовленные для обработки детали укладывают в ящики, пересыпая слоями карбюризатора.
  • Наполненные ящики, обмазанные огнеупорной глиной, помещают в предварительно прогретую печь.
  • Выполняют так называемый сквозной прогрев ящиков с деталями, при котором они нагреваются до температуры 700–800 градусов Цельсия. О том, что ящики хорошо прогрелись, судят по цвету подовой плиты: на ней не должно быть темных пятен в местах соприкосновения с тарой.
  • Температуру в печи поднимают до 900–950 градусов Цельсия. Именно при таких значениях проводят цементацию стали.

Высокая температура и специальная среда, в которой находится металл, способствуют тому, что происходит диффузия атомов активного углерода в кристаллическую решетку стали. Следует отметить, что выполнение цементации стали возможно в домашних условиях, но часто не позволяет добиться желаемого эффекта. Объясняется это тем, что для процесса цементации необходима длительная выдержка детали при высокой температуре. Как правило, это трудно обеспечить в домашних условиях.

Цементация деталей в газовой среде

Авторами данной технологии являются С. Ильинский, Н. Минкевич и В. Просвирин, которые под руководством П. Аносова впервые использовали ее на комбинате в г. Златоусте. Суть данной технологии заключается в том, что обрабатываемые детали из металла нагреваются в среде углеродосодержащих газов, которые могут быть искусственного или природного происхождения. Чаще всего используется газ, который образуется при разложении продуктов нефтепереработки. Такой газ получают следующим способом:

  • нагревают стальную емкость и подают в нее керосин, который при испарении разлагается на смесь газов;
  • состав некоторой части (60%) полученного газа модифицируют (крекирование).

Полученная смесь и используется для выполнения химико-термической обработки стали.

Процесс цементации стали

Если цементацию стали провести с применением только пиролизного газа, без добавления крекированного, то глубина науглероженного слоя будет недостаточной. Кроме того, в таком случае на поверхности обрабатываемой детали осядет большой слой сажи, на удаление которого может уйти много времени и сил.

Печи, которые используются для выполнения газовой цементации металла, должны герметично закрываться. На современных производственных предприятиях применяют два основных типа таких печей: методические и стационарные. Сам процесс цементации в газовой среде выглядит следующим образом. Обрабатываемые детали помещают в печь, температуру в которой доводят до 950 градусов Цельсия. В нагретую печь подают газ и выдерживают в нем детали определенное время.

По сравнению с цементацией стали с использованием твердого карбюризатора, данная технология имеет ряд весомых преимуществ:

  • обеспечение лучших условий для обслуживающего персонала;
  • высокая скорость достижения требуемого эффекта за счет того, что детали в газовой среде могут выдерживаться меньшее количество времени (к тому же не требуется время для приготовления твердого карбюризатора).

Цементация стали в домашних условиях

В каких еще средах может проводиться цементация стали

Отдельные сорта углеродистых, низкоуглеродистых и легированных сталей, в частности 15, 20, 20ХГНР, 20Х, 20Х2Н4А, 18Х2Н4ВА, 20Г, 12ХН3А и др., могут проходить цементацию в других средах.

Электролитический раствор

В такой среде можно науглероживать только детали, отличающиеся небольшими размерами. Основывается данный метод на анодном эффекте, благодаря которому и происходит насыщение поверхности металла углеродом, содержащимся в растворе электролита. Для того чтобы раствор содержал достаточное количество активного углерода, в него добавляют глицерин, ацетон, сахарозу и другие вещества. Перед тем, как поместить деталь из стали в раствор, его нагревают до температуры 450–1050 градусов Цельсия (в зависимости от обрабатываемого металла и размеров детали). Для разогрева раствора используют электрический ток с напряжением 150–300 В.

Кипящий слой

Цементацию стали по данной технологии проводят в среде раскаленного газового потока, формируемого при прохождении метана и эндогаза через слой нагретого мелкоизмельченного (0,05–0,2 мм) корунда.

Пастообразные составы

Для науглероживания поверхности металла по данной технологии используются специальные пасты, состоящие из желтой соли, древесной пыли и сажи. Перед обработкой деталь обмазывают такой пастой и просушивают, а только затем нагревают до температуры 910–1050 градусов Цельсия при помощи токов высокой частоты.

По какой бы технологии ни была выполнена цементация стали, после ее окончания рекомендуется провести отпуск металла.

7 Термохимическая обработка - СтудИзба

Термохимическая обработка

Назначение и виды химико-термической обработки

Химико-термической обработкой называ­ется процесс поверхностного насыщения стали различ­ными элементами путем их диффузии из внешней среды при высокой температуре. Цель химико-термической обработки — поверхностное упрочнение металлов и спла­вов и повышение их стойкости против воздействия внеш­них агрессивных сред при нормальной и повышенных температурах.

Процессы химико-термической обработки состоят из трех стадий:

- диссоциации, которая заключается в распаде моле­кул и образовании активных атомов диффундирующего элемента;

- адсорбции, т. е. контактирования атомов диффунди­рующего элемента с поверхностью стального изделия и образования химических связей с атомами металла;

- диффузии, т. е. проникновения насыщающего элемен­та в глубь металла.

Скорость диффузии (коэффициент диффузии) при проникновении диффундирующих атомов в решетку раст­ворителя будет выше, если при взаимодействии образу­ются твердые растворы внедрения, и значительно ниже, если образуются твердые растворы замещения.

Концентрация диффундирующего элемента на по­верхности зависит от притока атомов этого элемента к поверхности и от скорости диффузионных процессов, т. е. отвода этих атомов в глубь металла. Чем выше концентрация диффундирующего элемента на поверхности детали, тем больше толщина слоя. Чем выше температура процесса, тем больше ско­рость диффузии атомов, а, следовательно, возрастает тол­щина диффузионного слоя.

Границы зерен являются участками, где диффузион­ные процессы облегчаются из-за наличия большого числа дефектов кристаллического строения. Если раствори­мость диффундирующего элемента в металле мала, то часто наблюдается преимущественная диффузия по гра­ницам зерен. При значительной растворимости диффун­дирующего элемента в металле роль пограничных слоев уменьшается. В момент фазовых превращений диффузия протекает быстрее.

 

Рекомендуемые файлы

                                                               - толщина диффузионного слоя

                                                                - время ТХО   

                                                                 

                                                                          

                                                                             - энергия активации диффузии

                                                 

Различают следующие виды химико-термической об­работки: цементацию, азотирование, цианирование (нитроцементацию) и т. д.

Цементация

Цементацией называется процесс насыщения по­верхностного слоя стальных изделий углеродом. Цемен­тация осуществляется с целью получения высокой твер­дости на поверхности изделия при сохранении вязкой сердцевины, она способствует повышению износостойко­сти и предела выносливости.

Цементации подвергают детали из низкоуглеродистых сталей (содержание углерода до 0,25%), работающие в условиях контактного износа и знакопеременных нагру­зок (втулки, поршневые пальцы, кулачки, колонки и т. д.).

Для цементации детали поступают после механиче­ской обработки с припуском на шлифование 0,05— 0,10 мм. Участки, не подлежащие цементации, защищают тонким слоем меди (0,02—0,04 мм), наносимым электро­литическим способом, или специальными обмазками, со­стоящими из смеси огнеупорной глины, песка и асбеста, замешанных на жидком стекле, и др.

Цементация осуществляется при температурах 900—950°С. Чем меньше углерода в стали, тем выше температура нагрева для цементация. При этих температурах атомарный углерод адсорбируется на по­верхности стали и диффундирует в глубь металла. В ре­зультате цементации содержание углерода в поверхност­ном слое составляет 0,8—1,0%. Более высокая концент­рация углерода способствует охрупчиванию цементован­ного слоя.

Цементованный слой имеет переменную концентра­цию углерода по толщине, которая уменьшает­ся от поверхности к сердцевине. В связи с этим после медленного охлаждения в структуре цементованного слоя можно различить три зоны: заэвтектоидную, состоя­щую из перлита и цементита вторичного; эвтектоидную, состоящую из перлита; доэвтектоидную, состоящую из перлита и феррита.

За толщину цементованного слоя обычно принимают сумму заэвтектоидной, эвтектоидной и половины доэвтектоидной зон. Обычно толщина слоя для большинства стаей составляет 0,8—1,4 мм.

Различают два вида цементации: твердую и газовую. Среда, в которой проводят цементацию, называется карбюризатором.

Цементация в твердой среде

 Карбюриза­тором является активированный древесный уголь (дубо­вый или березовый), а также каменноугольный полукокс и торфяной кокс. Для ускорения процесса к древесному углю добавляют активизаторы — углекислый барий, кальцинированную соду, поташ.

Подготовленные для цементации изделия укладыва­ют в металлический ящик. Предварительно в ящик насы­пают слой карбюризатора 20—30 см. Детали укладыва­ют слоями на расстоянии 10—15 мм друг от друга. Каждый слой деталей засыпают карбюризатором и на него укладывают следующий слой деталей и т. д. Послед­ний слой засыпают карбюризатором и ящик накрывают крышкой, края которой обмазывают огнеупорной глиной или смесью глины с песком. Иногда вместо крышки кла­дут лист асбеста и сверху обмазывают глиной. После этого ящик помещают в печь с температурой 900—950°С.

В ящике между кусочками угля имеется воздух, кис­лород которого взаимодействует с углеродом карбюри­затора, образуя окись углерода СО. Соприкасаясь с по­верхностью деталей, окись углерода диссоциирует.

Выделившийся атомарный углерод диффундирует в глубь металла. Добавление углекислых солей активизи­рует процесс цементации.

Продолжительность выдержки в печи при температу­ре цементации зависит от требуемой толщины цементо­ванного слоя. На практике выдержка принимается из расчета роста слоя со скоростью 0,1 мм в час. Например, слой толщиной 1 мм получают за 9,5-10,4 ч.

Для контроля над протеканием процесса и толщины цементованного слоя в ящик вместе с деталями заклады­вают «свидетели» - образцы диа­метром 10—15 мм, изготовленные из той же марки стали, что и деталь. Во время цементации «свидетели» периоди­чески вынимают, ломают и по излому определяют тол­щину цементованного слоя.

Повышение температуры цементации до 950—1000° С позволяет значительно ускорить процесс, но такой режим применим для наследственно мелкозернистых сталей.

Ящики после цементации охлаждают на воздухе и по­том разбирают. Участки изделия, не подлежащие цемен­тации, защищают, нанося гальваническое покрытие медью. После цементации детали подвергают нормализации для измельчения зерна, повторной закалке и низкотемпе­ратурному отпуску.

Структура сердцевины зависит от состава стали и ре­жима закалки. У углеродистых сталей она состоит из феррита и сорбита или троостита, а у легированных — из малоуглеродистого мартенсита.

Газовая цементация

В настоящее время газовая цементация является основным процессом це­ментации на заводах массового производства. При газо­вой цементации сокращается длительность процесса, так как отпадает необходимость прогрева ящиков, можно обеспечить более полную механизацию и автоматизацию процесса, упрощается последующая термическая обра­ботка и, самое главное, можно получить заданную кон­центрацию углерода в слое.

Цементацию выполняют в шахтных, муфельных или безмуфельных печах непрерывного действия. При цементации в шахтных печах для получения науглероживающей атмосферы применяют метан, керосин, синтин, бензол и т. д.  В печах непрерывного действия чаще используют ме­тан. Для получения заданной концентрации углерода (обычно 0,8%) применяют атмосферы с регулируемым потенциалом углерода.

Под углеродным потенциалом атмосферы понимают определенную концентрацию углерода на поверхности цементованного слоя. Для ускорения процесса углерод­ный потенциал атмосферы в печи меняют по зонам. Вначале его поддерживают высоким, обеспечивающим полу­чение в поверхностном слое концентрации углерода 1,3— 1,4%, а затем его снижают для получения в этом слое оптимального содержания углерода (0,8%).

С этой целью в первую зону, занимающую примерно 2/3 длины печи, подают газ, состоящий из смеси природ­ного (10—15%) и эндотермического (90—85%) газов. Во вторую зону подают только эндотермический газ, на­ходящийся в равновесии с заданной концентрацией угле­рода (0,8%) на поверхности. При этом за счет диффузии углерода в глубь металла и взаимодействия поверхности детали с эндотермической атмосферой концентрация уг­лерода на поверхности уменьшается и происходит более равномерное его распределение по толщине цементован­ного слоя.

После газовой цементации применяют закалку (для наследственно мелкозернистых сталей) непосредственно из цементационной печи, предварительно сделав подстуживание до температуры 850—830°С. Заключительной операцией является низкотемпературный отпуск при тем­пературе 160—180° С.

Цианирование и нитроцементация

Цианированием называется процесс одновремен­ного насыщения поверхности деталей углеродом и азо­том.

На состав и свойства цианированного слоя особое влияние оказывает температура процесса. Повышение температуры цианирования ведет к увеличению содержа­ния углерода в слое, снижение температуры — к увеличе­нию содержания азота. Толщина цианированного слоя также зависит от температуры и продолжительности процесса.

Различают жидкое и газовое цианирование. Газовое цианирование еще называют нитроцементацией. Жидкое цианирование проводят в расплавленных солях, содержащих цианистый натрий.

Цианирование при температурах 820—850°С позволя­ет осуществлять закалку непосредственно из ванны. Пос­ле закалки следует низкотемпературный отпуск.

Цианирование при температурах 820—850°С позво­ляет получать слои толщиной 0,15-0,35 мм за 30-90 мин. Для получения слоев большой толщины (0,5-2,0 мм) применяют глубокое цианирование при темпера­турах 900-950° С, длительность 1,5-6,0 ч. Глубокое цианирование имеет ряд преимуществ по сравнению с це­ментацией: меньше продолжительность процесса для по­лучения слоя заданной толщины; меньше деформация и коробление; более высокое сопротивление износу и по­вышенная усталостная прочность.

После цианирования деталь охлаждают на воздухе, повторно нагревают для закалки и проводят низкотемпе­ратурный отпуск. Такая обработка необходима в связи с тем, что при температурах цианирования (900—950° С) сильно вырастает зерно аустенита и необходим повтор­ный нагрев для его измельчения. Структура цианирован­ного слоя после закалки такая же, как после цементации.

Недостатком цианирования является ядовитость циа­нистых солей. Поэтому цианирование проводят в специально выделенных помещениях с соблюдением мер предосторожности.

Нитроцементацию осуществляют при температурах 840—860°С в газовой смеси из науглероживающего газа и аммиака. Продолжительность процесса зависит от глу­бины насыщаемого слоя и составляет 1 —10 ч. Толщина слоя колеблется от 0,1 до 1,0 мм.

После нитроцементации изделия подвергают закалке и низкотемпературному отпуску при температуре 160— 180° С.

Низкотемпературное цианирование осуществляется при температурах 540—560°С в расплавленных циани­стых слоях. Низкотемпературному цианированию подвергают инструмент из быстрорежущих сталей для повышения его стойкости при резании. В результате такой обработки об­разуется нитроцементованный слой толщиной 0,02—0,04 мм. Длительность процес­са 1 —1,5 ч.

Азотирование

Азотированием называется процесс насыщения поверхности стали азотом. Процесс осуществляется в среде аммиака при температуре 480—650° С. При этих температурах выделяется атомарный азот, который диффундирует в поверхностные слои детали.

Для азотирования применяют среднеуглеродистые легированные стали. При азотировании легированных сталей азот образу­ет с легирующими элементами устойчивые нитриды, ко­торые придают азотированному слою высокую твердость.

Перед азотированием детали подвергают термиче­ской обработке, состоящей из закалки и высокотемпературного отпуска. Затем производят механи­ческую обработку, придающую окончательные размеры изделию.

Участки, не подлежащие азотированию, защищают тонким слоем (0,001—0,015 мм) олова, нанесенным электролитическим методом, или жидким стеклом. В про­цессе азотирования олово расплавляется и благодаря поверхностному натяжению удерживается на поверхно­сти стали в виде тонкой непроницаемой для азота пленки. Продолжительность процесса зависит от толщины слоя. Обычно процесс азотирования ведут при температу­рах 500—520° С. В этом случае получают слои толщиной до 0,5 мм за 24—90 ч.

Для ускорения процесса азотирования применяют двухступенчатый цикл. Вначале азотирование ведут при 500—520°С, а затем температуру повышают до 580—600° С. Это ускоряет процесс в 1,5—2 раза при сохранении высокой твердости азотированного слоя.

В процессе азотирования изменяются размеры дета­лей за счет увеличения объема поверхностного слоя. Чем выше температура процесса и больше толщина азотиро­ванного слоя, тем больше изменение размеров деталей.

Для повышения коррозионной устойчивости изделий азотирование проводят при температуре 600—700°С в течение 15 мин. для мелких деталей и 6—10 ч. для круп­ных деталей.

Процесс жидкостного азотирования осу­ществляют при температуре 570°С в расплаве циансодержащих солей. В ходе процесса расплав непре­рывно продувается сухим и чистым воздухом, что обеспечивает превраще­ния цианида  в цианат, являю­щийся поставщиком атомов углерода и азота.

Преимуществом жидкостного азотирования является резкое сокраще­ние времени получения насыщенного слоя по сравнению с газовым азо­тированием (слой толщиной 0,10-0,20 мм получают за 1,5-3 ч). Кроме того, отсутствие водорода в среде способствует
повышению вязкости слоя. Недостатком процесса является применение ядо­витых солей.

Широкое применение получает ионное азо­тирование. По сравне­нию с газовым азотированием оно имеет ряд преимуществ: меньшую продолжительность   процесса,   более   высокое   качество азотированного слоя, пониженную хрупкость слоя.

Диффузионная металлизация

Диффузионная металлизация - это про­цесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стали различными металлами. Она может осуществлять­ся в твердых, жидких и газообразных средах.

При диффузионной металлизации в твердых средах применяют порошкообразные смеси, состоящие обычно из ферросплавов с добавлением хлористого аммония.

Жидкая диффузионная металлизация осуществляет­ся погружением детали в расплавленный металл (например, цинк, алюминий).

При газовом способе насыщения применяют летучие хлористые соединения металлов, образующиеся при взаимодействии хлора с ме­таллами при высоких температурах. Хлориды диссоциируют на поверхности железа и вы­деляющийся в атомарном состоянии металл диффунди­рует в железо.

Диффузия металлов в железе идет значительно мед­леннее, чем углерода и азота, потому что углерод и азот образуют с железом твердые растворы внедрения, а ме­таллы - твердые растворы замещения. Это приводит к тому, что диффузионные слои при металлизации полу­чаются в десятки раз более тонкими. Поверхностное насыщение стали металлами прово­дится при температурах 900—1200° С.

Алитирование (Al)

Алитированием называется процесс насыщения поверхности стали алюминием. В результате алитирования сталь приобретает высокую окалиностойкость (до850—900° С)   и   коррозионную стойкость в атмосфере и в ряде сред.

При алитировании в порошкообразных смесях чис­тые детали вместе со смесью упаковывают в железный ящик. В рабочую смесь входят: порошковый алюминий (25—50%) или ферроалюминий (50—75%), окись алю­миния (25—50%) и хлористый алюминий (~1,0%). Процесс осуществляется при температуре 900—1000°С в течение 3—12 ч.

