Упрочнение деталей

Срок службы деталей строительных машин можно увеличить, упрочняя поверхностный слой пластическим деформированием (упрочнение давлением), термомеханической, термической и химико-термической обработкой.

Упрочнение поверхностных слоев металла пластическим деформированием производят дробеструйной обработкой и раскаткой роликами или шариками, чеканкой, дорнированием (упрочнение калиброванием), обработкой резанием специальными резцами.

Пластическое поверхностное деформирование увеличивает предел выносливости детали и повышает чистоту ее поверхности, что позволяет в некоторых случаях отказаться от применения отделочных операций.

Дробеструйная обработка производится на специальных установках стальной или чугунной дробью диаметром 0,4…2 мм. В этих установках дробь с большой скоростью (50…70 м/с) направляется на обрабатываемую поверхность, вызывая в ней напряжения сжатия, достигающие нескольких десятков килограммов на 1 мм2. Такую обработку чаще всего применяют для повышения усталостной прочности и упрочнения термически обработанных стальных деталей, работающих при переменных нагрузках. К числу указанных деталей относятся рессоры, спиральные пружины, зубчатые колеса, шатуны, молотки, щеки камнедробилок и др. После дробеструйной обработки срок службы листовых рессор возрастает в 4…6 раз, а мелкомодульных зубьев шестерен в 2,5…3 раза.

Глубина наклепанного слоя, обычно не превышающая 1 мм, зависит для данной детали от продолжительности обработки (колеблется от 5…10 с до 2…3 мин), силы удара, размера и угла падения дроби (наибольший наклеп наблюдается при угле 75…90 °С).

Накатка поверхности закаленными роликами является эффективным средством упрочнения крупных деталей, имеющих форму тел вращения. Накаткой улучшается микрогеометрия поверхности и создается упрочненный наклепанный слой, что приводит к повышению предела усталости и износостойкости деталей.

Накатка производится свободно вращающимися роликами, приводимыми в соприкосновение с вращающейся деталью, установленной в токарном станке. Ролик на оправке закрепляется в суппорте станка или специальном приспособлении.

Упрочнение чеканкой применяют для значительного местного наклепа участков поверхностей деталей с высокой концентрацией напряжений (галтели, места выхода отверстий, шлицы, сварные швы и т.д.). Чеканка проводится специальными бойками, роликами, шариками путем ударного воздействия на упрочняемую поверхность.

Хорошие результаты в отношении упрочнения поверхности и получения наплавленного слоя без пор и раковин дает термомеханическая обработка. При этом совмещаются наплавка и упрочнение поверхности. Наплавленный слой непосредственно за сварочной ванной подвергается накатыванию роликом или ударом бойка.

Строительные машины имеют много деталей, поверхностные слои которых должны обладать высокой износостойкостью, а сердцевина-достаточной прочностью и вязкостью. Изменение свойств только поверхностного слоя деталей достигается насыщением поверхности углеродом (цементация), азотом (азотирование), углеродом и азотом (цианирование) и поверхностной закалкой.

Цементации подвергают детали, работающие при высоких удельных давлениях и трении, а также испытывающие в процессе эксплуатации ударные нагрузки (зубья шестерен, поршневые пальцы, распределительные валы и т.д.). Цементации подвергаются детали, изготовленные из стали, содержащей не более 0,25 % углерода, - это малоуглеродистые стали марок 0, 8, 10, 15, 20, легированные стали марок 15Х, 20Х и др.

Цементацию проводят в науглероживающей среде (карбюризаторе) при температурах 900…950°С без доступа воздуха. Применяемые для этой цели карбюризаторы могут быть твердыми, жидкими или газообразными. После науглероживания деталей их подвергают нормализации, закалке и отпуску.
Наибольшее распространение получила цементация в твердом карбюризаторе (мелкий древесный уголь в смеси с углекислыми солями бария).

Средняя скорость науглероживания составляет 0,8..0,1 мм/ч, поэтому для получения цементированного слоя глубиной 0.5…2 мм требуется 12…15 ч, что является существенным недостатком.