Реже применяют алитирование в ваннах с расплав­ленным алюминием. Алитируемые детали погружают в расплавленный алюминий (92—94% А1 и 6—8% Fe). Железо добавляют для того, чтобы предотвратить рас­творение обрабатываемых деталей в алюминии. Процесс проводят при температурах 700—800°С в течение 45— 90 мин.

Алитирование в расплавленном алюминии отлича­ется от алитирования в порошкообразных смесях прос­тотой метода, быстротой и более низкими температура­ми. Основной недостаток процесса — налипание алюми­ния на поверхность деталей.

Иногда применяют металлизацию поверхности стали алюминием (напыление слоя алюминия на обрабатыва­емую поверхность) с последующим диффузионным от­жигом при температуре 900—1000°С в течение 1—3 ч.

Для предохранения алюминия от окисления во время диффузионного отжига изделие покрывают обмазкой, состоящей из серебристого графита (48%), кварцевого песка (30%), глины (20%), хлористого алюминия(2%) и 20—25% от массы первых четырех составляющих - жидкого стекла.

Алитирование стали металлизацией с последующим диффузионным отжигом в несколько раз дешевле, чем в порошках. Агитированный слой представляет собой твердый раствор алюминия в железе, концентрация алюминия в поверхностном слое достигает 30-40%.  Алитированию подвергают трубы, инструмент для литья цветных сплавов, чехлы термопар, детали газоге­нераторных машин и т. д.

Хромирование (Cr)

Хромирование (поверхностное насыщение хро­мом) проводят для повышения коррозионной стойкости, кислостостойкости, окалиностойкости (до 850° С) и т. д. Хромирование средне- и высокоуглеродистых сталей по­вышает твердость и износостойкость.

Хромирование чаще всего проводят в порошкообраз­ных смесях (50% металлического хрома или феррохро­ма, 49% окиси алюминия и 1% хлористого аммония). Процесс осуществляется при температуре 1000—1050°С. Диффузионный слой, получаемый при хромировании уг­леродистых сталей, состоит из карбидов хрома. Толщина хромированного слоя достигает 0,15—0,20 мм при длительности процес­са 6—15 ч. Чем больше углерода в стали, тем меньше толщина слоя.

Значительно реже применяется газовое хромирова­ние. Процесс проводят в среде, содержащей пары CrCl2. Пары CrCl2 получают пропусканием осушенных Н2 и НС1 через феррохром или хром при температуре 980°С. За 3-5 ч получают слой толщиной 0,06-0,10 мм.

Иногда применяют хромирование в вакууме. Изде­лия засыпают кусочками (диаметром 1—3 мм) хрома в стальном или керамическом тигле и помещают в ваку­умную печь. При высокой температуре (960—1000° С) хром испаряется и диффундирует в сталь.

Хромирование применяют для пароводяной армату­ры, клапанов, вентилей, а также деталей, работающих в агрессивных средах.

Борирование (B)

Борированием называется насыщение стали бо­ром. Борирование проводят с целью повышения стой­кости против абразивного износа. Толщина борированных слоев не превышает 0,3 мм.

Широкое распространение получил метод электро­лизного борирования в расплавленных солях, содержа­щих бор. Деталь служит катодом в ванне с расплавлен­ной бурой. Температура процесса 900—950° С. Процесс можно вести и без электролиза в ваннах с рас­плавленными хлористыми солями,  в ко­торые добавляют порошкообразный ферробор или кар­бид бора.

Применяют также и метод газового борирования. В этом случае насыщение бором проводят в среде диборана  в смеси с водородом при температуре 850—900° С.

Борированию подвергают втулки грязевых нефтяных насосов, штамповый инструмент и т. д.

Силицирование (Si)

Силицированием называется процесс насыще­ния поверхности стали кремнием. В результате силицирования сталь приобретает высокую коррозионную стой­кость в морской воде, в различных кислотах и повышен­ную износостойкость. Кроме того, силицирование резко повышает окалиностойкость молибдена и некоторых других металлов и сплавов.

Силицированный слой представляет собой твердый раствор кремния в α-железе. Силицированный слой не­смотря на низкую твердость и значитель­ную пористость после пропитки маслом при температуре 170—200° С имеет повышенную износостойкость.

Силицирование можно проводить в порошкообраз­ных смесях, состоящих из 60% ферросилиция, 39% оки­си алюминия и 1 % хлористого аммония, но наиболее часто применяют газовое силицирование. При газовом силицировании при температуре 1000°С в течение 2—4 ч образуется слой толщиной 0,5—1,0 мм.

Силицированию подвергают детали, применяемые в оборудовании химической, бумажной и нефтяной про­мышленности.

В последние годы разработаны и получают промыш­ленное внедрение новые процессы поверхностного насы­щения металлов — титанирование  и цинкование.

Поверхностно-пластическая деформация

Дробеструйный наклёп

Упрочнение поверхности,

снятие поверхностных напряжений.

Центробежный шариковый наклёп

                                                                       

                                                                                                                                                                                                                                                                             

Обратите внимание на лекцию "Понятие личности в психологии".

 (шарика)

Прочность увеличивается в раза.

Износостойкость в  больше,чем при шлифовке. Для коленчатых валов предел выносливости повышается на .

38. Химико-термическая обработка стали. Назначение, виды и общие закономерности. Диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами

38. Химико-термическая обработка стали. Назначение, виды и общие закономерности. Диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами

Химико-термической обработка (ХТО) – обработка с сочетанием термического и химического воздействия для изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя детали в необходимом направлении, при котором происходит поверхностное насыщение металлического материала соответствующим элементом (С, Т, В, Аl, Сг, Si, Т и др.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды при высокой температуре.

ХТО металлов и сплавов как с целью их поверхностного упрочнения, так и для зашиты от коррозии повышает надежность и долговечность деталей машин.

ХТО включает основные взаимосвязанные стадии:

1) образование активных атомов в насыщающей среде и диффузию их к поверхности обрабатываемого металла;

2) адсорбционно-образовавшихся активных атомов поверхностью насыщения;

3) диффузионно-перемещение адсорбированных атомов внутри металла. Развитие процесса диффузии приводит к образованию диффузионного слоя – материала детали у поверхности насыщения, отличающегося от исходного по химическому составу, структуре и свойствам.

Материал детали под диффузионным слоем, не затронутый воздействием насыщающей активной среды, называется сердцевиной. Общая толщина диффузионного слоя – кратчайшее расстояние от поверхности насыщения до сердцевины. Эффективная толщина диффузионного слоя – кратчайшее расстояние от поверхности насыщения до мерного участка, которое отличается установленным предельным номинальным значением базового параметра.

Базовый параметр диффузионного слоя – параметр материала, служащий критерием изменения качества в зависимости от расстояния от поверхности насыщения. Переходная зона диффузионного слоя – прилегающая к сердцевине внутренняя часть диффузионного слоя, протяженность которой определяется разностью общей и эффективной толщин.

Этап ХТО – диффузия. В металлах при образовании твердых растворов замещения диффузия в основном происходит по вакансионному механизму. При образовании твердых растворов внедрения реализуется механизм диффузии по междоузлиям.

Цементация стали – ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагревании в карбюризаторе, проводят при 930–950 °C, когда устойчив аустенит, растворяющий углерод в больших количествах.

Для цементации используют низкоуглеродистые, легированные стали. Детали поступают на цементацию после механической обработки с припуском на шлифование.

Основные виды цементации – твердая и газовая. Газовая цементация является более совершенным технологическим процессом, чем твердая. В случае газовой цементации можно получить заданную концентрацию углерода в слое; сокращается длительность процесса; обеспечивается возможность полной механизации и автоматизации процесса; упрощается термическая обработка деталей.

Термическая обработка необходима чтобы: исправить структуру и измельчить зерно сердцевины и цементованного слоя; получить высокую твердость в цементованном слое и хорошие механические свойства сердцевины. После цементации термическая обработка состоит из двойной закалки и отпуска. Недостаток такой термообработки – сложность технологического процесса, возможность окисления и обезуглероживания.

Заключительная операция – низкий отпуск при 160–180 °C, переводящий мартенсит закалки в поверхностном слое в отпущенный мартенсит, снимающий напряжения и улучшающий механические свойства.

Азотирование стали – ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали азотом при нагревании в соответствующей среде. Твердость азотированного слоя стали выше, чем цементованного, и сохраняется при нагреве до высоких температур (450–500 °C), тогда как твердость цементованного слоя, имеющего мартенситную структуру, сохраняется до 200–225 °C. Азотирование чаще проводят при 500–600 °C.

Диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами

Борирование – насыщение поверхности металлов и сплавов бором с целью повышения твердости, износостойкости, коррозионной стойкости. Борированию подвергают стали перлитного, ферритного и аустенитного классов, тугоплавкие металлы и никелевые сплавы.

Силицирование. В результате диффузионного насыщения поверхности кремнием повышаются коррозионная стойкость, жаростойкость, твердость и износостойкость металлов и сплавов.

Хромирование – насыщение поверхности изделий хромом. Диффузионному хромированию подвергают чугуны, стали различных классов, сплавы на основе никеля, молибдена, вольфрама, ниобия, кобальта и метал-локерамические материалы. Хромирование производят в вакуумных камерах при 1420 °C.

Алитирование – процесс диффузионного насыщения поверхности изделий алюминием с целью повышения жаростойкости, коррозионной и эрозионной стойкости. При алитировании железа и сталей наблюдается плавное падение концентрации алюминия по толщине слоя.

Назначение поверхностной закалки – повышение твердости, износостойкости и предела выносливости поверхности обрабатываемых изделий. При этом сердцевина остается вязкой и изделие воспринимает ударные нагрузки.

39. Старение. Назначение, изменение микроструктуры и свойств сплавов при старении

Отпуск и старение – это разновидности термической обработки, в результате которой происходит изменение свойств закаленных сплавов.

Термин отпуск принято применять только к тем сплавам, которые были подвергнуты закалке с полиморфным превращением, а термин старение – в случае закалки без полиморфного превращения (после такой закалки фиксируется пересыщенный твердый раствор).

Цель отпуска стали – улучшение ее свойств. Отпуск стали смягчает действие закалки, уменьшает или снимает остаточные напряжения, повышает вязкость, уменьшает твердость и хрупкость стали. Отпуск производится путем нагрева деталей, закаленных на мартенсит до температуры ниже критической.

В отличие от отпуска после старения увеличиваются прочность, твердость, уменьшается пластичность.

Главный процесс при старении – это распад пересыщенного твердого раствора, который получается в результате закалки.

Таким образом, старение сплавов связано с переменной растворимостью избыточной фазы, а упрочнение при старении происходит в результате дисперсных выделений при распаде пересыщенного твердого раствора и возникающих при этом внутренних напряжений.

В стареющих сплавах выделения из пересыщенных твердых растворов встречаются в следующих основных формах: тонкопластинчатой (дискообразной), равноосной (обычно сферической или кубической) и игольчатой. Энергия упругих искажений минимальна для выделений в форме тонких пластин – линз. Основное назначение старения – повышение прочности и стабилизация свойств.

Различают старение естественное, искусственное и после пластической деформации.

Естественное старение – это самопроизвольное повышение прочности (и уменьшение пластичности) закаленного сплава, которое происходит в процессе его выдержки при нормальной температуре. Нагрев сплава увеличивает подвижность атомов, что ускоряет процесс.

Твердые растворы при низких температурах чаще всего распадаются до стадии образования зон. Данные зоны являются дисперсными областями, которые обогащены избыточным компонентом. Они сохраняют ту кристаллическую структуру, которую имел первоначальный раствор. Зоны носят название в честь Гинье и Престона. При использовании электронной микроскопии данные зоны можно наблюдать в сплавах Al – Ag, которые имеют вид сферических частиц диаметром ~10А. Спалавы Al – Cu имеют зоны-пластины, которые имеют толщину <10А.

Искусственное старение – это повышение прочности, происходящее в процессе выдержки при повышенных температурах. Если закаленный сплав, имеющий структуру пересыщенного твердого раствора, подвергнуть пластической деформации, то это ускоряет протекающие при старении процессы. Этот вид старения носит название деформационного. Термическая обработка алюминиевых сплавов состоит из двух циклов – закалки и старения. Старение охватывает все процессы, происходящие в пересыщенном твердом растворе, – процессы, подготавливающие выделение, и процессы выделения. Превращение, при котором происходят только процессы выделения, называется дисперсионным твердением.

Для практики большое значение имеет инкубационный период – время, в течение которого в закаленном сплаве совершаются подготовительные процессы, время, в течение которого закаленный сплав сохраняет высокую пластичность. Это позволяет проводить холодную деформацию непосредственно после закалки.

Если при старении происходят только процессы выделения, без сложных подготовительных процессов, то такое явление называют дисперсионным твердением.

Практическое значение явления старения сплавов очень велико. Так, после старения увеличивается прочность и уменьшается пластичность низкоуглеродистой стали в результате дисперсных выделений в феррите цементита третичного и нитридов.

Старение является основным способом упрочнения алюминиевых сплавов, некоторых сплавов меди, а также многих жаропрочных и других сплавов. В настоящее время все более широко используют мартенситностарею-щие сплавы.

Сегодня достаточно часто вместо термина «естественное старение» используют термин – «низкотемпературное старение», а вместо «искусственного старения» – «высокотемпературное старение». Самыми первыми металлами, которые были упрочнены при помощи старения, были алюминиевые сплавы. Упрочнение проводилось при температурах выше 100 °C.

В разных температурных интервалах наблюдаются различия в процессе распада. Поэтому для получения оптимального комплекса свойств в сплавах применяется сложное старение, проходящее в определенной последовательности, при низких и более высоких температурах.

Старение сплавов, вызванное процессом распада пресыщенного твердого раствора, является наиболее важным. После охлаждения сплавов появляется состояние пресыщения твердого раствора. Это вызвано тем, что при высокой температуре увеличивается растворимость примесей и легирующих компонентов.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Опубликованные материалы на сайте СМИ "Солнечный свет". Статья Химико-термическая обработка. Автор: Абрамова Ксения Борисовна.

Автор: Абрамова Ксения Борисовна
Химико – термическая обработка – технологический процесс, сочетающий термическое воздействие с изменением химического состава поверхностного слоя детали. Технология ХТО состоит в нагреве деталей в специальных активных атмосферах (твердых, жидких, газообразных), т.е. в атмосферах с повышенной концентрацией элемента, изменяющего химический состав поверхностного (приповерхностного) слоя.

Химико-термическая обработка сталей и сплавов.

Химико – термическая обработка – технологический процесс, сочетающий термическое воздействие с изменением химического состава поверхностного слоя детали. Технология ХТО состоит в нагреве деталей в специальных активных атмосферах (твердых, жидких, газообразных), т.е. в атмосферах с повышенной концентрацией элемента, изменяющего химический состав поверхностного (приповерхностного) слоя.

Существуют две разновидности ХТО:

1. Диффузионное насыщение сталей и сплавов элементами-металлоидами с меньшим размером атома, чем металл-основа (железо, титан и др.): углеродом, азотом, бором. При этом слой, обогащенный данными элементами, располагается в глубь от поверхности («внутри сплава») (рис. 2.32).

2. Диффузионное насыщение сталей и сплавов металлами: алитирование (Al), хромирование (Cr), цинкование (Zn) и другими элементами. При этом слой, обогащенный данными элементами, располагается на поверхности, образуя покрытие, и частично проникает внутрь металла (рис.2.33).

Рис. 2.32. Химико-термическая обработка сплавов металлоидами

Рис. 2.33. Химико - термической обработка сплавов металлами

Это с диффузионным насыщением углеродом и азотом

Цементация – вид ХТО, при котором производится диффузионное насыщение поверхностного слоя металла (сплава) углеродом.

Целью обработки является повышение твердости, износостойкости (при хорошем сопротивлении ударным нагрузкам), сопротивления циклическим нагрузкам, циклическим контактным нагрузкам. При этом сохраняется пластичная и вязкая сердцевина детали, что обеспечивает работоспособность в сложных условиях нагружения (рис. 2.34)

Рис. 2.34. Свойства цементованной стальной детали, обеспечивающие сопротивление различным видам нагрузок

Процесс цементации проводят на сталях, содержащих 0,08 - 0,25 % С; это могут быть как углеродистые стали, так и легированные. В результате цементации концентрация углерода в поверхностном слое возрастает до 0,8 - 1,4 % С.

Наиболее распространенные детали, к которым применяется ХТО, это зубчатые колеса, пары трения, кулачки, опоры валов под посадку подшипников.

При химико-термической обработке к параметрам, необходимым любому процессу термообработки, – температуре, времени выдержки, скорости охлаждения, добавляется еще один – среда насыщения (или активность среды насыщения).

Нагрев цементуемых деталей проводится в аустенитной области при температурах 900 - 1000ºС.

Время выдержки зависит от марки стали и от той толщины слоя, который необходимо получить для данной детали. Так, например, на низкоуглеродистых сталях для получения науглероженного слоя глубиной 2 мм при температуре 900 ºС требуется 16 часов, при температуре 950ºС – 10 часов.

Насыщающая среда при цементации называется карбюризатором. Карбюризатор может быть твердым, жидким, газообразным.

При этом цементация всегда протекает через газовую фазу. В насыщающей среде протекают следующие реакции:

В твердой фазе:

ВаСО3 + С → ВаО + 2СО.

На поверхности детали протекает ведущая реакция:

2СО → СО2 + С.

При газовой цементации используется в качестве карбюризатора природный газ (основная часть его – метан), и реакция имеет следующий вид:

СН4 → 2Н2 + С.

В ряде случаев исходную газовую среду активизируют ионизацией в тлеющем разряде. Углерод в виде ионов переносится на насыщаемую поверхность, адсорбируется на ней. Проникновение ионов углерода в глубь детали, т.е. диффузионное насыщение, происходит в аустенитной области. Скорость охлаждения после выдержки при температуре цементации замедленная, с печью. Таким образом, после цементации сталь имеет структуру отжига. После цементации проводят закалку и низкий отпуск. Поверхность детали, которая должна сопротивляться износу и контактным нагрузкам, состоит из высокоуглеродистого мартенсита отпуска и частиц цементита. Толщина упрочненного слоя после цементации составляет 1,5 – 2 мм (но может достигать и 6 мм).

«Двухслойная» структура всей цементованной детали – высокоуглеродистый мартенсит на поверхности и малоуглеродистый мартенсит в сердцевине, различные удельные объемы этих составляющих – обуславливает возникновение сжимающих напряжений в поверхностном слое, которые благоприятны для работы деталей в условиях циклических нагрузок.

Азотирование – процесс насыщения сплавов азотом из газовых сред.

Технология процесса азотирования (температуры, продолжительность), а также сопутствующая термическая и механическая обработки, химический состав применяемых сталей и окончательные свойства отличаются от процесса цементации. Азотирование применяется для сталей, содержащих более сильные нитридообразующие элементы, чем железо: хром, молибден, алюминий. Такими сталями являются низко - и среднеуглеродистые легированные стали марок 38ХМЮА, 20Х2Н4ВА, 30Х3ВА и др.

Азотирование проводят в среде аммиака, который при нагреве диссоциирует в соответствии с реакцией:

2Nh4 → N2 + 3h3.

Нагрев проводится в α - области при температурах 500 - 600ºС. Поскольку эти температуры находятся в интервале температур отпуска или старения (для ряда сталей), то процесс насыщения может быть совмещен с термообработкой. Длительность составляет 24 - 60 часов (из-за пониженной по сравнению с цементацией температуры насыщения).

Азотирование является более дорогим процессом, чем цементация, из-за повышенной длительности процесса. Его применяют для ответственных деталей – коленчатых валов, гильз цилиндров, червяков, для деталей сложной формы и тонких сечений, которые не подвергаются последующему шлифованию.

Недостатки: большая длительность процесса, более низкие контактные нагрузки, чем для цементованных деталей, из-за меньшей толщины упрочненного слоя.

Современным прогрессивным способом азотирования является ионное азотирование. Его проводят в специальных установках, в которых детали являются катодом, стенки вакуумной камеры – анодом. В разреженной атмосфере чистого азота при давлении 500 – 1300 Па и напряжении 300 - 800 В возбуждается тлеющий разряд и при этом происходит ионизация азота. Преимущества ионного азотирования состоят в экономичности, хорошей управляемости процессом, применимости не только к легированным, но и к высоколегированным (коррозионностойким) сталям, высокой производительности.

 

термический и химический

ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРНЫХ И БИОМЕДИЦИНСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Машиностроительный факультет

СИЛЕССКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ В ГЛИВИЦЕ

ТЕПЛООБРАБОТКА

ИНЖЕНЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Отчет № 4

Термохимическая обработка

Имя и фамилия: Паулина Паржих, Ева Оконь, Матеуш Соя

Специальность: Материаловедение

Группа декана: IM4

Учебный год: 2014/2015

GLIWICE 2015

Термическая обработка - Химическая обработка - это термическая обработка (или комбинация нескольких обработок), направленная на получение свойств, отличных от основных свойств в поверхностном слое обрабатываемого материала.Это достигается изменением химического состава
и, следовательно, структуры указанного верхнего слоя. Изменение химического состава
в металлах и их сплавах возможно благодаря диффузии (миграции) атомов, которая происходит из-за наличия разницы в их концентрациях, наличия межатомных (межузельных) пространств и ошибок в определении расположение атомов в поликристаллических материалах (вакансии, дислокации, а также границы зерен). В диффузионных процессах различают понятия атомной и реактивной (реактивной) диффузии.

Рис. Разделение и классификация термохимических обработок

Атомная диффузия происходит, когда при температуре термохимической обработки образуется твердый раствор элемента, диффундирующего в материал основы. Механизм атомной диффузии может включать перемещение атомов посредством обмена в узлах кристаллической решетки
и миграции вакансий. Атомы малого диаметра могут перемещаться на
в межузельных пространствах.

Реактивная диффузия (реактивная) - это когда в результате образуется интерметаллическая фаза.Движение атомов является результатом теплового движения атомов в решетке

.

подложек (процесс самодиффузии) и посторонних атомов (процесс гетеродиффузии). В процессе термохимической обработки преобладает гетеродиффузионный процесс, скорость которого стимулируется температурой.

В процессах термохимической обработки должны выполняться следующие условия:

в среде, где происходит термообработка - химических, активных атомов (т.н."in statu nascendi") как продукт термической диссоциации, метатезиса или восстановления,

должно наблюдаться явление адсорбции на поверхности материала, подвергнутого термохимической обработке,

атомов, адсорбированных на поверхности, должны мигрировать в основной материал из-за механизмов диффузии. Если какое-либо из этих условий не выполняется, то термохимическая обработка невозможна. В настоящее время,
, к основным процессам термохимической обработки относятся науглероживание и азотирование стали.

Твердое науглероживание (порошки)

Основным компонентом науглероживающих порошков является древесный уголь в количестве 85-95% и карбонаты: BaCO3, Na2CO3 или CaCO3 в количестве 5-15%. Карбонаты могут находиться в порошке группами или индивидуально. Наиболее универсальным и простым по составу является порошок, содержащий 95% древесного угля и 5% BaCO3. Этот порошок имеет то преимущество, что он не вызывает чрезмерной концентрации углерода в науглероженном слое. При его использовании поверхностная концентрация углерода составляет примерно 1%.Процесс твердого науглероживания
состоит из следующих этапов:

• размещение предметов в ящиках с порошковой смесью,

• закрытие ящика крышкой, запечатывание в основном глиной и сушка,

• положить в духовку,

• выдержка при температуре цементации,

• воздушное охлаждение ящиков.

При температуре цементации кислород из воздуха, находящегося в ящике, реагирует с углем в соответствии с реакцией 2C + O2 → 2CO.Окись углерода, образующаяся при контакте со стальной поверхностью, разлагается в соответствии с реакцией 2CO Ca t + CO2. Образующийся атомно-активный углерод (Cat) затем адсорбируется на поверхности стали и диффундирует в ее поверхностные слои. Окись углерода также образуется в результате реакции карбоната бария с древесным углем BaCO3 + C → BaO + 2CO. Оксид бария, образующийся в этой реакции, реагирует с диоксидом углерода, образовавшимся при разложении монооксида углерода
BaO + CO2 → BaCO3, что приводит к повторному образованию карбоната бария.Отсюда следует, что количество BaCO3 не изменяется при науглероживании. С другой стороны, содержание древесного угля в порошковой смеси уменьшается. Это снижает углеродный потенциал1) во время науглероживания с увеличением времени. Время науглероживания зависит от типа стали, используемого порошка и, прежде всего, от требуемой толщины науглероживающего слоя. Науглероживание в порошках применяется в единичном или мелкосерийном производстве при науглероживании, тогда к закаленным и отпущенным элементам не предъявляются высокие требования.Более современный процесс - науглероживание в газовой среде.

Науглероживание также может происходить в газовой среде, в псевдоожиженном слое, в вакууме, плазме, электролитно-плазменном науглероживании.

Рис. Структура стали 20Н после процессов науглероживания газом а) - Науглероживание газом при 920 ° C. Закалка при 760 ° C - вода. Отпуск при 160 ° C. Крупнокусковой мартенсит с участками остаточного аустенита на поверхности. Количество остаточного аустенита уменьшается с удалением от поверхности, превращаясь в мелкоигольчатый мартенсит б) - Науглероживание газом при 930 ° C.Карбонизированный слой На поверхности большое количество коагулированных карбидов хрома превращается в выделения по границам зерен.

Науглероженные стали

Для науглероживания используются как конструкционные углеродистые стали марки
более высокого качества, так и конструкционные легированные стали с содержанием углерода от 0,1 до 0,25%. Среди четырнадцати марок легированных сталей для науглероживания есть стали с добавлением хрома (например, 15H), хрома
и марганца (например, 16HG), хрома, марганца и титана (18HGT), хрома, марганца
и молибдена (например,15HGM), хром, марганец и никель (например, 17HGN), хром
и никель (например, 15HN), а также хром, никель и молибден (например, 22HNM).
Суммарное содержание легирующих элементов в этих сталях не превышает 3,0%.
Выбор стали для науглероженных элементов должен включать анализ тенденции стали
к росту зерна и влияния легирующих элементов на прокаливаемость сердечника и науглероженного слоя. Стали для науглероживания, которые не содержат карбид-
, азотообразующих элементов или добавки молибдена, не должны закаливаться непосредственно от температуры науглероживания.Типичные детали, где используется науглероживание:

• высоконагруженные шестерни,

• валы зубчатые и шлицевые,

• пальцы поршневые и шаровые,

• столбы и резцы для бурового инструмента для геологических и горных работ,

• подшипниковые кольца и валы крупногабаритные,

• детали из спеченного железного порошка.

Термическая обработка стали после науглероживания

Структура поверхностного слоя после науглероживания состоит из заэвтектоидной зоны (перлит + Fe3CII), эвтектоидной зоны (перлит) и доэвтектоидной зоны (перлит + феррит), переходящей
в структуру ядра.Термическая обработка науглероженных элементов должна обеспечивать:

• высокая твердость поверхности и оптимальные механические свойства сердечника,

• измельчение зерна, рост которого вызвал длительный нагрев при науглероживании,

• удаление цементита в виде сетки или иголок в чрезмерно науглероженном слое,

• снятие закалочных напряжений.

Термическая обработка после цементации всегда включает закалку и низкий отпуск
(150-200 ° C).Прямая закалка от температуры науглероживания применяется для легированных сталей (мелкозернистых), которые не подвержены росту зерна при науглероживании
и в результате поверхностного упрочнения получается высокоуглеродистый мартенсит (до 58 HRC)
без присутствие цементита, но со значительным количеством остаточного аустенита. В сердцевине науглероженных элементов (если закаливаемость стали высокая, а поперечное сечение небольшое) находится низкоуглеродистый мартенсит, твердость которого зависит от содержания углерода в данной стали до процесса науглероживания.Поскольку поверхностный слой науглероженной и закаленной стали значительно отличается от сердечника по химическому составу и свойствам, существуют структурные напряжения, которые снимаются медленным отпуском при температуре
–150–200 ° C и времени 1,0–2,5 часа. Закалка с переохлаждением позволяет уменьшить количество остаточного аустенита в науглероженном и закаленном слое
и повысить его твердость (до 60 HRC). Этот факт следует связать с процессом отделения высокоуглеродистых карбидов аустенита при недогреве.В результате такой обработки
в приповерхностной зоне получается структура высокоуглеродистого мартенсита
с включениями цементита в ядре, аналогичная предыдущему способу - низкоуглеродистый мартенсит. Следует отметить, что рассмотренные выше способы термической обработки
после науглероживания следует применять к мелкозернистым легированным сталям. Термическая обработка, применяемая к обычным науглероженным сталям (углерод
и сплав, склонный к крупнозернистости), представляет собой двойную закалку и низкий отпуск.Закалка I позволяет получить мелкоигольчатый низкоуглеродистый мартенсит в ядре и удалить цементитную сетку в зоне науглероживания за счет создания крупноигольчатой ​​структуры высокоуглеродистого мартенсита со значительным количеством остаточного аустенита. Закалка II используется для придания поверхностному слою высокой твердости (примерно 60 HRC) в результате образования хорошего безыгольного или аморфного мартенсита
с частицами гранулированного цементита. Сердечник, для которого предполагаемая температура слишком низка, не затвердевает полностью и, в зависимости от марки стали и размера поперечного сечения, приобретает структуру, состоящую из феррита и мелкого перлита или мартенсита и феррита.Низкий отпуск при 150 - 200 ° C. а время 1,0 - 2,5 часа предназначено для снятия закалочных напряжений, вызванных диффузией углерода в сталь и двойной закалкой.

Рис. Термическая обработка после науглероживания а) прямая закалка, б) закалка с переохлаждением,
в) двойная закалка

Азотирование стали

Азотирование - это процесс термической химической обработки - , заключающийся в насыщении поверхностного слоя стали или чугуна азотом при температурах ниже A1.
Целью азотирования является получение очень твердого и износостойкого поверхностного слоя обрабатываемых элементов при сохранении высоких механических свойств сердечника. Такой процесс называется gold и a a a . В процессе азотирования также возможно повысить стойкость стали и чугуна к агрессивной среде, и тогда такой процесс называется nt m и nt y коррозия yj n y m . Азотирование можно проводить обычным или ионным методом.

Обычное азотирование

В обычном процессе азотное насыщение железа и его сплавов происходит
путем диффузии азота в атомарном состоянии (Nat) в азотированный элемент. Азот, необходимый для создания диффузионного слоя
, получается в результате диссоциации аммиака
2Nh4 → 2Nat + 3h3 Эта реакция протекает при температуре азотирования под каталитическим действием поверхности сплава железа.Чаще всего обычный процесс азотирования проводится таким образом, что степень диссоциации аммиака составляет 20-45%.
Так как степень диссоциации зависит от температуры азотирования, то при атмосферном давлении она составляет от 480 до 600 ° C. Атомарный азот (Nat) быстро связывает

становится молекулой N2. Следовательно, во время процесса азотирования необходима постоянная подача свежего аммиака. Характерными параметрами этого процесса являются: температура и время отжига, а также степень диссоциации аммиака.Толщина азотированного слоя в основном зависит от температуры и времени азотирования. Диаграмма железо-азот может быть полезной при определении структуры азотированного слоя сплавов железа. Как видно из диаграммы, азот и железо могут образовывать следующие фазы:

• α фаза (нитроферрит - твердый раствор азота в железе α),

• γ фаза (нитроаустенит - азотный раствор в железе γ),

• γ 'фаза (нитрид типа Fe4N),

• ε-фаза (нитрид типа Fe2N).

Рис.Система фазового равновесия железо-азот

При азотировании при температуре ниже 590 ° C вначале образуется α-фаза.
После достижения предельного содержания азота в этой фазе образуется фаза γ ', за которой следует фаза ε. Обычное азотирование делится на закалку и противокоррозионное.

Закалочное азотирование (часто называемое длительным) проводят
при температуре 480 - 560 ° С в течение от нескольких до нескольких десятков часов. Степень диссоциации аммиака 20-60%.Толщина слоя колеблется от 0,2 до 0,8 мм в зависимости от температуры и времени. Твердость углеродистых сталей после закалки азотированием
не превышает 1100 HV и связана с образованием фазы γ '(Fe4N) на поверхности.
В легированных сталях, содержащих Cr, Al и Mo, более высокая твердость
порядка 1550 HV достигается за счет получения нитридов этих элементов с высокой степенью дисперсности. Азотирование проводят в печах с герметичной ретортой с естественной
или принудительной циркуляцией атмосферы.Предметы азотирования следует тщательно очистить и обезжирить. Поверхности, не подлежащие азотированию, чаще всего защищают химическим или электролитическим меднением.

Сталь 38HMJ, закаленная и отпущенная (закалка при 950 ° C + отпуск при 650 ° C. Азотированный слой (550 ° C-60 ч).
Толстая зона хвойных фаз ε и γ 'на поверхности. Нитриды.

Антикоррозионное азотирование (кратковременное) проводится при температуре 600-800 ° C
за гораздо более короткое время, чем предыдущее, так как оно составляет 1-6 часов.Толщина слоев
от 0,005-0,03 мм. При антикоррозийном азотировании легированных сталей, содержащих азотообразующие элементы, толщина слоя может достигать 0,3 мм. №
Антикоррозионное азотирование проводится в устройствах аналогично процессу закалки после тщательной очистки и обезжиривания поверхности. Есть и другие виды азотирования.

Азотирование стали

Содержание углерода в этих сталях в зависимости от марки варьируется в пределах
от 0,20 до 0,42%, хрома от 1,35 до 3,50%, молибдена от 0,15 до 0,55%, алюминия
от 0,70 до 1,10% и ванадия от 0,20 до 0,30. %).Основное применение стали
для азотирования - детали двигателей внутреннего сгорания: коленчатые валы, шатуны, поршневые пальцы, шестерни, гильзы цилиндров, кулачки, детали дизельных топливных насосов и другие. Перед азотированием детали из указанной стали подвергаются термообработке. Температура азотирования всегда ниже, чем температура отпуска, используемая при закалке и отпуске.

Рис. Схема термообработки стали 3ШМД для азотирования

Следует подчеркнуть, что никакая другая термическая обработка после процесса азотирования не применяется.
С другой стороны, во многих случаях последующей обработкой азотированных компонентов является их полировка или притирка.

Целью науглероживания является получение твердого, стойкого к истиранию слоя при сохранении герметичности сердечника. С другой стороны, целью азотирования является получение очень твердого и стойкого к истиранию поверхностного слоя без необходимости дальнейшей термообработки. Азотирование также увеличивает коррозионную стойкость стали и усталостную прочность.

[1] Б. Павловский "Тепловая и термохимическая обработка стали"

[2] А.Moszczyński "Науглероживание газа", Варшава, WNT 1983.

[3] http://www.im.mif.pg.gda.pl/

[4] http://zis.wip.pw.edu.pl/

[5] Я. Гучиньска "Металловедение - Материалы для лабораторных занятий"

[6] К. Пшибилович, "Металловедение", Варшава, WNT 1992


Поисковая система

Подобные подстраницы:
Отчеты по материалам, теплоте и химии, 1
+ Материаловедение (термическая и химическая обработка стали) - 2 год V +, Материаловедение
тепло и химия, Материаловедение
тяги - изм.cpln. 3- изм. cpln.-chem, наука, здоровье, материаловедение, термическая обработка
Проект OCMI термическая обработка науглероженных поршневых пальцев SOJA
Оценка термической среды 3
Способы экономии электроэнергии и тепла дома с нулевым выбросом
chem fiz w7
Охрана труда и техника безопасности при термообработке
12 Определение коэффициента теплопроводности твердых тел по методу Кристиансена
химическая лекция 11
Лаборатория термической обработки sprawko
Энергетическая безопасность здания 2 тепловая энергия
Газовая сварка горелкой, ZiIP, 2-й курс ЗИП, термообработка и сварка , Сварка
OC TO JE, Исследования, Материаловедение, Исследования металлов и основы термической обработки, Металлография, Связи
7 --- Инструкция по термообработке, ОПЕРАТОР ЧПУ, ТЕХНОЛОГИЯ ЧПУ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ
Измерение теплопроводности изоляторов (1 ), MIBM WIP PW, физика 2, физические лаборатории (2), 38-Research
CERAMIKA, Исследования, Материаловедение, Металловедение и Po dstawy Obrobki Cieplnej, Meteloznastwo
c3 steel для термообработки, Познанский университет технологий, технологий и образования в области информационных технологий, семестр II, Mate

другие похожие страницы

.

Отжиг

ВОПРОСЫ:

1. Отжиг: нормализация, размягчение (сфероидизация), рекристаллизация, снятие напряжений, полный.

2. Температурный диапазон сплавов железа и «что мы хотим получить»

3. Термическая обработка

4. Осадочное твердение.

5. В чем разница между закалкой и пересыщением?

6. Термохимическая обработка (эссенция)

7. Назначение углеродного отверждения (науглероживания).

8. Структура после науглероживания и медленного охлаждения.

9.Термическая обработка после науглероживания

10. Закалка сразу после температуры цементации.

11. Назначение азотирования (состав - нитриды).

12. Иммерсионные покрытия (диффузионные)

13. Цинкование и горячее алюминирование.

14. Гальванические покрытия.

15. Диффузионное и гальваническое хромирование (сходства и различия)

16. Определение стали

РАЗРАБОТКА:

Ad.1 Отжиг: нормализация, размягчение (сфероидизация), рекристаллизация, снятие напряжений, полный.

ОТЖИГ:

Отжиг - это термическая обработка, заключающаяся в нагреве сплава до соответствующей температуры, нагреве до этой температуры и охлаждении до температуры окружающей среды. Например, благодаря одному из методов отжига (полный отжиг) мы получаем сплав с регенерированной структурой, предварительно перегретым и измельченным.