Цементацию в жидком карбюризаторе применяют для получения неглубокого науглероженного слоя в небольших и тонкостенных деталях. Этот вид цементации производят, погружая детали в ванну, содержащую смесь поваренной соли, углекислого натрия, цианистого натрия и хлористого бария. Процесс ведется при температуре 840…860°G в течение 0,5…2,5 ч. За это время удается получить цементированный слой глубиной 0,2.. 0,6 мм, который после соответствующей упрочняющей термической обработки достигает твердости 40…60 HRC .

Газовую цементацию широко применяют на заводах серийного и массового производства. Она позволяет значительно уменьшить продолжительность цементации и снизить ее стоимость. Газовую цементацию производят в шахтных и муфельных печах, в которые подается газ, содержащий углерод (природный, светильный и др.). За 6…7 ч при температуре 900…950°С этим путем получают науглероженный слой глубиной до 1 мм.

Азотированием удается получить твердость поверхностного слоя стальных деталей, в 1,5…2 раза большую, чем цементированием и закалкой. Причем твердость, полученная без применения термической обработки, сохраняется при нагреве деталей до 500…600 °С. Кроме того, при азотировании резко повышаются коррозионная стойкость, износостойкость и усталостная прочность стальных деталей.

Азотированию подвергают в основном легированные детали, к которым предъявляются особые требования в отношении износостойкости и усталостной прочности, например гильзы цилиндров и шейки коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, зубчатые колеса, измерительные инструменты и другие детали.

Азотирование состоит в насыщении поверхностных слоев стальных деталей азотом путем длительного нагрева их при температуре 480,..650°С в атмосфере аммиака. Перед азотированием детали подвергают термической обработке (закалке и^ отпуску), затем’ механической обработке (включая шлифование) и после этого промывке бензином. Для этого их помещают в специальную печь, туда же подают аммиак, который при высоких температурах разлагается с выделением атомарного азота и водорода. Азот, диффундируя в поверхностный слой стальных деталей, образует с легирующими элементами (хромом, молибденом) химические соединения - нитриды.

Общая глубина азотированного слоя обычно не превышает 0,5 мм. Скорость диффузии при температуре 500 °С составляет примерно 0,1 мм за каждые 10 ч.
Цианирование применяется для малоуглеродистых сталей вместо цементации и имеет перед ней значительные преимущества (повышается износостойкость и стойкость против ударных нагрузок, большая скорость процесса). Процесс заключается в нагреве деталей до 820 ° С в расплавленных цианистых солях натрия, калия или кальция, содержащих активные углерод и азот, выдержке деталей при этой температуре в течение определенного времени (от 20 мин до 2 ч) и в последующем медленном охлаждении их. По окончании цианирования детали подвергают закалке и отпуску. Толщина цианированного слоя 0,15…0,3 мм, остальная толщина детали остается вязкой.

Существенным недостатком, сдерживающим применение цианирования, является токсичность цианистых ванн, что вызывает необходимость специальных мер предосторожности.

Поверхностной закалкой упрочняют детали из углеродистой стали марок 40, 45, 50, малолегированной хромистой и марганцовистой стали. Детали из этих сталей при обычных способах имеют пониженную пластичность и вязкость, так как прокаливаются по всему сечению.

Чтобы придать твердость только поверхностному слою и в то же время сохранить вязкую сердцевину, необходимо нагревать деталь так, чтобы до температур закалки нагревался только поверхностный слой толщиной 1…6 мм. Тогда в процессе охлаждения сердцевина детали не закалится и сохранит свойства, присущие незакаленному металлу.

Нагрев поверхности детали под закалку производят кислородно-ацетиленовым пламенем (пламенная закалка) и токами высокой частоты (закалка ТВЧ). При пламенной закалке для нагрева могут быть использованы стандартные сварочные горелки, у которых мундштуки заменяют специальными многопламенными закалочными наконечниками. Размеры и профиль таких наконечников зависят от формы закаливаемых деталей.

Рис. 1. Схемы профилей и наконечников

Плоские наконечники (рис. 1, а) применяют для закалки поверхности разных размеров тел вращения (катков, колес и др.). Кольцевые (рис. 1,б) и полукольцевые наконечники предназначены для закалки шеек валов и других цилиндрических деталей. Контурные многопламенные наконечники (рис. 1, в) применяют для закалки зубьев шестерен.

Движение горелки должно быть равномерным. Расстояние между наконечником горелки и закаливаемой поверхностью выдерживают в пределах 10…15 мм. Поверхности нагревают до светло-красного цвета, а охлаждают водой, которая подводится к закалочным наконечникам и, вытекая через специальные отверстия, создает водяной душ, отстоящий на 10…20 мм от пламени горелки.

В зависимости от конструктивных особенностей деталей применяют следующие два способа пламенной поверхностной закалки: циклический и непрерывно-последовательный.

При циклическом способе вначале производят нагрев поверхности под закалку, а затем ее охлаждение. При нагреве деталь может оставаться неподвижной (стационарный способ) или вращаться со скоростью 10… 12 м/мин (вращательно-циклический способ). Циклическим способом производят поверхностную закалку деталей небольшого размера: роликов, мелкомодульных шестерен, шеек валов диаметром до 100 мм и т. п.

Непрерывно-последовательный способ применяют для поверхностной закалки плоских деталей (направляющие станин металлорежущих станков) и деталей большого диаметра (ходовых колес, кранов, бегунов и т.д.).

Рис. 2. Поверхностная закалка непрерывно-последовательным способом
1- сварочная горелка;

При этом способе закалки нагрев поверхности и ее охлаждение протекают непрерывно за счет постоянного перемещения деталей относительно горелки и охлаждающего источника (рис. 2). Скорость перемещения детали относительно горелки выбирают в пределах 60…300 мм/мин.

Детали, прошедшие поверхностную закалку, подвергаются низкому отпуску при температуре 180…200°С в масляных ваннах с электрическим подогревом. Время выдержки деталей при этих температурах определяют из расчета 1 ч на 1 см радиуса детали. Окончательная обработка деталей (шлифование и доводка) производится после термообработки, обеспечивающей требуемую твердость и структуру металла.

Поверхностная закалка деталей при нагреве токами высойЪй частоты (до 106 Гц) применяется в серийном и массовом производстве для упрочнения деталей автомобилей и строительных машин. Нагрев ТВЧ с одинаковым успехом может использоваться для закалки как наружных, так и внутренних поверхностей диаметром более 11 мм.

Сущность поверхностного нагрева токами высокой частоты состоит в следующем. В детали, помещенной в переменное магнитное поле, создаваемое индуктором, возбуждаются вихревые токи. Эти токи под действием магнитного поля оттесняются к поверхности изделия. С увеличением частоты тока эффект оттеснения токов к поверхностным слоям, а следовательно, и плотность тока в них возрастают. В результате теплового действия вихревых токов за 3…5 с поверхностные слои нагреваются до температуры закалки, после чего детали охлаждаются в воде, масле или эмульсии.

Индукторы изготавливают из медных трубок диаметром 4…20 мм с толщиной стенок 0.5…2 мм, в которых циркулирует вода, предупреждающая их нагрев. Для повышения КПД индуктора круглые трубки профилируют, придавая сечению квадратную или прямоугольную форму.

Отдельные участки у крупных деталей (шеек коленчатых валов, зубьев шестерен) нагревают и закаляют частями, чередуя нагрев и охлаждение. При закалке деталей средних размеров применяют непрерывно-последовательный нагрев и охлаждение. После закалки ТВЧ детали обрабатывают так же, как и после пламенной поверхностной закалки.

Высокочастотная закалка обеспечивает высокую производительность, малые деформации закаливаемых деталей, отсутствие окалины на поверхности детали после закалки и значительное улучшение санитарно-гигиенических условий труда рабочих.

К атегория: - Ремонтирование строительных машин

Типы механических передач

зубчатые передачи (цилиндрические, конические),винтовые (винтовые, червячные, гепоидные),с гибкими элементами (ременные, цепные),фрикционные (за счет трения, применяются в плохих условиях работы

По способу передачи движения:

движение с вала на вал передается за счет сил трения (фрикционные, ременные, червячные ), движение передается зацеплением (зубчатые, цепи, винту, с зубчатыми ремнями, червячные ).