Скорость охлаждения после нагрева выше температуры превращения должна быть низкой, поскольку быстрое охлаждение предотвратит образование фаз, соответствующих состоянию равновесия сплава.После отжига в диапазоне температур субперехода скорость охлаждения может быть по существу произвольной, поскольку в этом диапазоне фазовые переходы не происходят.

На практике в зависимости от назначения различают следующие виды отжигов:

• гомогенизация

• нормализующий

• расслабляющий

• умягчение

• перекристаллизация

• закалка

• Старение.

Для термической обработки стали применяют два вида отжига в зависимости от назначения и метода обработки:

• Проводятся с нагревом выше критических температур:

• нормализующий

• смягчающий отжиг

• Проводятся с нагревом ниже критических температур:

для отпускного отжига предварительно закаленных сталей

для отжига для снятия напряжений

Процессы отжига без рекристаллизации.

Рекристаллизационный отжиг проводят после холодной обработки. Он заключается в нагреве материала до температуры выше температуры рекристаллизации, нагреве до этой температуры и охлаждении. Целью рекристаллизационного отжига является устранение последствий холодной обработки и восстановление исходных свойств материала. Температуру рекристаллизации можно приблизительно определить:

Tr »(0,35-0,6) Tt [K]

где: Tr - температура рекристаллизации, Tt - температура плавления.

Отжиг для снятия напряжений заключается в нагревании материала до температуры ниже Ac1, обычно 600-650 ° C, нагревании при этой температуре и медленном охлаждении. Целью снятия напряжений отжига является снижение остаточных напряжений без явного изменения структуры и свойств, полученных в результате предыдущей обработки, он применяется для стальных отливок, сварных элементов и упрочненных пластических деформаций.

Стабилизирующий отжиг проводится при температуре до 150 ° C и направлен на обеспечение стабильности размеров и снижение остаточных напряжений.Чаще всего он используется для изготовления инструментов, калибров, чугунных отливок, металлургических валков и т. Д. Если отжиг происходит при температуре окружающей среды в течение от нескольких месяцев до нескольких лет, это называется выдержкой.

Процессы рекристаллизационного отжига.

Гомогенизирующий отжиг заключается в нагреве материала до температуры 1000-1200 ° C (примерно на 100-200 ° C ниже температуры солидуса), длительном нагреве при этой температуре до выравнивания химического состава и медленном охлаждении.Целью обработки является уменьшение неоднородности (микросегрегации) химического состава.

Нормализация (нормализация) включает нагрев до аустенитного состояния, то есть на 30-50 ° C выше линейной температуры GSE (Ac3, Acm), а затем охлаждение на воздухе. Цель операции - получить однородную мелкозернистую структуру и тем самым улучшить механические свойства стали. Он используется для нелегированных конструкционных сталей и литой стали - часто перед дальнейшей термообработкой для гомогенизации конструкции.

Полный отжиг состоит из нагрева стали, как при нормализующем отжиге, и медленного охлаждения (например, в печи). Целью обработки является снижение твердости, снятие остаточных напряжений и повышение пластичности стали. Этот процесс обычно применяется к легированным сталям, для которых скорость охлаждения на спокойном воздухе во время нормализации слишком высока и может привести к упрочнению стали.

МЯГКИЙ ОТЖИГ (сфероидизация)

Проводится при температуре, близкой к температуре аустенитного превращения.Обычно отжиг сначала происходит примерно на 15 ° C выше линии PSK графика железо-углерод, затем на 15 ° C ниже этой температуры, после чего следует медленное охлаждение. Такая операция вызывает превращение пластинчатого цементита в шарообразную (сфероидальную) форму, что увеличивает обрабатываемость сплава. Такому отжигу подвергаются стали, стальное литье и чугун.

Ad.2 НЕТ!

Ad.3 ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА

Термическая обработка - это технологический процесс, целью которого является изменение механических и физико-химических свойств металлов и сплавов в твердом состоянии, в первую очередь за счет структурных изменений под воздействием температуры, времени и окружающей среды, а иногда также пластической деформации и магнитного поля. .Поэтому термическая обработка делится на: обычную, термохимическую, термопластичную и термомагнитную.

Ad. 4. Осадочное твердение.

Дисперсионное твердение дюралюминия

Осадочное (дисперсионное) упрочнение заключается в упрочнении твердого раствора путем диспергирования (очень мелких) выделений интерметаллических фаз. Чем мельче разрывы (меньшие расстояния между ними), тем сложнее движение дислокаций, а значит, повышается уровень прочностных свойств.

Дисперсионное твердение состоит из двух обработок: перенасыщения и старения. Перенасыщение - это термическая обработка, которая нарушает равновесие сплава. Дуралюмин нагревается до температуры 500-520 ° C, при этом в альфа-твердом растворе получается гораздо более высокая концентрация меди из-за почти полного растворения частиц тета-фазы. После отжига сплав быстро охлаждают в воде. Короткое время охлаждения не позволяет отделить тета-интерметаллическую фазу - получается перенасыщенный раствор, содержащий больше меди, чем это возможно в условиях равновесия.Стабильность перенасыщенного раствора зависит от температуры, т. Е. При низких температурах (например, -50 ° C) раствор является стабильным из-за очень ограниченной диффузии. Перенасыщенный твердый раствор имеет худшие прочностные свойства, чем равновесный раствор с выделениями тета-фазы, т.е. он мягкий и пластичный. Следовательно, дюралюминий поддается холодной пластической обработке сразу после перенасыщения - его можно формовать холодным пластическим способом, например гнуть, штамповать и т. Д. Хорошим примером является использование перенасыщенных дюралюминиевых заклепок.

Перенасыщенный альфа-раствор нестабилен при температурах выше 20 ° C и стремится к равновесию за счет выделения избыточной меди - это старение. Старение - это длительный процесс, заключающийся в образовании кластеров атомов меди в альфа-растворе, то есть предсекреторных зон, так называемых Зоны G-P (Guinier-Preston), из которых образуются выделения неравновесных промежуточных фаз, последовательно тета "и тета", и при достаточно высокой температуре тета-равновесной фазы (CuA12).Как зоны G-P, так и разделение интерметаллических фаз, полностью или частично когерентных с матрицей (когерентность основана на когерентности кристаллографических решеток выделения и матрицы), упрочняют сплав. Повышение температуры старения увеличивает размер выделений и увеличивает расстояние между ними. Отсюда следует, что упрочнение сплава тем ниже, чем выше температура старения.

Старение может быть спонтанным, т.е. при комнатной температуре.Тогда это называется спонтанным старением. Сплав после нескольких дней старения имеет твердую альфа-структуру с разделенными зонами G-P. Естественное старение позволяет добиться максимального укрепления. Прочность на растяжение увеличивается примерно с 250 МПа сразу после пересыщения до примерно 420 или даже 450 МПа, а затем твердость достигает 115 НВ.

Для ускорения процесса старения используется отжиг при температуре около 160 ° C в течение нескольких или нескольких часов. Ускоренное старение называется искусственным старением.После искусственного старения получается более низкая прочность - 400 МПа. Это связано с появлением тэта- и тэта-перехватов тэта- и тэта-фаз, которые в меньшей степени упрочняют сплав, вместо зон G-P. Длительное удерживание дюралюминия при температуре выше 200 ° C приводит к старению, связанному с высвобождением тета-равновесной фазы (CuAl2) и ее коагуляцией (коагуляция - это увеличение осадков). При этом достигается постоянное размягчение сплава, а предел прочности составляет около 210 МПа.Устаревший сплав мягкий; это может быть холодно обработано.

Ad. 5 Разница между закалкой и пересыщением.

Разница между закалкой и пересыщением заключается в том, что во время пересыщения избегают мартенситного превращения. Следовательно, пересыщение можно использовать только для сталей, в которых начало мартенситного превращения ниже температуры окружающей среды, то есть для высокоуглеродистых сталей или сталей, содержащих легирующие добавки, снижающие эту температуру и стабилизирующие аустенит, например хром.Получение стабильного аустенита увеличивает коррозионную стойкость стали. Раствор обычно применяется для нержавеющих и кислотостойких сталей.

Ad. 6 ТЕПЛОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА (СУТЬ)

Термохимическая обработка стали

Термохимическая обработка заключается во введении постороннего элемента в поверхностный слой объекта путем диффузии при повышенной температуре для создания желаемых свойств поверхностного слоя. Процессы термохимической обработки включают: науглероживание, азотирование, цианирование, хромирование, алюминирование, силицирование, сульфуризацию, азотирование серы и другие.

Все процессы термической и химической обработки основаны на диффузии, для того чтобы этот процесс имел место, должны выполняться три условия:

Элемент, который должен диффундировать в поверхностный слой основного металла, должен быть в форме свободных атомов, которые в этом состоянии обладают большей активностью. Проникновение элемента в решетку второго металла, согласно теориям механизма диффузии, возможно только тогда, когда элемент находится в форме свободных атомов (не молекул).

Первым этапом процесса термохимической обработки является адсорбция атомов, обогащающих поверхностный слой. Адсорбция - это скопление посторонних атомов на поверхности твердого тела. Чистая металлическая поверхность со свободными связями обладает способностью адсорбировать посторонние атомы. Эта способность облегчает начало процесса диффузии.

Элемент для обогащения поверхности должен быть растворен в основном металле. Только тогда элемент диффундирует в решетке второго компонента, когда он может растворяться в нем в твердом состоянии.Чем больше растворимость диффундирующего компонента в металле, тем больше вероятность того, что диффузия будет происходить эффективно. Некоторые менее часто используемые виды термохимической обработки основаны на так называемой реактивной диффузии, при которой она образуется в результате химической реакции между металлом и определенным компонентом, обогащающим поверхностный слой, но не растворимым в металле. продукт химической реакции. Толщина слоя компаунда, покрывающего основной металл, при этом очень мала.

7. Назначение науглероживания.

Науглероживание заключается в насыщении углеродом поверхностного слоя элементов из углеродистых и легированных сталей с содержанием С 0,05-0,25% при температуре аустенита (900-930 ° С). Целью науглероживания является создание слоя, обогащенного C с концентрацией 0,7-1,0% и толщиной 0,6-1,5 мм, который после последующего упрочнения имеет твердость выше 58 HRC (750 HV). Напротив, сердцевина меньшей твердости (25-45 HRC) обеспечивает устойчивость к динамическим нагрузкам.

8. Структура после науглероживания и медленного охлаждения.

В науглероженной заготовке содержание углерода уменьшается от поверхности к сердцевине, что также указывает на изменение структуры. Внешняя, наиболее сильно науглероженная (заэвтектоидальная) зона должна состоять из: перлита +, возможно, небольшого количества цементита. Перлит с прозрачной сеткой цементита неприемлем, потому что он вызывает хрупкость и легко ломается при затвердевании. Перлитная (эвтектоидная) зона должна смениться феррито-перлитной структурой сердечника.В легированных сталях после науглероживания остаются легированные карбиды. Твердость науглероженной и медленно закаленной углеродистой стали составляет 240-280 HV, но ее механические свойства хуже из-за роста зерна.

9. Термическая обработка после науглероживания / 10. Закалка сразу после науглероживания Температура

Науглероженные изделия подвергаются термообработке: закалке и низкому отпуску, чтобы: * повысить твердость поверхности примерно до 60 HRC за счет получения тонкоигольчатого мартенсита с карбидами в поверхностном слое.Также присутствует остаточный аустенит.

* обеспечивает высокую пластичность и требуемые прочностные свойства сердечника.

Науглероживание с последующей закалкой и низким отпуском обеспечивает высокую твердость поверхности, устойчивость к истиранию и поверхностному давлению, усталостную прочность. После обработки сердечник показывает высокую пластичность, эластичность и устойчивость к динамическим нагрузкам.

11. Назначение азотирования (состав - нитриды).

Азотирование - термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении азотом поверхностного слоя стального элемента.Этот процесс заключается во введении азота в поверхностный слой стального объекта, который связывается с добавками железа и сплава, особенно алюминия, создавая поверхностный слой нитридов.

Созданный слой обеспечивает улучшение следующих свойств:

• стойкость к истиранию

• предел прочности на разрыв

• твердость

• антикоррозионные свойства (нержавеющая).

В отличие от науглероживания, азотирование упрочняет зону поверхности без дополнительной термообработки.Азотирование применяется к сталям, прошедшим предварительную термообработку, где температура отпуска должна быть немного выше, чем температура самого азотирования.

Фазовую структуру азотированного поверхностного слоя можно определить по системе фазового равновесия железо-азот. В процессе азотирования образуются следующие фазы:

• Феррит азота

• Азотный аустенит

• нитриды γ '(Fe4N)

• нитриды ε (Fe2N)

• нитриды ε (Fe2N)

Газовое азотирование

Для азотирования используются углеродистые, низколегированные и легированные стали.Среда, используемая в этом процессе, представляет собой газообразную среду с использованием аммиака. Сама операция основана на обеспечении соответствующей термодинамической активности азотирующей атмосферы во время процесса, условно определяемой величиной потенциала азота. Во время этого вида лечения происходят три основных процесса:

• диссоциация аммиака - состоящая в разложении молекул газа, нагретых до 500 ° C, и разделении активных атомов диффундирующего элемента - азота, по уравнению: 2Nh4 ⇌ N2 + 3h3,

• абсорбция - состоящая в абсорбции (растворении) образовавшегося азота в металле, который затем вступает в реакцию с железом с образованием нитрида,

• диффузия - заключается в перемещении посторонних атомов в решетке обрабатываемого металла.

После азотирования нитриды металлов, в основном железа, и других легированных металлов, в частности алюминия и хрома, образуют тонкий, не превышающий 0,6 мм, очень твердый и устойчивый к истиранию слой на стальной поверхности. Азотирование - долгий процесс; длится от 10 до 100 часов. Твердость азотированной поверхности достигает 1100 HV и сохраняется при повышенных температурах до 550 ° C.

Другие технологии азотирования

Газовое азотирование - наиболее распространенный метод азотирования.Среди других методов можно выделить следующие:

• плазменное азотирование (тлеющий разряд)

• Азотирование в псевдоожиженном слое

• азотирование в порошках

• ионное азотирование - обеспечивает насыщение сплавов железа азотом при температурах 300 - 600 градусов Цельсия в течение 0,5 - 30 часов. Это также позволяет изготавливать однофазные диффузионные структуры, состоящие из гамма-нитрида и эпсилон. Процесс ионного азотирования осуществляется в специальной установке, оснащенной рабочей камерой, в которой при напряжении 400-1000В (постоянный ток) и давлении (0,1-10) * 133,3 Па подается аммиак, азот с водородом или чистый азот. введена в камеру ионизация в непосредственной близости от заготовки.Объект - катод, корпус рабочей камеры - анод. В зоне ионизации наблюдается эффект свечения, и положительные ионы азота, ускоренные в электрическом поле, имплантируются в поверхность, заставляя заготовку нагреваться и диффундировать в поверхность, создавая слой азотирования. На поверхности ионно-азотированных объектов возникает эффект катодного распыления, что позволяет очистить и активировать поверхность перед процессом диффузии. Слои, состоящие из гамма-фазы, получаются в атмосферах, не содержащих углеродных соединений, и имеют небольшую толщину, до 0,008 мм.Твердость слоев из гамма-нитрида колеблется в пределах 1200-1400HV. Слои эпсилонного типа образуются, когда в атмосферу добавляется около 0,5 атомных% углерода. Обычно их твердость составляет 1300-1500HV, хрупкость небольшая. Ионное азотирование позволяет получать равномерную толщину слоя независимо от формы и размера объектов, а также в глубоких и глухих отверстиях.

12. Иммерсионные покрытия (диффузионные)

Иммерсионные (огневые) покрытия

Металлические покрытия, нанесенные методом погружения, обеспечивают эффективную, длительную и экономичную защиту, в основном из сплавов железа, от электрохимической коррозии, а в случае некоторых типов покрытий - также от химической коррозии.

Покрытие заключается в погружении металла с покрытием в ванну с расплавленным металлом покрытия, поэтому нанесенный металл должен иметь относительно низкую температуру плавления, и металл с покрытием не должен терять свои физические свойства при этой температуре. Этим условиям соответствуют: олово (температура плавления = 232 ° C), свинец (температура плавления = 372 ° C), цинк (температура плавления = 419 ° C) и алюминий (температура плавления = 660 ° C), нанесенные на сталь, чугун или медь.

Металлическое покрытие достигается погружением или протягиванием заготовок через расплавленный металл.Предпосылкой для образования непрерывного покрытия погружением является хорошая смачиваемость металла с покрытием, зависящая как от его свойств и от металла, который должен быть нанесен, так и от состояния покрываемой поверхности. В результате смачивания на поверхности твердого тела образуется тонкий адсорбционный слой жидкости. Если диаметр атома жидкого металла близок к диаметру атома основного металла, в результате реактивной диффузии образуется слой интерметаллических фаз, отсюда и название этого слоя - диффузия. Что касается сплавов железа с покрытием, этому условию удовлетворяют: Sn, Zn и Al.Расплавленный свинец не смачивает железо и не образует с ним интерметаллических фаз, и нанесение покрытия методом погружения становится возможным благодаря введению, например, олова в ванну расплава. Создание диффузионного слоя - условие хорошего и прочного.

адгезия покрытия к основанию. Однако интерметаллические фазы являются твердыми и хрупкими и поэтому могут вызывать отслаивание покрытия, если диффузионный слой слишком толстый. Толщина этого слоя регулируется временем погружения в ванну. После удаления объекта внешний слой состава ванны кристаллизуется на диффузионном слое.Толщина этого слоя регулируется путем соскабливания излишков жидкого металла или продувки его потоком газа непосредственно над местом выхода продукта из ванны.

13. Цинкование и горячее цинкование

3.3. Алюминиевые корпуса

Горячее алюминирование - это производство алюминиевых покрытий на элементах конструкций и устройств из стали, стального литья или чугуна, подверженных коррозии в воде, промышленной атмосфере, выхлопных газах и температурах до 900 ° C и периодически до 1100 ° С.Жаропрочные стали с алюминиевым покрытием повышают свои жаропрочные свойства и могут работать в более агрессивных средах, особенно содержащих серу.

Только диффузионный слой, который имеет более высокий электрохимический потенциал, чем алюминий, внешний алюминиевый слой покрытия подвергнется окислению (коррозии).

В морской воде алюминиевые покрытия имеют более низкий электрохимический потенциал, чем стальная подложка, из-за нестабильности пассивного слоя в хлоридных растворах.Однако в этих условиях алюминиевые покрытия становятся анодными по отношению к подложке, обеспечивая лучшую защиту стали по сравнению с цинковыми покрытиями.

Алюминиевые покрытия на нелегированных сталях делают их термостойкими до 600 ° C. После отжига при температуре около 800 ° C покрытия становятся стойкими к воздействию температур до 900 ° C и даже выше 900 ° C, после отжига в диапазоне до 1100 ° C.

Развитие метода алюминирования погружением направлено на технологию легированного алюминирования, которая обеспечивает более эффективную защиту металлов от все более загрязненной окружающей среды и в настоящее время вытесняет классический процесс алюминиевого покрытия в мире.