Упрочнение в технологии металлов – это повышение сопротивляемости материала заготовки или изделия разрушению или остаточной деформации.
Упрочнение материала заготовок и изделий достигается механическими, термическими, химическими и др. воздействиями, а также комбинированными способами (химико-термическими, термомеханическими и др.). Наиболее распространённый вид упрочняющей обработки – поверхностное пластическое деформирование (ППД) – простой и эффективный способ повышения несущей способности и долговечности деталей машин и частей сооружений, в особенности работающих в условиях знакопеременных нагрузок (оси, валы, зубчатые колёса, подшипники, поршни, цилиндры, сварные конструкции, инструменты и т.п.). В зависимости от конструкции, свойств материала, размеров и характера эксплуатационных нагрузок деталей применяются различные виды ППД: накатка и раскатка роликами и шариками, обкатка зубчатыми валками, алмазноевыглаживание, дорнование, гидроабразивная, вибрационная, дробеструйная и др. способы обработки. Часто ППД, кроме упрочнения, значительно уменьшает шероховатость поверхности, повышает износостойкость деталей, улучшает их внешний вид (упрочняюще-отделочная обработка). Упрочнение при термической обработке металлов обеспечивается, в частности, при закалке с последующим отпуском. Улучшению прочностных свойств значительно способствуют и определённые виды термомеханической обработки (в т. ч. горячий и холодный наклёп). Упрочнение химико-термическим воздействием может осуществляться путём азотирования, цианирования, цементации, диффузионной металлизации (насыщением поверхности детали алюминием, хромом и др. металлами).
Упрочнение обеспечивается также применением электрофизических и электрохимических методов обработки, ультразвуковой, электроэрозионной, магнитоимпульсной, электрогидравлической, электроннолучевой, фотоннолучевой, анодно-химической, электроискровой, а также воздействием взрывной волны, лазера и др. Упрочняющая обработка может быть поверхностной (например, пластическое деформирование с возникновением поверхностного наклёпа), объёмной (например, изотермическая закалка) и комбинированной (например, термическая обработка с последующим ППД). Объёмная и поверхностная упрочняющая обработки могут вестись последовательно несколькими методами

13. Основные виды термической обработки стали .

Отжигом –называется вид термической обработки,состоящий в нагреве металла,имеющего неустойчивое состояние в результате предшествующей обработки и приводящей металл в более устойчивое состояние. При этом процессе заготовки и изделия получают устойчивую структуру без остаточных напряжений.

Отжиг делится на полный, неполный,диффузионный, рекристаллизационный,низкий, изотермический и нормализационный. Полный отжиг применяется для снижения твердости,прочности стали, а пластичность при этом повышается.При полном отжиге в металле происходит,перекристаллизация стали и уменьшения размера зерна,за счёт чего и достигаются указанные выше свойства.Неполный отжиг применяется,для улучшения обрабатываемости резанием и для подготовки стали к закаливанию.Изотермический отжиг заключается,в нагреве стали до определённой температуры и относительно быстром охлаждении, также до определенных температур и последующем охлаждении на воздухе. При этом получается,более однородная структура стали. Изотермическая выдержка производится в расплаве соли.Диффузионный отжиг заключается,в нагреве стали до 1000-1100 градусов по Цельсию,выдержке (10-15часов) при этой температуре и последующем медленном охлаждении. В результате такого отжига происходит,выравнивание неоднородности стали по химическому составу. Такая высокая температура необходима для ускорения диффузионных процессов. При высокой температуре нагрева и продолжительной выдержке получается крупнозернистая структура,которая устраняется последующим полным отжигом.Рекристаллизационный отжиг необходим для снятия наклёпа и внутренних напряжений после холодных деформаций и подготовки к дальнейшему деформированию.В результате такого отжига образуется однородная мелкозернистая структура с небольшой твердостью и значительной вязкостью.Низкий отжиг применяют для того, что бы только снять внутреннее напряжение,которое возникает после механической обработки.Нормализация состоит, из нагрева стали,её выдержке при определенной температуре и после чего оставляют охлаждаться на воздухе.Нормализация– это более дешёвая термическая операция, чем отжиг, так как печи используют только для нагрева и выдержки.

К термической обработке стали также, относятзакалку . Суть этого процесса заключается,в нагреве стали до больших температур и после чего сталь быстро охлаждают. Цель закалки – это придание стали повышенной прочности,твердости, но при этом снижается вязкость и пластичность.Закалка характеризуется двумя способностями:закаливаемостью и прокаливаемостью.Закаливаемость характеризуется определённой твёрдостью,которая сталь приобретает после закалки,атакже зависит от содержания углерода в данной стали.Стали с очень низким содержанием углерода (до0,3) закалке не поддаются и она для них не применяется.