Алюминирование осуществляется на непрерывных производственных линиях, аналогичных тем, которые используются для цинкования стали. Есть два типа покрытий: чистый алюминий и сплав Al-Si с примерно 8 ÷ 11% Si. В процессе покрытия сплавами Al кремний обеспечивает хорошую глубокую вытяжку стали за счет ограничения роста слоя интерметаллической фазы Fe-Al, а образование тонкого слоя фазы Fe-Al-Si вызывает хорошую адгезию. покрытия на основу.

3.2. Цинковые покрытия

Горячее цинкование, также известное как горячее цинкование, является основной технологией для получения цинковых покрытий.Цинковые покрытия эффективно защищают поверхности стальной проволоки, листов и труб, подверженные воздействию погодных условий. Их используют для защиты элементов строительных конструкций, труб для передачи горячей и холодной воды. Свариваемые и подверженные глубокой вытяжке оцинкованные стальные листы используются для производства деталей кузова и внутренней отделки автомобилей. Цинковые покрытия являются хорошей основой для лакокрасочных покрытий, значительно продлевая срок их службы.

Цинк имеет более низкий электрохимический потенциал, чем железо, поэтому железо защищено реакцией самопроизвольного окисления цинка, которая создает это анодное покрытие.Если оцинкованная поверхность покрыта тонким слоем электролита, то диапазон защиты открытой поверхности подложки не превышает 20 мм, с более толстыми слоями раствора порядка нескольких миллиметров диапазон защиты увеличивается примерно до 60 мм.

В водной среде защитный эффект цинковых покрытий зависит от температуры, а также от состава электролита, покрывающего металл. При температуре окружающей среды около 70 ° C цинк может достигать более высокого электрохимического потенциала, чем железо, становясь катодом, а железо анодом.Это явление обратной полярности, которому способствует присутствие карбонатов, нитратов и растворенного кислорода в электролите. В этих условиях цинковое покрытие покрывается продуктом коррозии в виде оксида цинка, который имеет более высокий электрохимический потенциал, чем цинк и железо, что делает это покрытие катодом. При отсутствии герметичности этого покрытия возникает точечная коррозия подложки - железа.

Цинковые покрытия особенно полезны в слабокислой и слабощелочной среде. Увеличение загрязнения окружающей среды и связанное с этим увеличение коррозионной агрессивности за счет доли оксидов серы, оксида и диоксида углерода, оксидов азота, хлоридов снижает эффективность антикоррозионной защиты с цинковым покрытием.Поэтому цинкование сплавов находит все более широкое применение, обеспечивая в несколько раз большую устойчивость к коррозии.

14. Иммерсионные покрытия (диффузионные)

ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ

Гальванические покрытия наносятся электролизом на электропроводящую основу. Гальванический метод позволяет осаждать большинство как электроположительных металлов, например Au, Ag, Cu, так и электроотрицательных металлов, например Zn, Sn, Ni, в чистом виде или в виде гальванических сплавов.

На практике гальванические покрытия можно разделить на следующие группы с точки зрения их предполагаемого использования:

1.защитные покрытия - предназначены только для защиты основного металла от коррозии,

2. декоративные покрытия - наносятся для улучшения внешнего вида объекта (цвет, блеск, гладкость),

3. защитно-декоративные покрытия - используются в качестве защиты от коррозии при придании и сохранении декоративных свойств поверхности основного металла,

4. Технические (функциональные) покрытия - используются для получения определенных физических или технологических свойств поверхности.

Наиболее важные требования к гальваническим покрытиям включают, среди прочего: хорошую адгезию покрытия к основе, внешний вид, мелкокристаллическую структуру, герметичность, соответствующую минимальную толщину для данных условий пользователя. Основными факторами, влияющими на стоимость покрытия, являются: концентрация и интенсивность перемешивания электролита, температура, наличие поверхностно-активных веществ, катодная плотность тока, тип электролита, свойства металла, на который нанесено покрытие.Технология нанесения гальванических покрытий включает: подготовку поверхности подложки, электролитическое покрытие, финишную обработку. Гальванические покрытия требуют очень тщательной и тщательной подготовки поверхности основного металла к электролизу. Гальванические объекты должны быть полностью отделаны и иметь соответствующие размеры с точки зрения обработки поверхности, а также необходимую степень гладкости поверхности и кромок.

15. Диффузионное и гальваническое хромирование (сходства и различия)

• Диффузионное хромирование, вид термохимической обработки, заключающийся в пропитке хромом поверхностного слоя стальных изделий из средне- и высокоуглеродистой стали с целью улучшения их прочностных параметров, в основном твердости и устойчивости к коррозии, истиранию и высоким температурам. Толщина пропитанного слоя до 0,3 мм.

Диффузионное хромирование может осуществляться в твердом (смесь порошкообразного феррохрома, оксида алюминия и хлорида аммония, требуемая температура 1000 ° С, время до 20 часов), жидком (раствор расплавов солей хлорида натрия и хрома ( II) хлорид с порошкообразным феррохромом) или газ (пары хлорида хрома (II), требуемая температура 1000 ° C, продолжительность около 4 часов).

К диффузионному хромированию относятся: диффузионное хромосилирование, т. Е. Одновременное насыщение поверхностного слоя хромом и кремнием в смеси хлоридов хрома (II) и кремния, и диффузионное хромоалюминирование, т.е.насыщения хромом и алюминием, процесс проводят в смеси хлорида хрома (III) и хлорида алюминия (температура около 980 ° C, время 8 часов). Эти два процесса значительно увеличивают тепловое сопротивление подвергающихся им объектов.

2.4.2. Гальванические хромированные покрытия

Хром - это металл, обычно используемый в гальванике для декоративных и защитных покрытий благодаря привлекательному внешнему виду поверхностей - стойкому зеркальному блеску в атмосферных условиях и значительной коррозионной стойкости благодаря пассивным свойствам хрома.В то же время для технических покрытий используется очень высокая твердость хромовых слоев, полученных в соответствующих условиях (превышающая твердость закаленных сталей).

• Декоративные и защитные покрытия тонкие, менее 1 мкм, наносятся на медно-никелевую или никелевую подложку. Технические покрытия наносятся непосредственно на стальную или другую основу, их толщина составляет 5 ÷ 200 мкм, иногда до 1 мм.

• Основным компонентом ванны хромирования является ангидрид хромовой кислоты CrO3, водные растворы которого с добавлением прибл.1% -ную серную кислоту чаще всего используют при температуре 40 ÷ 60 ° С и катодной плотности тока 35 ÷ 50 А / дм2. При хромировании используются нерастворимые аноды, обычно из сплава свинца с сурьмой или олова. Хромовые аноды непригодны, потому что их эффективность растворения во много раз выше, чем у процесса катодного осаждения хрома, что привело бы к быстрому чрезмерному увеличению концентрации ионов хрома в электролите.

• Электролитически отделенный хром имеет очень мелкую кристаллическую структуру.

• Защитно-декоративные покрытия используются для предметов повседневного обихода, деталей аппаратов и автомобильных аксессуаров.

• Технические покрытия толщиной более 25 мкм из-за их высокой твердости, около 1000 HV, также называются «твердым хромом», но они хрупкие. Их преимущество - снижение коэффициента трения по отношению к стали, высокая износостойкость, хорошая теплопроводность и долговечность при высоких температурах. Такой набор свойств позволяет использовать хром везде, где требуется устойчивость к истиранию, эрозии и высокотемпературной коррозии.Хромирование цилиндров двигателей внутреннего сгорания, поршневых колец и штоков гидравлических лифтов является обычным явлением. Хромирование штампов и штампов дает отличные результаты, особенно при производстве изделий из пластмассы, резины и кожи. Высокая гладкость и низкий коэффициент трения этих инструментов обеспечивают безупречный внешний вид изготавливаемых изделий. Режущие инструменты хромированы, благодаря низкой адгезии обрабатываемых материалов, измерительные инструменты и датчики, а также подшипники для авиации хромированы.

• Изнашиваемые детали и детали, которые работают в условиях недостаточной смазки, такие как цилиндры двигателя внутреннего сгорания, поршневые кольца, штифты клапанов, подвергаются пористому хромированию. На поверхности хромового покрытия есть поры, в которых собирается жир, облегчая скольжение взаимодействующих деталей. Создание пористого слоя хрома предполагает дополнительную анодную обработку хромированных объектов. Хром растворяется в порах и щелях, которые обычно встречаются в слоях хрома, он расширяет и углубляет эти поры.

• Одним из важных приложений является регенеративное заполнение потерь на поверхности эксплуатируемых валов, а также покрытие всех видов новых валов.

Ad.16 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАЛИ

Сталь - железоуглеродистый сплав, пластически обработанный и поддающийся термообработке, с содержанием углерода не более 2,11%, что соответствует пределу растворимости углерода в железе (для легированных сталей содержание углерода может быть намного выше). Наиболее распространенный углерод в стали имеет форму пластинчатого перлита.Однако иногда, особенно при более высоком содержании углерода, цементит присутствует в сферической форме вблизи зерен феррита.

Сталь обычно содержит другие компоненты помимо железа и углерода. Желательными легирующими элементами в основном являются металлы (хром, никель, марганец, вольфрам, медь, молибден, титан). Такие элементы, как кислород, азот, сера и неметаллические включения, в основном оксиды серы и фосфора, называются примесями.

Сталь получают из чугуна в процессе рафинирования - старый процесс, на современных металлургических установках преобладают конвертерные печи, дуговые печи и вакуумные печи, позволяющие производить высококачественную сталь.

Сталь поставляется в виде различной металлургической продукции - слитков, прутков круглого, квадратного, шестигранного, круглых, закрытых и открытых профилей (прутков, уголков, швеллеров, тавров, двутавров), листов.

Чем выше содержание углерода и, следовательно, доля твердого и хрупкого цементита, тем выше твердость стали, углерод в низколегированных сталях влияет на твердость, влияя на прокаливаемость стали, чем выше содержание углерода, тем выше твердость. более длительное время, необходимое для перлитного превращения, что, следовательно, приводит к бейниту и мартенситному превращению.В легированных сталях влияние углерода на твердость также вызвано склонностью некоторых металлов, в основном хрома, к образованию соединений с углеродом - в основном карбидов с очень высокой твердостью

. .90,000

Азот в почве

АЗОТ В ПОЧВЕ

Азот (N) необходим растениям в качестве строительного материала для белков и нуклеиновых кислот. Он также входит в состав витаминов, нуклеотидов, алкалоидов и хлорофилла. Обуславливает правильное развитие культурных растений, стимулирует рост подземных и надземных частей растений, придавая им интенсивный зеленый цвет. Продлевая вегетационный период, он также регулирует потребление других питательных веществ, таких как, например,: калий или фосфор. Следовательно, этот макроэлемент является одним из важнейших элементов, влияющих на размер и качество урожая.

Визуальным признаком дефицита азота является светло-зеленый цвет листьев и стеблей и хрупкий габитус растения. В крайних случаях дефицита этого элемента листья растений желтеют, а их плохо развитые плоды преждевременно созревают. Опасен и избыток этого макроэлемента. Избыточно удобренные азотом растения имеют темно-зеленый цвет и дают очень большую массу (большие листья, в большом количестве, толстые стебли), плоды редкие и плохо развитые.Азотирование растений значительно продлевает период их вегетации и вызывает накопление нитратов, что опасно для здоровья человека и неблагоприятно для питания животных.

1. Источники азота (N) в почве

Азот - это особый компонент почвы, в магматических породах он присутствует только в следовых количествах в форме Nh5 + , а его запасы в естественных почвах почти полностью являются результатом деятельности растительного и животного мира.
Азот происходит от:

  1. от осадков
  2. от жизнедеятельности микроорганизмов
    • свободноживущие, азотфиксация
    • живут в симбиозе с бобовыми
  3. из минеральных и органических удобрений
  4. из разлагающихся останков растений и животных

Азотные соединения, содержащиеся в атмосфере, в основном в виде аммиака и оксидов азота (N2O, NO и NO2), попадают в почву с дождями и в виде аэрозолей.Они могут абсорбироваться в газообразной форме верхним слоем почвы (так называемое сухое осаждение). Таким образом связывается в первую очередь аммиак. Азот, содержащийся в пыли промышленных предприятий и городских агломераций, также рассматривается как источник сухого осаждения.
Атмосферный азот N2 связывается почвенными организмами. Количество почвенных бактерий, способных связывать N2, составляет более 150 видов. Папиллярные бактерии являются наиболее активными, но не менее важной группой являются актиномицеты, цианобактерии, а также некоторые микробактерии и дрожжи.

Несимбиотические, свободноживущие микроорганизмы могут ассимилировать 10-15 кг N / га в год (Clostridium и Azotobacter) . Папиллярные бактерии Rhizobium связывают атмосферный азот в симбиозе с бобовыми. Количество фиксированного азота зависит от растения, способа посева и климатических условий. Папиллярные бактерии бобовых культур, выращиваемых на сидераты, могут вносить в почву 80-250 кг N / га ежегодно.
Биологическая азотфиксация - наиболее экономичный способ обогащения почвы.Количество азота, возвращающегося из атмосферы на Землю таким образом, составляет примерно 139 миллионов тонн ежегодно, 65% из которых приходится на сосочковые бактерии.

Важным источником азота в почве, влияющим на ее циркуляцию и баланс, являются органические и минеральные удобрения, использование которых способствует повышению плодородия и продуктивности почвы. Небольшие количества вводятся также с семенами и остатками корней бобовых.

2.Содержание и формы азота в почвах

Содержание азота в почве строго зависит от гумуса (органического углерода). Естественно, это количество зависит в первую очередь от климата, растительности и топографии и в меньшей степени от типа почвы и деятельности человека. Факторами, подавляющими микробиологическую активность и способствующими накоплению органических веществ в почве и, следовательно, накоплению азота, являются: низкая температура, избыток воды, низкий pH, токсичные вещества и образование комплексов металл-органо-глина.Влияние механического состава почвы также очень очевидно. Мелкозернистые почвы содержат больше азота, чем крупнозернистые. Это определяется более высокой водоемкостью, меньшей проницаемостью и более высоким содержанием органо-минеральных соединений. На лугах и пастбищах накапливается большое количество органических веществ и азота. Особенно на тяжелых почвах с анаэробными условиями, высокой влажностью и более слабой микробной активностью. Наибольшее содержание азота содержится в почвах из низинного торфа: от 1 до 4%.В минеральных почвах это содержание колеблется в пределах 0,02-0,4%. Наиболее богаты азотом черноземы, черноземы и рендзины. Меньше всего его в подзолистых почвах. Промежуточное место занимают бурые почвы. Как и содержание органического вещества, количество азота в почве уменьшается с глубиной.

3. Формы азота в почвах

  • Неорганические формы азота (N) в почве

Азот присутствует в почве в форме минеральных и органических соединений и в виде молекулярного азота (N2) в почвенном воздухе.В среднем около 6% от общего содержания азота в верхнем слое почвы составляют неорганические соединения. Основные формы этого азота - N-Nh5 + и N-NO3 - .
Невозможная сорбция Nh5 + во многом зависит от зернистости почвы и минерального состава. Способность почвы к безобменному связыванию Nh5 + возрастает при попеременном увлажнении и осушении почвы, а также при промерзании и оттаивании. Кислая реакция почвы уменьшается, а щелочная реакция увеличивает способность почвы бесконечно адсорбировать аммоний.Более раннее насыщение почвы ионами K + снижает адсорбцию Nh5 + . Однако ион K + , используемый одновременно с ионом Nh5 + , не ингибирует его связывание. Также аммиак, внесенный в почву в виде аммиачной воды, жидкого аммиака или органических удобрений, разлагающихся с выделением Nh4, адсорбируется органическими и минеральными компонентами почвы. Прочность связи Nh4 различна - от его легкообменной сорбции физически до необратимого включения в состав органического вещества почвы.
Наиболее доступной для растений формой азота являются неорганические соединения азота N-NO3 - и N-Nh5 + , взаимозаменяемые с сорбционным комплексом и присутствующие в почвенном растворе. Содержание этих форм невелико и колеблется от нескольких до нескольких десятков миллиграммов в 1 кг почвы. В течение года он претерпевает значительные изменения в зависимости от погодных условий, интенсивности поглощения растениями и размера внесенных доз удобрений.
Содержание этих сменных форм уменьшается с глубиной.В нашем климате самые низкие уровни этих форм азота, особенно в верхнем слое, наблюдаются зимой. Весной, когда минерализация органических веществ усиливается, их количество увеличивается и снова уменьшается летом из-за поглощения растениями, а иногда также в результате засухи, ограничивающей минерализацию органических веществ. В свою очередь, количество доступных форм увеличивается осенью, когда рост растений прекращается и оставшиеся растительные остатки начинают разлагаться.

  • Органические формы азота в почве

В верхнем слое почвы содержание органического азота в среднем составляет 94% от общего содержания азота.Это содержание, как и доля N-суммы, систематически уменьшается с глубиной. Органический азот - это смесь различных соединений, входящих в состав биомассы микроорганизмов, растительных остатков, органических удобрений и гуминовых веществ, внесенных в почву. Существует тесная взаимосвязь между содержанием гумуса и азота, что указывает на то, что большая часть азота почвы входит в состав определенных гуминовых веществ, составляя более 80% от их общего содержания в верхнем слое.
С точки зрения сельского хозяйства наиболее важным является содержание азота, непосредственно доступного растениям, то есть органического азота, который легко минерализуется.

4. Преобразование азотных соединений в почве

Обратимый цикл минерализации сложных органических соединений и их реформирования из N-минерала зависит от экологических условий и агротехнических факторов. Это касается изменений, связанных с окислительно-восстановительными процессами и присутствием азота на различных уровнях окисления.Большинство изменений N обусловлено деятельностью почвенной микрофлоры. Преобразования соединений азота в почве оказывают значительное влияние на общий естественный круговорот азота. Баланс этих изменений определяет условия азотного питания растений, а также определяет степень азотного удобрения ими.

Чрезвычайно богатый набор изменений, ведущих к различным превращениям органических и минеральных соединений азота в почве, состоит из:

  • естественные почвенные условия и агротехнические факторы (механическая обработка почвы, орошение, селекция культур, удобрение и применение средств защиты растений)
  • процессы, непосредственно связанные с функционированием живых организмов, или биохимические реакции, контролируемые ферментами, секретируемыми живыми клетками или попадающими в почву после их разложения.
  • более или менее сложные химические реакции и физико-химические процессы

Почва как среда биологических изменений, а также химических реакций, имеет свою специфику, значительно затрудняющую их протекание. Он имеет трехфазный характер с переменной пропорцией и пространственным расположением твердой, жидкой и газовой фаз и связанной с этим неоднородностью почвы. Поэтому трудно определить, какие биологические процессы или химические реакции происходят в настоящее время в почве или потенциально возможны, и каких последствий от них можно ожидать.

Рисунок 1. Цикл трансформации азота в сельскохозяйственной экосистеме

Минерализация азота состоит из ряда процессов, которые приводят к образованию аммиака или аммиачного азота. Это важно для растений, поскольку аммонийный азот - это форма, непосредственно усваиваемая их корневой системой, а также легко превращающаяся в нитраты, которые еще легче усваиваются растениями.
Определение содержания минерального азота является результатом равновесия двух противоположных процессов: минерализации и протеинизации.Этот баланс обычно смещен в пользу образования органических соединений, чему способствует накопление большой части N в форме, относительно устойчивой к минерализации гумуса. Его уровень определяется составом органических веществ, попадающих в почву в виде растительных остатков и органических удобрений. В основном речь идет о соотношении содержания углерода и азота. Микроорганизмы используют органическое вещество (углерод) в качестве строительного материала и в качестве энергетической пищи. Отношение количества углерода, превращенного в CO2, к количеству используемого углерода варьируется и зависит от типа микрофлоры и условий окружающей среды.
Количество азотного протеина, усваиваемого микроорганизмами, тем больше, чем легче доступны энергетические материалы - углеводы - в окружающей среде. Если, например, разложившиеся растительные остатки или органические удобрения содержат много углеводов и мало соединений азота, то почти весь азот этих соединений превращается в микробные белки. Однако, когда отношение углеводов к азоту в разлагающейся биомассе является узким, например, в соломе бобовых культур, преобладает процесс минерализации азота, и большая его часть превращается в соли аммония.

Потери азота в почве вызваны: выращиванием растений, водной и ветровой эрозией и процессами денитрификации.
Количество поглощаемых растениями соединений азота зависит от севооборота, доли зернобобовых культур и самого урожая.
Селитра может вымываться обильными дождями в почву, так как не подвержена обменной сорбции. Небольшое количество осадков 14 мм в неделю не влияет на движение нитратов. Хотя азот, содержащийся в катионе аммония, удерживается сорбционным комплексом, тем не менее он подвергается нитрификации, и органические соединения, насыщенные катионом Nh5 + , растворимы в воде.Потери азота при выщелачивании зависят от интенсивности осадков и проницаемости почвы. В случае разложения богатого азотом органического вещества потери азота можно предотвратить путем добавления органического вещества с широким соотношением C / N (богатое углеводами).
Потеря азота также вызвана процессом денитрификации, происходящим в более глубоких слоях всех почв. Восстановление азота из нитратов (NO3 - ) до атмосферного азота осуществляется в анаэробных условиях: Bacterium denitrificans, Pseudomonas denitrificans и P.fluorescens и Micrococcus denitrificans . Восстановление нитратов (NO3 - ) может снижаться до нитритов (Nh3 - ), тогда это называется частичной денитрификацией. Также было обнаружено, что процесс восстановления NO3 - может происходить в аэробных условиях, но тогда количество продуктов восстановления намного меньше.
Помимо биологического процесса, который требует нейтральной, нейтральной или щелочной среды и наличия источника энергии в виде углеводов, может происходить химическое восстановление, которое требует кислой среды.
Улетучивание азота в виде аммиака (Nh4 + ) из солей аммония с поверхности щелочных почв с плохой сорбционной способностью может достигать до 25% введенного азота или аммиака, образующегося при разложении органических веществ. Высокая температура почвы и пересыхание увеличивают потери почвы.

Минерализация органической массы и восстановительные превращения соединений азота приводят к большим потерям азота в почве, не засеянной растениями, богато развитая корневая система которой может захватывать ионы NO3 - и соли аммония, образующиеся из раствора.
Сам человек своим вмешательством в почвообразовательные процессы нарушает баланс условий их эксплуатации, поэтому в результате может происходить уменьшение или увеличение содержания азота.

Принимая во внимание динамику превращений азота в почве, удобрения должны быть надлежащим образом адаптированы к потребностям растения, условиям среды обитания и ожиданиям урожайности. Отправной точкой перед определением дозы азота является определение его содержания в почве.
Возникает необходимость установить количество минерального азота в почвенном профиле.Химический анализ образцов почвы, собранных ранней весной (перед посевом весенних растений или перед началом зимней вегетации), будет использоваться для рекомендаций по внесению удобрений, а образцы почвы, взятые после сбора урожая, позволят фермеру оценить влияние внесенных азотных удобрений.

Для этого на определенном поле почва берутся с двух уровней 0-30 и 30-60 см, а содержание минерального азота (N-мин) определяется в кг / га.
Результаты этих исследований позволяют скорректировать дозы азота для прогнозируемой урожайности, рекомендованной в общих рекомендациях по внесению удобрений, напримерв «Рекомендациях по внесению удобрений для полевых культур и пастбищ» - инструкция по внесению № 151 Пулавы, 2008 г. Для оценки результатов испытаний ранней весной используются диапазоны содержания минерального азота в кг / га в зависимости от агрономической категории растений. испытаны грунты, которые представлены в табл.

Таблица 1. Содержание минерального азота в кг / га в зависимости от агрономической категории почвы

Агрономическая категория почвы

Содержание Nmin в почве в кг / га
- сумма уровней: 0-30 и 30-60 см

очень низкий

низкий

в среднем

высокий

очень высокий

Очень легкий
Легкий
Средний и тяжелый

до 30
до 40
до 50

31-50
41-60
51-70

51-70
61-80
71-90

71-90
81-100
91-100

площадь90
площадь 100
площадь 100

Если результат лабораторного испытания N-min показывает высокое или очень высокое содержание питательного вещества в почве на глубину до 60 см, запланированная доза удобрения может быть уменьшена на разницу между содержанием N-min, найденным в образец почвы, взятой с поля, и верхний предел среднего содержания для такой почвы.

В случае очень низкого или низкого содержания, рекомендуемая доза N должна быть увеличена на разницу между нижним пределом среднего содержания и определенным количеством N-мин в почве.

Если результат теста находится в пределах среднего содержания, доза азота остается неизменной.

Пример 1: С помощью теста N-min 50 кг N / га было обнаружено в средней почве (до глубины 60 см).
Планируемую дозу азота следует увеличить на (71 кг N / га - 50 кг N / га) 21 кг N / га.

Пример 2: Содержание N-мин в легкой почве составляет 110 кг N / га.
Доза азота может быть уменьшена на (110 кг N / га - 80 кг N / га) 30 кг N / га.

При определении точных доз азота может быть неточность, тем более что выброс, то есть минерализация азота в почве, и поглощение азота растениями во многом зависят от погодных условий.Следовательно, необходимо регистрировать ежегодно проводимые обработки (полевой журнал), внимательно наблюдать за ходом погоды и количеством осадков, наблюдать за состоянием плантации (густота растений, состояние здоровья, фазы развития, возможные симптомы питательных веществ). дефицит) и корректировку удобрений на постоянной основе, то есть добавление дозы азота в виде подкормки, а также в виде внекорневой подкормки.

Литература:

  1. Добжаньски Б., 1981. Почвоведение. PWRiL, Варшава
  2. Starck J.R., 1997. Обработка почвы и удобрение садовых растений, PWRiL, Варшава
  3. Чуба Р., 1996. Минеральные удобрения посевов, Zakłady Chemiczne "Police S.A."
  4. Бакман Х.С., Брэди Н.С., 1971 Почва и ее свойства. PWRiL, Варшава
  5. Jadczyszyn T., Kowalczyk J., Lipiński W., 2008. Рекомендации по удобрению полевых культур и многолетних пастбищ, Инструкция по распространению № 151, IUNG-PIB Puławy
  6. Фотима Э., Wilkos G., Pietruch Cz., 1998. Тест на минеральный азот почвы - возможности практического использования. Мат. школы. 69/98.
  7. www.nawozy.eu/doradztwo/vademecum-nawoszenia
.

Свойства металлов. Клетки Брависа. Моно- и поликристаллы и другие термины

1. Металлы характеризуются: а) особой способностью отражать световое излучение, т.е. металлическим блеском, б) они холодные на ощупь, поскольку их высокая теплопроводность вызывает рассеяние энергии (в так называемый тепловой способ) от кожи, c) большинство из них обладают высокой механической прочностью, d) они хорошо проводят электричество и тепло, e) одновременно пластичны и пластичны, f) большинство из них имеют значительную плотность, потому что в кристаллах металла их атомы плотно упакованы (расположены), g) имеют положительный температурный коэффициент сопротивления, h) непрозрачны, i) оксиды металлов образуют щелочные гидроксиды из воды, j) некоторые элементы обладают промежуточными свойствами между металлическим и неметаллическим характером.2. Металлическая связь - общее название любой химической связи, которая возникает непосредственно между атомами металла. Связи между атомами металлов, если они встречаются в изолированной форме (например, в металлоорганических соединениях), в основном являются типичными ковалентными связями, но они отличаются от аналогичных связей между неметаллами двумя важными особенностями: из-за того, что в металлах валентность электроны обычно менее связаны с ядрами атомов, чем в неметаллах • даже если они формально являются одинарными связями, из-за присутствия в металлах большого количества валентных d-орбиталей существует явление их перекрытия, которое вызывает эти связи приобретать часто частично множественный характер.Эти особенности приводят к образованию зон делокализованных электронов в металлических кристаллах, которые могут свободно перемещаться под действием приложенного электрического напряжения, благодаря чему металлы являются хорошими электрическими проводниками. Побочным эффектом такого перемещения является наличие трехмерной сети прочных связей в металлах, которая определяет высокую механическую прочность металлов, высокие температуры плавления, пластичность, высокий коэффициент теплового расширения и другие характеристики, характерные для металлов.3. Большинство металлов кристаллизуются в кристаллографических системах, характеризующихся высокой симметрией и высокой плотностью решетки, заполненной атомами, в частности в решетках: • A1 - пристеночная (плоская) центрированная регулярная система (RSC) • A2 - пространственно-центрированная регулярная система (RPC). ) • A3 - гексагональное плотное расположение атомов (HGU), иногда называемое гексагональным компактным (HZ). Свойства металлов, в основном подверженность пластической деформации, во многом зависят от типа решетки.Чем больше координат в ячейке, тем выше пластичность металла на ее основе. Отсюда следует, что пластической обработке легче всего подвергаются металлы со структурой A1 lk. = 12, затем HZ lk. = 6 + 6 и в конце A2 lk. = 8. 4. Расположение плоскости решетки в решетке, то есть наклон плоскостей по отношению к кристаллографическим осям, четко определяется так называемым Показатели Миллера. Эти индикаторы представляют собой три целых числа h, k, l, взаимно взаимно простых. Символы Миллера плоскости решетки - это индексы h, k, l, записанные следующим образом (hkl).* В пространственной (и кристаллической) решетке все плоскости решетки, параллельные друг другу, проходящие через каждый узел решетки, образуют семейство плоскостей решетки. Все сетевые плоскости, принадлежащие к одному семейству, имеют одинаковую структуру, одинаковые индикаторы и один и тот же символ Миллера. Ячейки Браве. Внутреннюю структуру каждого кристалла можно описать одним из нескольких типов решеток, различающихся расположением трансляционно эквивалентных узлов, каждый из которых принадлежит к одному из 6 основных типов.Эти сети представляют собой примитивные пространственные сети (узлы расположены только в углах элементарных ячеек) и центрированные сети (узлы, за исключением углов, появляются в центрах определенных стен или в строго определенных местах внутри ячеек). 5. Монокристалл - материал, полностью состоящий из одного кристалла (например, кристалл сахара, соли, полупроводника). Монокристалл может содержать во всем своем объеме небольшое количество дефектов этой структуры, и его внешняя форма не обязательно должна отражать кристаллическую структуру.Процесс получения монокристаллов называется монокристаллизацией. Поликристалл - твердое тело, представляющее собой кластер из множества монокристаллов, называемых в данном случае кристаллическими доменами или зернами. Домены в поликристалле обычно имеют статистическую ориентацию, хотя при определенных условиях также можно получить поликристаллы с очень регулярным расположением доменов. Система конкретных доменов создает так называемые поликристаллическая микроструктура. Бесформенное вещество Для него характерен ближний порядок, атомы, расположенные близко друг к другу, упорядочены, а порядок атомов не характерен для кристаллов.6. Аллотропия - явление возникновения разных кристаллографических разновидностей одного и того же химического элемента. Аллотропия - это частный случай полиморфизма, то есть неоднородности вещества. Анизотропия (ан- «нет»; греч. Isos «равный, равный»; греч. Trópos «поворот, вращение») - показывает различные свойства (тепловое расширение, электрическую проводимость, показатель преломления, скорость роста и растворения кристаллов) в зависимости от направления. Анизотропные тела (вещества, объекты, частицы) обладают разными свойствами в зависимости от того, в каком направлении это свойство рассматривается.Все кристаллы демонстрируют анизотропию упругости и скорости роста. Остальные свойства кристаллов могут быть анизотропными или изотропными. Важным следствием анизотропии скорости роста в условиях свободного роста является самопроизвольное образование правильных полиэдрических форм. Противоположное - изотропия. 7. Термодинамическая фаза - однородная часть физической системы, отделенная от других границ раздела, называемая интерфейсами, в которой происходит скачок физических или химических свойств.Простейшим примером всегда отдельных фаз являются однородные тела в различных агрегатных состояниях (например, вода и лед, вода и пар). Однако отдельные фазы могут также существовать в теле в одном агрегатном состоянии. необходимо, чтобы это произошло во всем объеме закаленного объекта. Второй этап - быстрое охлаждение. Скорость охлаждения должна быть такой, чтобы цементит не отделялся от аустенита и его структура сохранялась до температуры мартенситного превращения, при которой аустенит превращается в мартенситную фазу.Сталь с мартенситной структурой называется мартенситной или закаленной сталью. Закалка проводится для повышения твердости и прочности стали. Он заключается в нагревании закаленного объекта и последующем его быстром охлаждении в охлаждающей ванне, обычно в воде или масле, ниже температуры начала мартенситного превращения до температуры окружающей среды. Скорость охлаждения следует выбирать так, чтобы не возникало деформаций упрочнения. Охлаждение в воде более интенсивное, чем в масле.21. 22. Бейнит - это смесь пересыщенного феррита и отдельных карбидов. Возникает в результате превращения бейнита. Это частично диффузный характер. При понижении температуры превращения доля недиффузионного превращения и твердость бейнита увеличиваются. Твердость бейнита ниже, чем у мартенсита. Существует два типа бейнита: • верхний бейнит - он образуется в результате превращения, происходящего при температурах выше 300 ° C. Он состоит из цементита и пересыщенного феррита. Это невыгодная структура из-за хрупкого разрушения.нижний бейнит - образуется в результате превращения, происходящего при температуре ниже 300 ° C. Он состоит из ε-карбида и пересыщенного феррита. Он тверже верхнего бейнита, потому что отделенные карбиды более дисперсны. 23. Мартенсит - метастабильная фаза сплава железа и углерода, образующаяся при быстром охлаждении со скоростью, превышающей критическую скорость от температуры, при которой возникает аустенит. Это преобразование является бездиффузионным и заключается в реконструкции кристаллической решетки RSC (регулярная сеть с центром на стенке) в сеть TPC (пространственно-центрированная тетрагональная сеть).Температура начала и окончания мартенситного превращения в значительной степени зависит от содержания углерода в сплаве. 24. Закалка - термическая обработка, применяемая к предварительно закаленной стали. Целью отпуска является снятие закалочных напряжений и изменение физических свойств закаленной стали, и, прежде всего, снижение твердости и повышение ударной вязкости закаленной стали. Закалка заключается в нагревании ранее закаленного объекта до температуры в диапазоне от 150 ° до 650 ° C, выдержке его при этой температуре в течение некоторого времени, а затем его охлаждении.Во время отпуска весь или часть мартенсита, содержащегося в закаленной стали, распадается, высвобождая очень мелкие зерна цементита, образуя фазу, называемую сорбитом или трооститом. Во время отпуска возникает отпускная хрупкость, которую мы подразделяем на: • отпускную хрупкость I типа и необратимую хрупкость, она возникает в диапазоне температур 250-450 ° C, снижает стойкость к растрескиванию • Хрупкость при отпуске типа II и является обратимой хрупкость, возникает выше 500 ° C и медленное охлаждение 25.Науглероживание - это термическая обработка, заключающаяся в диффузном насыщении углеродом поверхностного слоя стального элемента. Науглероживание использует низкоуглеродистую сталь для увеличения твердости поверхности и, следовательно, сопротивления истиранию, оставляя при этом мягкую гибкую сердцевину. 26. Азотирование - термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении азотом поверхностного слоя стального элемента. Этот процесс заключается во введении азота в поверхностный слой стального объекта, который связывается с железом и другими легирующими добавками, особенно с алюминием, с образованием нитридов, поверхностного слоя стали.Созданный слой улучшает следующие свойства: • стойкость к истиранию • прочность на разрыв • твердость • антикоррозионные свойства В отличие от науглероживания при азотировании, зона поверхности затвердевает без дополнительной термообработки. Азотирование применяется к сталям, которые ранее подвергались закалке. 27. 28. 29. Конструкционная сталь более высокого качества - сталь с узкими пределами содержания углерода и марганца и низким содержанием примесей, в основном кремния (менее 0,7%) и фосфора.Обычно они поставляются спокойными и пригодными для термической обработки. Конструкционная сталь общего назначения - конструкционная сталь для изготовления конструкций и деталей машин и устройств общего назначения, если ее характеристики достаточны для выполнения данной функции. Конструкционные стали общего назначения - это стали самого низкого качества, содержащие значительные количества примесей, в основном серы, кремния и фосфора. 30. Инструментальная сталь - сталь для производства инструментов, элементов измерительных приборов и ответственных ручек.Инструментальные стали отличаются высокой твердостью, износостойкостью, малой деформируемостью и нечувствительностью к перегреву. Эти характеристики достигаются за счет высокого содержания углерода и соответствующей термической обработки менее ответственных инструментов и использования соответствующих легирующих добавок в сочетании с соответствующей термообработкой для ответственных инструментов. Инструментальные стали делятся на: • углеродистые инструментальные стали • легированные инструментальные стали • стали для холодной обработки • стали для горячей обработки • быстрорежущие стали.31. Быстрорежущая сталь HSS, легированная инструментальная сталь, используемая в производстве инструментов для обработки с высокими скоростями резания. Они обязаны сохранять твердость и форму до температуры + 600 ° C. Эта особенность достигается применением легирующих добавок - углерода 0,75-1,3%, хрома 3,5-5,0%, вольфрама 6-19%, ванадия 1,0-4,8%, молибдена 3,0-10%, а в некоторых марках также 4,5-10,0%. кобальт и соответствующая термообработка. Во время него проводится отжиг таким образом, чтобы легирующие элементы образовывали соединения с углеродом, так называемыекарбиды, которые должны в значительной степени растворяться в феррите. Требует очень бережной и длительной обработки. Польский стандарт перечисляет ряд быстрорежущих сталей, включая SW18, SW7M, SW12C, SKC, SK5V, SK5M, SK8M, SK10V. Из быстрорежущей стали изготавливают токарные ножи, фрезы, сверла и другие режущие инструменты, которые в процессе работы нагреваются до высоких температур. 32. Кислотостойкая сталь (кислотная сталь) - сталь, стойкая к кислотам меньшей прочности, чем серная кислота.Кислотостойкость достигается за счет стабилизации аустенита при нормальных условиях, чего можно достичь благодаря высокому содержанию хрома (17-20%) и никеля (8-14%), а также других легирующих добавок, таких как марганец, титан, молибден и медь. Кислотостойкие стали используются после полировки. Поскольку легирующие элементы при высоких температурах имеют тенденцию соединяться с углеродом с образованием твердых карбидов, после сварки элементов из кислотостойкой стали требуется термообработка. Нержавеющая сталь - (также называемая INOX) сталь, устойчивая к погодным условиям, разбавленным кислотам, щелочным растворам и т.п.Антикоррозионная стойкость стали достигается за счет повышенного содержания хрома. Чем выше содержание хрома, тем выше коррозионная стойкость стали. Обычно используется от 12% до 25% хрома. Повышенное содержание углерода также увеличивает нержавеющую сталь, но слишком высокое его содержание делает сталь хрупкой. Нержавеющие стали подлежат термообработке, закалке и отпуску. 33. Латунь - сплав меди и цинка, содержащий до 40% этого металла. Латунь также может содержать такие добавки, как свинец, алюминий, олово, марганец, железо, хром и кремний.Плавится при температуре около 1000 ° C (в зависимости от породы). Латунь желтого (золотистого) цвета, но с меньшим содержанием цинка она похожа на естественный цвет меди. Сплав устойчив к коррозии, пластичен и легко поддается формованию. Обладает хорошими литейными свойствами. 34. 35. Бронзы - сплавы меди с другими металлами и, возможно, другими элементами, в которых содержание меди находится в пределах 80-90% по весу. Состав бронзы определен польским стандартом PN-xx / H-87050. Оловянная бронза - с содержанием олова от 1% до 9%, имеет серый цвет, интенсивность которого увеличивается с увеличением содержания олова.Они также могут содержать другие легирующие добавки, такие как цинк (от 2,7% до 5%), свинец (от 1,5% до 4,5%) и примеси фосфора (от 0,1% до 0,3%) с примесями не более 0,3%. Символы из оловянной бронзы: B2 (CuSn2), B4 (CuSn4), B6 ​​(CuSn6), B43 (CuSn4Zn3), B443 (CuSn4n4Pb3), B444 (CuSn4n4Pb4). Оловянные бронзы используются для изготовления эластичных износостойких элементов, а с повышенным содержанием свинца - для втулок и подшипниковых втулок, монет, элементов, работающих в морской воде, и арматуры. 36. 37. 38. Пластмассы - материалы на основе синтетических полимеров, заменяющие традиционные материалы, такие как дерево, керамика, металл, натуральный каучук, гуттаперча и