Прокаливаемость– это глубина проникновения закалённой зоны (области).Прокаливаемость зависит от химического состава стали.С повышением содержания углерода прокаливаемостьувеличивается.Напрокаливаемость влияет также скорость охлаждения.Чем выше скорость охлаждения,тем больше прокаливаемость.Поэтому при закалке в воде прокаливаемость более высокая,чем при закалке в масле. Большие размеры закаливаемой детали, также приводят к значительному уменьшению прокаливаемости.

Способы охлаждения также относят к одной из операций термообработки.

Ступенчатую закалку производят путем быстрого охлаждения в соляной ванне,затем делают выдержку и охлаждают на воздухе. Ступенчатую закалку применяют для деталей из углеродистой стали небольшого сечения (8-10 мм).Для сталей,имеющих небольшую критическую скорость закалки,ступенчатую закалку применяют в основном для изделий большого сечения.При изотермической закалке, как и при ступенчатой,детали переохлаждают в среде, далее на воздухе.Преимущества этого способа закалки заключается в большей вязкости,отсутствии трещин, минимальном короблении.Изотермическую закалку применяют для изделий сложной формы.Существенную роль играют также способы погружения деталей в охлаждающую жидкость. Например длинные изделия вытянутой формы(свёрла, метчики)погружают в строго вертикальном положении,чтобы избежать коробления.

Отпуск стали– это вид термической обработки,следующий за закалкой и заключающийся в нагреве стали до определённой температуры,выдержки и охлаждении.Цель отпуска стали - снятие внутренних напряжений,повышение вязкости и пластичности.

Различают низкий, средний и высокий отпуск.Низкий отпуск проводится при температуре150-200 градусов Цельсия. В результате снимаются внутренние напряжения,происходит увеличение пластичности и вязкости без заметного снижения твердости и износостойкости.Низкому отпуску подвергают режущий и мерительный инструмент,а также детали,которые должны обладать высокой износостойкостью и твёрдостью.При среднем отпуске нагрев производится до 350-450 градусов Цельсия. При этом происходит некоторое снижение твёрдости при значительном увеличении упругости и сопротивляемости действию ударных нагрузок. Применяется для пружин,рессор, ударного инструмента.Высокий отпуск производится при 550-650 градусов Цельсия. При этом твёрдость и прочность снижаются значительно,но очень сильно возрастают вязкость и пластичность,однако создаётся оптимальный вариант для конструкционных сталей сочетание механических свойств. Применяется для деталей,которые подвергаются действию высоких нагрузок. Термическая обработка,состоящая из закалки и высокого отпуска, называется улучшением.Она является основным видом обработки конструкционных сталей. Продолжительность выдержки зависит от размеров деталей: чем они больше, тем длиннее выдержка.Низкий отпуск инструментов обычно происходит в течении 0,5-2,5часа. Для измерительных инструментов проводят более длительный отпуск до 10-15часов.

Наряду с горячей обработкой стали, применяется также обработка холодом.Обработка холодом состоит в том, что закаливаемые детали на некоторое время погружают в среду имеющую температуру ниже 0 градусов Цельсия.Производить обработку холодом нужно сразу после закалки. Такой обработке подвергают измерительный инструмент,части точных механизмов,деталишарикоподшипников.Обработка холодом не уменьшает внутренних напряжений,поэтому после неё необходим отпуск.

16 назначение механических передач

Назначение передач в основном состоит в понижении или повышении частоты вращения двигателя или иного источника вращательного движения с соответствующим повышением или понижением вращающего момента. Большинство рабочих органов машин требует более низких частот вращения, что вызывает необходимость понижающих передач (редукторов). Мультипликатор - передача, повышающая частоту вращения. Кроме простого преобразования частоты вращения и вращающего момента двигателя в какое-то конкретное число раз передачи могут:

регулировать ступенчато или бесступенчато частоту вращения рабочего органа машин;

реверсировать движение, т. е. обеспечивать прямой и обратный ход;

преобразовывать один вид движения в другой (например, вращательное в прямолинейное, качательное, прерывистое и т.д.);

распределять движение между несколькими исполнительными органами машины (например, приводить в движение несколько станков или ведущих колес автомобиля от одного двигателя).

18 методы изготовления зубчатых колес.материалы зубчатых колес

Колеса небольших диаметров (менее 100...150 мм) изготовляют цельными из штампованных заготовок без углубления. Колеса большего диаметра (до 400...500 мм) выполняют (для уменьшения массы) с углублениями и отверстиями. В единичном и мелко-серийном производстве заготовки таких колес получают из сортового проката или поковок, полученных свободной ковкой, а в крупносерийном и массовом производстве- штамповкой.

Колеса больших диаметров (свыше 400...500 мм) изготовляют сварными или литыми. Зубчатый венец делается за одно целое с валом (вал-шестерня), если толщина обода в месте, ослабленном шпоночным пазом, будет меньше 2,5 m а также при высоких требованиях к точности центрирования колеса на вале. Валы-шестернивыполняютобычноизкованыхзаготовок.

Зубчатые передачи появились еще в глубокой древности. В античные времена зубчатые колеса были настолько хорошо известны, что их даже стали использовать в качестве орнаментов и украшений. Деревянную зубчатую передачу сменила бронзовая, а затем и железная. Первую теорию зубчатой передачи дал еще Аристотель за три с половиной века до нашей эры (рис. 2.1).

Идею косозубого зубчатого колеса высказывал еще в XVII в. знаменитый английский ученый-механик Роберт Гук. Правда было замечено, что такие колеса вызывают осевые силы но в XIX в. догадались совместить два косозубых колеса с противоположным направлением зубьев и получить шевронную передачу. Такие колеса стали применять прежде всего в прокатных станах.

Все эти виды зубчатых колес успешно применяются и сейчас; добавились только круговые, или арочные, зубья, более технологичные в изготовлении, чем шевронные (рис. 2.4). Появилось и новое удачное зубчатое зацепление, в отличие от множества других, не проявивших себя с положительной стороны, - зацепление М.Л.Новикова (1954). Зубья, по М.Л.Новикову, профилируются по дугам окружностей, причем выпуклость на одном зубе сопрягается с вогнутостью на другом. При этом зубья выполняются винтовыми, а следовательно, рабочие поверхности зубьев можно охарактеризовать как круговинтовые*(* Более подробно зубчатые передачи с зацеплением Новикова рассматриваются в п. 8.2.1.). Нагрузочная способность такой передачи в 1,5... 1,7 раза выше, чем у аналогичной по размерам и материалу эвольвентной косозубой передачи. Недостатки - чувствительность к изменению межосевого расстояния, сложность инструмента для нарезания зубьев.

Кроме цилиндрических, известен с древности и другой тип зубчатых колес - конические. Если у цилиндрических колес оси параллельны друг другу, то у конических колес они пересекаются, чаще всего под прямым углом (ортогональные конические передачи). Появление конических зубчатых колес было вызвано прежде всего потребностями мельниц. Как на ветряных, так и на водяных мельницах ось двигателя (ветрового или водяного колес) располагалась горизонтально, а ось жерновов - вертикально. Стало быть, потребовалась механическая передача, передающая вращение под углом, чаще всего прямым.

Первоначально малое зубчатое колесо как конических, так и цилиндрических передач выполнялось в виде цевочного колеса - оно и сейчас сохранилось, например в часовых механизмах. Его очень легко было изготовить примитивными инструментами, так как состояло оно из двух дисков, между которыми располагались стержни. Обычно этих стержней было шесть (поскольку на шесть частей наиболее легко разделить окружность циркулем), поэтому вначале это колесо на Руси получило название «шестержня», которое затем трансформировалось в «шестерня». Так и до сих пор называется любое малое зубчатое колесо. В паре с шестерней располагалось большое, обычно цевочное же колесо, соединенное, например, с ветро-колесом, а шестерня соединялась с подвижным жерновом. Получалась примитивная коническая передача.Впоследствии, разумеется, в силовых конических передачах зубья стали профилировать чаще всего по эвольвенте, но также и по циклоиде, профилю зацепления Новикова и другим профилям, например прямолинейным.

Конические зубчатые колеса могут иметь прямые зубья, в основном для малых частот вращения косые зубья (редко) и круговые зубья.Колеса с круговыми зубьями прочнее прямозубых, плавнее работают и, как это ни парадоксально, технологичнее их. Правда, монтаж их значительно сложнее и требует гораздо большей точности, чем монтаж прямозубых колес.