.90,000 кондитерско-хлебопекарный альманах

Подготовка закусок к выпечке

Тестовые заготовки после расстойки требуют единичные операции по переработке и усовершенствованию внешний вид. К ним относятся: смачивание поверхности заготовки. вода, капающая на заготовки, резка и прокалывание.
Смачивание заготовок водой предотвращает высыхание их поверхности, растрескивание во время роста и после помещения в печь.Воды смягчает поверхность теста, а также уменьшает ее поверхностное натяжение, которое способствует получению интенсивный цвет кожи с блеском. Для увлажнения теста для выпечки хлеба используется обычная вода. Смачиваем рулетик. молоком или сахарным раствором смачивают образовавшиеся масляные рулетики яичная масса. Поверхность заготовки следует тщательно смочить. без утечки воды. Смачивание производится вручную кисти из ржаных колосьев или рваного луба из липы и рафии.Резка заготовки предназначена для исключения деформации заготовки. при запекании, улучшая внешний вид и получая декоративные эффекты. Насечка используется в случае производство хлеба и булочек осуществляется вручную с использованием резак. Слаборазвитые заготовки следует резать глубже, также самые плотные и мелкие заготовки разрезаются глубже нарезаются чрезмерно заросшие заготовки.
Прокалывание тестовых заготовок используется для предотвращения деформация на первом этапе выпечки торта.Эта деятельность изготавливается деревянными или металлическими штифтами диаметром 3-5мм, вводя их в нескольких местах в наросшую заготовку. Прокалывание следует проводить непосредственно перед посадкой. хвостовик.
Маркировка хлебобулочных изделий облегчает идентификацию хлебобулочных изделий в ассортименте. вид, производитель, вес хлеба и дата его производства. Маркируется хлеб весом более 400 г, это могут быть этикетки. на хлебе или марках, обозначающих следующие дни недели.Наклейки фиксируются на месте укуса после смачивания водой. Во время производства корзины для хлеба, этикетки вставляются в корзины, напечатанные на вниз, прежде чем класть в них кусочки. Штамповка заготовок делается с помощью соответствующего штампа, который выдавить на кусочки теста, листья подходят на поверхности знаки. Часто топки печей являются колыбелями камер выращивания или конвейеры, подающие заготовки в печи, снабжены знаками разведывательные пекарни.
Посыпка заготовок семенами разнообразит вкус и запах хлеба. также имеет декоративное значение. Чаще всего заготовки присыпают с маком, тмином и черным тмином. Семена можно опрыскивать непосредственно на поверхность заготовки, желательно смачиваемой, или можно разливать в корзины и колыбели перед положить в них кусочки теста. Может иметь место дождевание вручную или механически, в зависимости от способа выращивания i выпечка.Это касается механизированных производственных линий. механическое опрыскивание семенами.


Пекущийся хлеб.

Назначение выпечки - приготовление трудноусвояемого хлеба. лепешки в вкусный и легкоусвояемый хлеб.
Во время выпекания под воздействием тепла в тесте происходят разные вещи. физико-химические превращения:
• Форма, придаваемая заготовке во время штамповки и фиксированная разрастается и образуется пористая структура наросшей заготовки торты.
• Хлеб приобретает соответствующий внешний вид, цвет и приятное ощущение на ощупь. аромат и вкус.
Загрузка тестовых заготовок в пекарную камеру называется заливкой. хвостовик.
Сразу после загрузки заготовки остается в пекарной камере. подаваемый пар, который способствует поглощению тепла также образование гладкой и блестящей корочки на поверхности хлеб.
Количество пара, вводимого в камеру, имеет большое влияние на качество хлеба.
После насыщения пекарной камеры водяным паром он выпускается в дымоход или специальная вентиляционная шахта.
Слишком короткое или слишком долгое удержание пара в пекарная камера снижает качество хлеба и вызывает ряд недостатков.
Выпечка теста делится на два этапа:
• Запекание - на этом этапе объем увеличивается. заготовка, а затем на ее поверхности образуется тонкая корочка.
• Дополнительная выпечка - фиксируются объем и форма хлеба, кутикула обезвоживается и образуются вещества ароматные, ароматные и цветные, а внутри образуется крошка.
Переход от одной фазы к другой можно осуществить через перемещение (в пределах одной камеры) или пересадка (z теплее в более прохладную камеру).
В современных ленточных пекарнях такой деятельности не происходит, потому что подвижный вал перемещает выпеченные тестовые заготовки только между разными тепловыми зонами.
В целом хлебопекарные печи можно разделить на:

штабелеукладчиков •
дымовых печей • Вращающиеся печи
• Ленточные печи

Выпечка пшеничного хлеба

Оптимальная выпечка пшеничного хлеба происходит в три этапа: выпечка, запекание, выпечка.
На первом этапе выпечки кусок теста должен быть загружен на вал. нагревается до температуры 250-260oC, во влажной зоне 60-70%. Продолжительность этого этапа процесса 2-4 минуты. В в этих условиях кусочки теста увеличиваются в объеме, а на них на поверхности образуется крахмальная кашица, из которой и формируется блестящая плотная кожица.
2-й этап выпечки должен проходить в невлажной зоне, o высокая температура 280-300oC, что обеспечивает быстрый нагрев заготовки и фиксация максимального объема получается на первом этапе выпечки.На поверхности заготовки образуется корка твердого цвета. Температура внутри крошки достигает примерно 50-60oC.
Третий этап выпечки, так называемая выпечка, должен проходить в относительно низкая температура паровоздушной смеси в пекарная камера, т.е. 180-190oC. Рекомендуется на этом этапе запекания уменьшить тепловое излучение и отвести тепло от снизу, от вала. Никакого снижения температуры в пекарной камере препятствует быстрому запеканию заготовки, потому что она теплая перешли в крошку из предварительно нагретой до температуры 150-170oC, шкуры.При таком способе выпечки она уменьшается толщина корочки и выпечка, а также расход тепла.

Выпечка ржаного хлеба

Осуществляется в два этапа: в фазе интенсивного нагрева. заготовки и в фазе выпечки при пониженной температуре.
Максимальный подвод тепла к ржаному тесту должен быть обеспечивается на первом этапе выпечки, так как объем теста на слегка нагревается.Следовательно, они не требуются. специальные процедуры для увеличения объема. Температура паровоздушная смесь в пекарной камере в начале выпечка ржаного хлеба должна быть около 300oC, относительная влажность 30-40%.
На втором этапе запекания температуру нужно снизить до 170-180oC. Сердцевину ржаного хлеба рекомендуется выпекать, используя так называемые: выпекание на первом этапе выпечки, которое может происходить в в традиционной духовке или в специальной духовке.Температура запекание в духовке составляет около 350oC, и даже в предварительной духовке 400oC, время выпечки 4-5 минут.
Затем заготовки выпекаются при температуре 230-250 ° С, запекается при 180oC. В процессе запекания на поверхность заготовки быстро образует корку, задерживающую газы и ароматы. Ржаной хлеб, испеченный с использованием выпечки, имеет гладкую блестящую корочку, хорошие вкусовые качества и интенсивный аромат, уменьшается потеря выпечки.

Выпечка смесового хлеба

Аналогичным образом выпекается хлеб с преобладанием пшеничной муки. для выпечки пшеничного хлеба и хлеба преимущественно из муки Ржаной хлеб выпекается аналогично ржаному хлебу.
В последнее время все чаще используется отложенная выпечка, также называется прерывистым, потому что процесс выпечки или его второй этап реализуется через некоторое время, обычно в пекарня или даже дома прямо перед вами потребление.

Изменения и процессы, происходящие в тестовых заготовках во время выпечки

Термические процессы

Нагревание тестовых заготовок - это сложный термический процесс, во время которого который изменяет влажность и температуру в отдельные слои торта. Внешний признак перемен происходит изменение теста в пекарной камере объем заготовки, происходит быстрое увеличение ее объема, затем этот рост замедляется и, наконец, прекращается, площадь заготовка приобретает вид засохшей пленки, которая постепенно превращается в утолщающуюся корочку.При запекании стручок корочка образует слой крошки, который постепенно разрастается, в центре поклевки количество сырого теста уменьшается. Выпечка хлеб готовят в печах, где нагревается переносится на выпеченное тесто в результате излучения условность или лидерство. Температура сдаваемых поверхностей температура 300-400oC, а температура пекарной камеры 200-280oC. Это тепло используется для нагрева тестовой заготовки до температуры для обеспечения его запекания.Большая часть жары (80-85%) передается в укус радиацией от горячие поверхности и паровоздушная смесь заполнение пекарной камеры.
На скорость нагрева заготовки влияют следующие факторы:
1. Температура пекарной камеры - чем она выше, тем быстрее заготовка нагревается. Выпечка осуществляется в восстановительных условиях. температура пекарной камеры меняется на температуру камеры реагируют поверхностные слои хлеба, а мякиш - меньше всего особенно его середина.
2. Влажность пекарной камеры определяет скорость выпечки. увеличение объема хлеба в духовке, его форма и характер его кожи. Лучший пар в камере ускоряет разогрев кусочка теста.
3. Вес куска теста влияет на нагрев заготовки и ее длину. выпечка. Чем больше вес заготовки, тем медленнее она нагревается. выпечка длится дольше.
4. Форма хлеба влияет на процесс выпечки, круглый хлеб на выпечку уходит больше времени, чем на длинный хлеб.
5. Влага в тесте - более влажное тесто нагревается все короче и короче. На запекание уходит меньше времени.
6. Природа пористости и размер пор влияют на процесс нагрева заготовки, чем больше пористость, тем быстрее заготовка нагревается.
7. Толщина кожуры влияет на паропроницаемость и проводимость. термическая, более толстая корка задерживает нагрев заготовки.
8. Плотность посадки вала влияет на нагрев заготовки.При густой посадке заготовки нагреваются медленнее.
В традиционных хлебопекарных печах тесто нагревается. постепенно. В результате температура и влажность отдельные слои заготовки различаются неодинаково. Изменения Температуры влажности заготовки в печи определяют состояние ее трех слои, то есть кожура, слои под кожурой и центр мякиша. Температура высаженного в духовку теста ниже температура пекарной камеры 230-280oC.Скорость образование корки зависит от начальной влажности поверхности слой заготовки, от температуры и паровоздушной влажности смесь в пекарной камере. Вода в запеченном тесте перемещается в разных слоях из-за разницы температур и разница во влажности. Влажность крошки горячего ж. за счет температурного смещения воды она увеличивается 1,5-2,5% по сравнению с исходной влажностью теста.Температура в центре мякиша в конце выпечки достигает 94-97oC. Эта температура соответствует окончанию процесса изменения превратить тесто в готовый хлеб и служит индикатором завершения процесса выпечка.

Микробиологические и биохимические процессы

Микробиологические процессы в выпеченном тесте вызываются активность микроорганизмов, т.е. дрожжей и молочнокислых бактерий, которые вызывают алкогольное и молочное брожение. Ферментация спиртовая кислота достигает наибольшей динамики при нагревании укуса до температура 35oC.После повышения температуры до 45oC во время ферментация уменьшается, а выделение газа уменьшается с повышением температуры 50oC останавливается. В пшеничном тесте альфа- и бета-амилазы длинные. Оставайся активным. Температура бета-амилазы 62-64oC, альфа-амилаза 74-75oC. Если в пшеничном тесте количества альфа-амилазы могут привести к большим количествам декстрины, ухудшающие физические свойства крошки и ее водопоглощающая способность.Повышение кислотности теста в пшенице мы понижаем температуру активации альфа-амилазы и сокращаем ее процесс ферментативного гидролиза крахмала. Кислотный гидролиз крахмала он не имеет практического значения в пшеничном тесте.

Развитие ароматов, вкусов и красок

Высокая важность еды и потребления хлеба связана с формирование аромата при выпечке и ароматы. Ароматизаторы и вкусовые добавки для хлеба к которым относятся кетоны и альдегиды, значительную долю составляют сложные эфиры спирты и органические кислоты, возникающие в результате ферментация.Альдегиды и кетоны, такие как фурфурол, оксиметилфурол, диацетил определяет аромат хлеба, который получается в результате окислительно-восстановительные реакции между продуктами протеолиза белки и редуцирующие сахара, чтобы дать окрашенные вещества, называемые меланины. Частичная реакция меланинов и отдушек он встречается в мякише хлеба, в основном в его корочке, потому что там температура выше. Распространение ароматов частично внутри буханки с крошкой, частично испаряться в окружающую среду.Хлеб с твердой и гладкой корочкой дольше сохраняет свой вкус и аромат, потому что кожура сама по себе вид упаковки. Интенсивность цвета кожуры зависит от содержание аминокислот и редуцирующих сахаров в тесте, а также от температура пекарной камеры, плотность посадки заготовки на стебель и время запекания, а также увлажнение имеет большое влияние поверхность заготовок при росте. Чтобы стать нормальным цвета корочки пшеничного хлеба в тесте перед выпечкой сахаров должно быть 2-3%.

Коллоидно-химические процессы

Коллоидные процессы при выпечке имеют большое значение, потому что они превращают тесто в панировочные сухари. Изменения Температура теста влияет на протекание коллоидных процессов. Клейковина набухает при 50oC, r при температуре 60-70oC глютен подвергается денатурации и секреции крахмал. Прорастание начинается при 40-60oC. крахмал, вода глубоко проникает в крахмал и повреждает его структуру амилаза растворяется и в зависимости от степени повреждение амилопектиновой оболочки образуется в ней или проникает в нее ею.Во время запекания не прорастает полностью крахмал. При прорастании крахмал связывает воду, содержащуюся в тесте, и секретируется денатурированным белком, уменьшая содержание свободная вода в хлебе способствует образованию сухой резинки крошка. Изменение гидрофильных свойств крахмалов (как следствие альфа-амилаза) снижает водопоглощение крошки и ухудшает его свойства. Белок в результате термической обработки денатурированные, они становятся компактными, лишенными эластичности и расширяемость.Обезвреженные белки образуют каркас хлеба. придавая ему определенную форму. Денатурация белков во внешнем Укладка заготовок оказывает большое влияние на качество хлеба.

Изменение объема

Кусок теста, помещенный в пекарную камеру, сразу увеличивается его объем. В процессе выпечки есть два периода:
- И переменный объем
- II постоянный объем
На первом этапе объем заготовки увеличивается за счет брожение выделяет углекислый газ в результате тепловое расширение, они увеличиваются в объеме.Отпуск по болезни а прекращение роста заготовки связано с формированием корочки, объем хлеба зависит от скорости ее образования, от температура и влажность воздуха в пекарной камере. От достаточное увлажнение тестовой заготовки на первом этапе выпечки на его поверхности образуется гибкий газоудерживающий слой что способствует увеличению объема заготовки. Дает хорошие результаты попадает в тесто при замешивании поверхностного вещества активные или специальные жиры (шорты), которые делают кожу эластичной и продлевают время увеличение объема заготовки в печи.Максимальный объем заготовки тесто, полученное в первые минуты выпечки, должно быть фиксируется интенсивным нагревом, вызывающим быстрое коагуляция белков, иначе заготовка плавится и разрушается. Важный фактор, влияющий на объем обжигаемой заготовки. очаг - это температура очага. На втором этапе выпечки фиксируется объем формы и структура мякиша.

Потеря выпечки

Потеря выпечки, называемая выпечкой, представляет собой разницу между весом куска. положить в духовку и вместе с массой выпеченной заготовки, т. е. готовой хлеб.Запекание происходит в результате потери воды через укус во время процесса. выпечка, небольшое количество спирта, углекислый газ, кислоты летучий. Выпечка - одна из главных потерь технологичен, поэтому стараются минимизировать его. Без невозможно правильно испечь хлеб и создание кожи. Размер тоста зависит от нескольких факторов: чем меньше вес заготовки, тем больше выпечка, при равном весе вкус выпечки увеличивается с увеличением поверхности хлеба, Самое большое удовольствие - открытое пространство, называемое активным.Выпечка формового хлеба меньше, чем у хлеба. коренной хлеб. Может сильно повлиять на размер тоста следующие параметры: влажность в пекарной камере, влажность заготовки и температура пекарной камеры на разных этапах выпечки (неподвижные валы) или разные зоны печи (валы подвижный), а также густоту насаждений, время выпекания и конструкция печи. Повышенная влажность смеси паром воздух в пекарной камере и повышенная влажность вызывают задерживает образование корки и ее обезвоживание, благодаря чему выпечка уменьшается.Температура имеет большое влияние на выпечку пекарная камера на втором этапе выпечки. Более высокие температуры на поверхность прикуса увеличивает запекание и, следовательно, второй фаза выпечки должна проходить при немного более высокой температуре выше температуры поверхности корки заготовки.