По сравнению с другими зубчатыми передачами планетарные и волновые передачи появились сравнительно недавно. Планетарную передачу предложил в 1781 г. изобретатель паровой машины Дж. Уатт, причем не совсем по ее прямому назначению, а для того, чтобы заменить кривошипно-шатунный механизм, запатентованный применительно для паровой машины другим изобретатеелем. Однако столетие спустя планетарная передача стала активно использоваться по своему прямому назначению в трансмиссиях машин. Самой «молодой» из зубчатых передач является волновая передача. Впервые такая передача была запатентована в США инженером Массером в 1959 г. и за довольно краткий срок широко распространилась во многих областях техники.

17 Зубчатые передачи.

Зубчатая передача - это механизм или часть механизма в состав которого входят зубчатые колёса. Движение пе-редаётсяс помощью зацепления пары зубчатых колёс.

Меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большее – колесом. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, параметрам колеса – индекс 2.

Достоинства и недостатки зубчатых передач

Достоинства зубчатых передач:

Возможность применения в широком диапазоне скоростей, мощностей и передаточных отношений.

Высокая нагрузочная способность и малые габариты.

Большая долговечность и надёжность работы.

Постоянство передаточного отношения.

Высокий КПД (87-98%).

Простота обслуживания.

Недостатки зубчатых передач:

Большая жёсткость не позволяющая компенсировать динамические нагрузки.

Высокие требования к точности изготовления и монтажа.

Шум при больших скоростях.

Классификация зубчатых передач

По передаточному отношению:

С постоянным передаточным отношением;

С переменным передаточным отношением.

По форме профиля зубьев:

Эвольвентные;

Круговые (передачи Новикова);

Циклоидальные.

По типу зубьев:

Прямозубые;

Косозубые;

Шевронные;

Криволинейные.

По взаимному расположению осей валов:

С параллельными осями (цилиндрические передачи с прямыми, косыми и шевронными зубьями);

С пересекающимися осями (конические передачи);

С перекрещивающимися осями.

По форме начальных поверхностей:

Цилиндрические;

Конические;

Гиперболоидные;

По окружной скорости колёс:

Тихоходные;

Среднескоростные;

Быстроходные.

По степени защищенности:

Открытые;

Закрытые.

По относительному вращению колёс и расположению зубьев:

Внутреннее зацепление (вращение колёс в одном направлении);

Внешнее зацепление (вращение колёс в противоположном направлении).

Эвольвентное зацепление

Эвольвентное зацепление позволяет передавать движение с постоянным передаточным отношением.

Эвольвентное зацепление - зубчатое зацепление, в котором профили зубьев очерчены по эвольвенте окружности. Для этого необходимо чтобы зубья зубчатых колёс были очерчены по кривой, у которой общая нормаль, проведённая через точку касания профилей зубьев, всегда проходит через одну и ту же точку на линии, соединяющей центры зубчатых колёс, называемую полюсом зацепления.

Нарезание зубьев зубчатых колёс

Нарезание зубчатых колес производится методом копирования или обкатки. По методу копирования впадины между зубьями образуются инструментом, имеющим профиль впадины – диско-вой фрезой, пальцевой фрезой, протяжкой, шлифовальным кругом. Точность этого метода понижена. По методу обкатки зубья нарезают инструментом в виде рейки-гребёнки, червячной фрезы или шестерни долбяка. Нарезание происходит в процессе принудительного зацепления инструмента с заготовкой на зуборезном станке. Ме-тод обкатки даёт непрерывный, процесс нарезания, что обеспечивает повышенную производительность и точность по сравнению с методом копирования. Кроме нарезания применяют также метод накатывания зубьев, который повышает прочность на 15-20%. Точные зубчатые колёса подвергают шлифованию и притирке. Влияние числа зубьев на форму и прочность зуба

Для уменьшения габаритов зубчатой передачи применяют колеса с малым числом зубьев. Изменение числа зубьев приводит к изменению формы зуба. С уменьшением z увеличивается кривизна эвольвентного профиля, а толщина у основания и у вершины уменьшается.Точность зубчатых колес

При изготовлении зубчатых передач неизбежны погрешности, которые выражаются в отклонениях шага, соосно-сти колес, теоретического профиля зубьев, межосевого расстояния и др. Все эти погрешности приводят к повышенно-му шуму во время работы и преждевременному разрушению передачи.