Правила выпечки

Первая фаза должна быть при повышенной влажности. относительная температура 70-80% и относительно низкая температура 100-120oC.Тепловое излучение в этой фазе должно быть минимальным, тогда цель начального периода 1-3 минуты такова: максимальная конденсация водяного пара на поверхности заготовки. Вниз достижение температуры 50-60oC в центре мякиша, первая фаза должен происходить с наибольшей теплопередачей на заготовка при самой высокой температуре, то есть 240-280oC, при этом температура начинает образовывать корочку, образуется корочка правильный момент важен для сбора ароматы и получение нужной формы хлеб.
На втором этапе выпечки объем и форма хлеба стабилизировались, интенсивность подвода тепла к заготовке, температура в пекарной камере должна быть понижена. Чрезмерная сумма тепло, введенное во второй фазе выпечки, вызывает образование излишне толстой кожи, часто сожженной.

Увлажнение куска теста

Важным фактором при выпечке является получение правильного увлажнение поверхности заготовки, которое можно получить по:
- повышение влажности пекарной камеры на первом этапе выпечка
- опрыскивание поверхности заготовки водой во время посадки в топочную камеру
Влажность паровоздушной смеси в пекарной камере это необходимо на первом этапе выпечки во время запекания белый хлеб.Это заставляет пар конденсироваться на поверхности откус теста, который ускоряет разогрев откуса, увеличивает его ценность объем, улучшает вкус и аромат, улучшает состояние поверхности и способствует уменьшению выпечки и сушке.
Смоченная на поверхности заготовки пленка сохраняет эластичность и хорошо тянется при увеличении объема заготовки, улавливание пара и газов внутри. Конденсация водяного пара на поверхность заготовки заставляет крахмал прорастать и растворяться декстрины, образующиеся в результате термического гидролиза крахмала.Жидкость слой крахмальной кашицы заполняет поры и сглаживает неровности на поверхности теста сохнет до гладкой корочки однородный и блестящий. При выпекании пшеничного хлеба о. низкая влажность уменьшает его объем, полученная кожура тусклая, шершавая, с трещинами и пикапы. Время нахождения заготовок в зоне пропаривания составляет 3-5 минут, чрезмерное увеличение времени пребывания заготовки в зона пропаривания отрицательно сказывается на качестве хлеба.Смазка тестовых заготовок яичной массой обеспечивает гибкость поверхность слоя и блестящая кожа готовых изделий. В в случае выпечки заготовок из теста, смазанных яичной массой в камере готовые изделия на пару не имеют блестящей корочки. Для выпечки пшеничного хлеба требуется больше пара, чем форма для выпечки хлеба. На выпечку одной тонны хлеба пшенице требуется 30-40 кг пара, 80-90% пара теряется в в связи с вентиляцией пекарной камеры.Чрезмерная вентиляция пекарная камера вызывает чрезмерное пропекание, это вызывает потеря ароматов. Для уменьшения вентиляции специальная форма или форма используется для пекарных камер специальные шлюзы и занавески, используя для этого обдув горячий и влажный воздух.

Температура и время выпечки

Температура и время выпечки зависят от:
- масса и форма заготовки
- метод теплопередачи
- способ выпечки, т.е.в формах или на хвостовике
- плотность распределения заготовки на хвостовике
- свойства выпеченного теста

Больший вес закуски требует большего времени выпекания и меньшего температура, круглый хлеб выпекается дольше, чем хлеб продолговатый. Более высокая температура и влажность на первом этапе ускоряет процесс выпечки. Выпекается коренной хлеб быстрее, чем с формами, форма формы также влияет на форму выпечка.Время выпечки определяет производительность духовых шкафов и размер. выпечка. Для того, чтобы корочка хлеба при выпечке лучше окрашивалась коржи с недостаточным содержанием сахара следует увеличить температура выпечки, а в случае выпечки небольшого торта повышения, понизьте температуру в пекарной камере и продлите время выпечки так, чтобы оно приходилось на первые минуты выпечки все процессы созревания и взбивания теста соблюдены. В туннельные печи, включенные в линии водотока, необходимо для поддержания стабильных условий выпечки в качестве основного условия качество теста неизменное по всем показателям.Длинная выпечка обеспечивает лучший вкус и запах хлеба за счет сбора ароматизаторы и ароматизаторы на долгое время выпечка способствует изменению структуры хлеба, что увеличивает его усвояемость и тормозит процесс черствения.

Выпечка отдельных групп хлеба.

Выпечка хлеба

Загрузка тестовых заготовок в пекарную камеру предшествует доставка расширенных заготовок из места выращивания или камеры возле двери.Загрузка начинается из нижней камеры, которая управляется из предпечного колодца. Плита слегка повернута боком в сторону загрузочной дверцы духовки, он кладет лопату на край очага, его помощник прикладывает ее заготовки для лопаты. Заготовки для хлеба, помощник печи берет руками и кладет на лопату (обычно 4 штуки после два подряд). Заготовки нужно брать аккуратно, чтобы они не образовывались. повреждения, пальцы, поддерживающие заготовку снизу, не должны болеть его нижняя сторона.Укладывать заготовки на лопату следует эффективен и осторожен, а полузащитник должен не отставать от движения запекать, соблюдать промежутки между укусами и избегать налипание отрубей на боковые поверхности заготовки. Штат сотрудников под печи происходит сбрасывание заготовок, что происходит в результате быстрый отвод лезвия к поверхности вала. Кадровое обеспечение очаг ведется с левой стенки топки на правую. Печь укладывает буханки таким образом, чтобы заготовки с наименьшим расширением они идут в наименее нагретую часть стержня, между поклевками должно быть расстояние 5-7 см в зависимости от степени роста, свойства теста и температура в пекарной камере.Заготовки из корзины для выращивания переносят на лопату, вытряхивая их корзину или перевернув ее. Заготовки теста в формах выйти из тележки и несколько форм (4 или 6) размещается вдоль лопаты. Формы в духовке располагаются по длине. ось топки перпендикулярна дверце. Формы скользят по хвостовику печь, между отдельными формами должно быть пространство. 3-5 см для облегчения потока горячего воздуха между формами.После когда печь загружена, загрузочная дверца сразу закрывается, закрывает задвижку канала и откручивает кран подачи воды на парогенерирующие устройства. Подача пара должна быть продолжена. несколько десятков секунд, знак правильного спаривания уже здесь внезапный выход пара из загрузочной дверцы. После необходимо подождать около дюжины секунд, чтобы он распарился, затем откройте задвижку канала и дверцу зарядки, чтобы сброс избыточного пара.Длительное удержание пара в пекарная камера может вызвать дефект хлеба на его на поверхности образуются продольные трещины, хлеб мелкий и плоский. Выпечка хлеба - это поддержание правильной температуры в пекарной камере, а также контролировать внешний вид и поведение к полному рту. Из-за разницы температур на стебле необходимо переместите заготовки, чтобы получить ровный запекать всю загрузку. При значительных перепадах температур в отдельные камеры керамической печи полны и хороши технологическое использование, требует пересадки хлеба из из одного отсека в другой.Движение движется в другие места на валу. Буханки посажены самое позднее и расположен рядом с загрузочной дверцей, перемещается назад печи, и наоборот, это называется вытеснением крест, при этом сдвигая буханки на одну сторону на втором, боковом смещении. Перемещение я пересадку можно проводить после завершения первого этапа запекание после запекания укуса, которое занимает около 12-15 минут.Производство начинается с фазы использования первой камеры она предназначена для запекания закусок, а вторая камера - для собственно выпечки. Операции подразделения должны быть организованы таким образом, чтобы их могло быть два. Поместите грузы из первого отделения во второе. Производство начинается с посадки первой камеры, а камера другой пуст. Пересадить - значит перенести всю первую партию до половины вала второй камеры.Правильная выпечка первой загрузки происходит во второй камере. первый отсек загружается вторым зарядом. После Когда выпечется вторая партия, ее пересаживают в камеру. второй - на другой половине вала. Собственно выпечка происходит в полное использование второй камеры для первых загрузок и второй. В двухкамерной печи пересадку методом можно проводить полный вал, когда первая камера пуста, затем на За 10-12 минут до окончания выпечки высаживается первая партия. вторая загрузка в первый отсек, затем отсек остается второй пустой для разогрева, или вторую партию пересаживают в вторая камера.В этом случае самое время посадить камеру первая партия, вторая партия должна быть выбрана так, чтобы партия выпекалась в первом отсеке оставалось свободное место во втором отсеке для мишени преувеличение. По первому способу высаживают неполный стебель, чтобы после пересадки он поместился на половине поверхности стебля во второй камере периоды использования печи полнее. В второй метод использует больше поклевок, чем метод первое и передает на все ядро ​​второго, периоды использования печь полусырая.
Оба метода не исчерпывают всех возможностей.

Эти возможности зависят от:
- технические преимущества печи
- профессиональная квалификация печи
- производственная программа

Выпечка с пересадкой в ​​трехкамерной трубчато-канальной печи. заключается в постоянном использовании нижней камеры исключительно для выпечка. Обожженные заготовки поступают во вторую камеру и третий. Метод пересадки требует больших физических усилий и отличный опыт.После выпечки первой партии заготовки переносятся в третью камеру, а вторая камера остается пуст и готов принять вторую загрузку. Выпечка первая загрузка в третьей камере, а в камере у первого есть вторая партия, которая запекается. После при запекании вторая партия передается во вторую камеру, затем первая партия может быть выгружена из третьей камеры, а первая камера остается свободной в течение 10-15 минут. разогревается, а затем загружается третьим зарядом, который после при запекании передается в третью камеру.Пересадка заготовок в верхние камеры требует работы двух человек. Пересадка производится двумя лопатками. кормление лопатой, загруженной в печь, помощнику, который пересадив буханки, подает высвободившуюся лопату на плиту. Иногда заготовка протыкается, если в мгновение ока загрузка в топку, нормального роста не добиться. Пекарные камеры разгружают с помощью лопаты. При выгрузке первой камеры из предпечного колодца хлеб кладут в корзину лопатой или прямо на тележку.Процедура аналогична разгрузке второй камеры, которая управляется с пола, разгрузка третьей камеры помощник, стоящий на ступеньке, ведет, кладет хлеба лопатой в контейнер.
Вынув из духовки, хлеб смачивают водой для получения блестящая корочка.

Выпечка маленьких булочек

Выпечка маленьких рулетов до 400 г, возможна на листы или прямо на хвостовике. Наборы тележек для булочек с правой стороны печки.Заготовки из досок для выращивания переносится на лопату и надрезается перед тем, как бросить на стержень. Во время загрузки каналы печи должны быть закрыты, а камера перед загрузкой его следует пропитать водяным паром, после камеру необходимо пропарить при загрузке заготовок. Роллы их следует запекать в атмосфере высокой насыщенности водяным паром, что предотвращает высыхание и образование толстой твердой корки. После посадки половины стебля должен быть перерыв с последующим вторую половину можно заполнить, разрыв должен быть таким, чтобы z к моменту завершения загрузки второй партии это стало возможным приступить к первой разрядке.То же самое используется лопаты для загрузки и разгрузки, при разгрузке рулонов она соскальзывает от лопаты до корзины. При выпечке рулетов на листы переносятся на хвостовик лопатой, некоторые виды булочки, выпеченные на противнях, после извлечения необходимо смачивать водой пекарная камера. При выпечке булочек или полукондитерских изделий, смазывать яичной массой, не увлажнять пекарная камера.


.

Карбон, или углеродное волокно - узнайте 9 секретов этого материала.

Карбон, иначе углеродное волокно - это материал, уникальный во всех отношениях: чрезвычайно прочный, легкий, с уникальным престижным внешним видом. Этот материал до сих пор окутан определенной секретностью - даже 40 лет назад доступ к нему имели только военные центры и НАСА.

Какие секреты скрывает? Какие свойства у него есть? Почему его так высоко ценят дизайнеры суперкаров?

ИСТОРИЯ УГЛЕРОДА

Происхождение углеродного волокна восходит к 1963 году.В то время это была чрезвычайно дорогая технология, предназначенная только для военной авиации и космических аппаратов. Элементы из легкого углеродного волокна заменили элементы из тяжелого металла, что позволило улучшить ускорение и повысить скорость.

В конце 1970-х команды Формулы 1 заинтересовались углеродом. Этот материал был впервые использован McLaren при создании MP4 / 1 в 1981 году - новаторского автомобиля Формулы-1, сделанного из карбона (общим весом 585 кг).В настоящее время кузов каждого автомобиля Формулы 1 изготавливается из углеродного волокна.

Koenigsegg CCXR из углеродного волокна

McLaren также был пионером в применении углеродного волокна в производстве дорожных автомобилей, предназначенных для движения по дорогам общего пользования. В 1994 году McLaren представила спортивный автомобиль, названный в честь гонок Формулы-1 - McLaren F1 (не путать с автомобилем Формулы-1). Сам кузов этой машины весил около 100 кг. Этот автомобиль до 2005 года считался самым быстрым уличным автомобилем.Именно тогда рекорд McLaren F1 (388,5 км / ч) побил другой автомобиль из углеродного волокна - Koenigsegg CCR. CCXR в конечном итоге развил скорость 395 км / ч.

Carbon постепенно стал доступным для композитных компаний. Углеродное волокно было с энтузиазмом внедрено в производство: чехлов для спортивных автомобилей и мотоциклов, велосипедных рам, лыж, теннисных ракеток, удочек, мачт и т. Д.

КАК КОНСТРУКЦИЯ ИЗ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА?

Углеродное волокно чаще всего встречается в виде тканых материалов, сотканных из отдельных волокон.Каждое волокно в ткани состоит из 3000 нитей (3k ткани) до 12000 нитей (12k ткани). Однонитка из углеродного волокна имеет толщину 1/10 волоса (0,005-0,010 мм). Нити, в свою очередь, состоят из сотен тысяч атомов углерода.

Сравнение толщины волоса и толщины одной нити из углеродного волокна.

Чтобы понять, сколько однородных нитей состоит из углеродных волокон, посмотрите видео, в котором показана рама велосипеда крупным планом, а также атомы, из которых состоит углеродное волокно.

ВИДЫ УГЛЕРОДНЫХ ТКАНЕЙ

Углеродные ткани доступны с различными переплетениями, которые влияют как на внешний вид, долговечность продукта, так и на сам производственный процесс.

Слева: шитье в одном направлении, ткань 2/2 (саржа), ткань 1/1 (однотонная)

Однонаправленные ткани обеспечивают очень высокую прочность вдоль волокон, но низкую прочность в поперечном направлении.Эти ткани очень хорошо смотрятся, когда деталь загружается только в одном измерении (вдоль волокон). Если мы хотим сохранить высокую прочность на изгиб в каждом из размеров, необходимо расположить несколько тканей под разными углами (например, 0, +45, +90, -45). Однонаправленные ткани не обеспечивают эффектного внешнего вида, поэтому их используют дальше, чем верхние слои композита.

Плетение 2/2 (так называемая «саржа») - это плетение, волокна которого пересекаются под углом 90 градусов.Обеспечивает сбалансированную прочность в различных направлениях и стилистически привлекательный вид композита.

Плетение 1/1 (так называемое «полотняное») - изделие из ткани 1/1 имеет другое расположение углеродных волокон, чем изделие из ткани 2/2. Простая углеродная ткань предназначена для простых форм из-за низкой растяжимости ткани.

Нефильтрованный углепластик тонок, как клеенка. Только после фильтрации смолой (желательно эпоксидной) углеродная ткань образует прочный композит. Как правило, производство элемента из углеродного волокна заключается в помещении ткани в форму и ее фильтрации с помощью смолы (вручную, вакуумным мешком или методом инфузии). Предполагается, что чем меньше смолы в композите, тем больше прочность элемента при заданном весе детали. Например, композит весом 500 граммов, где 60% по весу (300 граммов) составляют ткани, а 40% по весу (200 граммов) - смола, будет прочнее, чем композит весом 500 граммов, где 40% по весу (200 граммов) составляют ткани и 60% по весу (300 граммов) смолы.

«Высшая автошкола» - pre-preg , т.е. ткань уже на стадии производства профильтрована смолой, смешанной с медленно схватывающимся отвердителем. Предварительные газы хранят в холодильнике, чтобы предотвратить их затвердевание при хранении. Преимущества пре-прега - строго определенное, исключительно выгодное соотношение веса ткани (армирования) и смолы. Обратной стороной, несомненно, является цена материала и высокая стоимость внедрения пре-прег-производства.

Углеродное волокно Pre-preg используется, в частности, в автомобилях F1 и суперкарах, таких как Paggani и Koenigsegg .

Посмотрите, как Koenigsegg использует углерод (pre-pregi) в производстве своих автомобилей:

ОТКРОЙ 9 СЕКРЕТОВ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА:

1. Углерод - материал даже в 5 раз прочнее стали (при том же весе элемента).

2 Цены на углеродное волокно , используемое в автомобилях Формулы 1 и суперспорта (так называемые «пре-преги»), достигают даже до 1000 злотых за м2.

3. Углеродное волокно идеально электропроводное.

Изготовлен из углеродного волокна.

4. Real Carbon имеет черный цвет и имеет слегка мерцающий вид , что является «незабываемым». Композитный материал другого цвета, кроме черного (например, зеленого или красного), вероятно, является имитацией углерода.

5. Углеродное волокно - чрезвычайно жесткий материал с модулем Юнга 240 ГПа. Чем больше значение модуля Юнга, тем жестче материал.«Высокомодульное» (высокопрочное) углеродное волокно имеет модуль Юнга 500–1000 ГПа. Для сравнения, значение модуля Юнга для стали составляет около 200 ГПа.

6. Углерод имеет низкое тепловое расширение. - он будет расширяться или сжиматься в условиях высоких или низких температур в гораздо меньшей степени, чем такие материалы, как сталь и алюминий.

7. Карбон обладает исключительной усталостной прочностью по сравнению с материалом - элементы из углеродного волокна долговечны при длительном использовании.

8. Карбон, как и другие композитные ткани, - это материал, позволяющий свободно определять прочность элемента в каждой его области - в любых направлениях . Например, рама велосипеда из углеродного волокна будет иметь много слоев ткани в зонах наибольшего напряжения и минимальное количество слоев ткани в областях, не несущих нагрузки. Это позволит оптимизировать и таким образом снизить вес элемента до минимума.

9. Углерод также имеет более слабые стороны - , средняя ударопрочность .В случае элементов, подверженных ударам (например, пластины под двигателем автомобилей WRC), используются арамидные волокна (также известные как кевлар).

ПРОИЗВОДИТЕЛЬ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА - ВАРШАВА

Мы являемся производителем элементов из углеродного волокна, у нас более 8 лет опыта во всех доступных технологиях: препрег, инфузия смолы и ручное ламинирование.
Изготовим серийно (минимум 20 штук) любых элементов из углепластика. Расположение: Воломин (недалеко от Варшавы).
Свяжитесь с нами: Dexcraft S.C., [email protected], (22) 226-86-70, 505-555-524.

.

Смотрите также