Точность зубчатых передач регламентируется стандартами, в которых предусмотрено 12 степеней точности с обозначением степени в порядке убывания точности. Наибольшее распространение имеют 6, 7, 8 и 9-я степени точности.Повреждения поверхности зубьев

Все виды повреждения поверхностей зубьев связаны с контактными напряжениями и трением:

Усталостноевыкрашивание является основным видом разрушения поверхности зубьев при хорошей смазке передач. Передача работает длительное время до появления усталости в поверхностных слоях зубьев. На поверхности появляются небольшие углубления, которые растут и превращаются в раковины. Основные меры предупреждения выкрашивание: определение размеров из расчёта на усталость по контактным напряжениям; повышение твёрдости материала путём термообработки; повышение степени точности изготовления зубьев.

Абразивный износ является основной причиной выхода из строя передач при плохой смазке (открытые пере-дачи и закрытые, но плохо защищённые от загрязнения; сельскохозяйственные, транспортные, грузоподъёмные ма-шины; горнорудное оборудование). Основные меры предупреждения износа: повышение твёрдости поверхности зубьев, защита от загрязнения, применение специальных масел.

Заедание наблюдается преимущественно в высоко нагруженных и высокоскоростных передачах. В месте со-прикосновения зубьев этих передач развивается высокая температура, способствующая разрыву масленой плёнки и образованию металлического контакта. Здесь происходит сваривание частиц металла с последующим отрывом их от менее прочной поверхности. Образовавшиеся наросты способствуют заеданию. Меры предупреждения заедания те же, что и против износа.

Пластические сдвиги наблюдаются у тяжело нагруженных тихоходных зубчатых колёс выполненных из мяг-кой стали. При перегрузках на мягкой поверхности зубьев появляются пластические деформации с последующим взрывом в направлении скольжения. Пластические сдвиги можно устранить повышением твёрдости рабочей поверх-ности зубьев.

Отслаивание твёрдого поверхностного слоя зубьев подвергнутых поверхностному упрочнению (азотирова-ние, цементирование, закалка) Этот вид разрушения наблюдается при низком качестве термообработки. Отслаиванию способствуют перегрузки.

Смазывание зубчатых передач

В процессе зацепления зубьев вследствие трения качения и скольжения происходит нагрев передачи, изнашивание зубьев, снижение КПД. Чтобы обеспечить работоспособность передачи, в зацепление колес подводят смазочный материал, который сни-жает контактные напряжения, предохраняет зубья от интенсивного истирания и коррозии, уносит продукты износа, уменьшает силу удара в зацеплении и улучшает отвод теплоты.

КПД зубчатых передач

Потери мощности в зубчатых передачах складываются из потерь на трение в зацеплении, на трение в подшипниках и гидравлических потерь на взбалтывание и разбрызгивание масла (закрытые передачи). Потери в зацеплении составляют главную часть потерь передачи, они зависят от точности изготовления, способа смазывания, шероховатости рабочих поверхностей, скорости колес, свойств смазочных материалов и числа зубьев колес. С увеличение числа зубьев КПД передачи возрастает.

Потерянная мощность в передаче переходит в теплоту, которая при недостаточном охлаждении может вызвать перегрев передачи.

Конструкции зубчатых колес

В зависимости от назначения, размеров и технологии получения заготовки зубчатые колеса имеют различную конструкцию.

Цилиндрические и конические шестерни выполняют как одно целое с валом (вал-шестерня). Это объясняется тем, что раздельное изготовление увеличивает стоимость производства вследствие увеличения стоимости поверхностей, требующих точной обработки, а также вследствие необходимости применения того или иного соединения (например, шпоночного). Насадочные шестерни применяются в случаях, когда они должны перемещаться вдоль вала или в зави-симости от условий сборки.

При диаметре da ≤ 150 мм колеса изготавливают в форме сплошных дисков из проката или из поковок.

Помимо нанесения износостойких покрытий на поверхности инструментов существуют еще четыре группы технологий поверхностного упрочнения режущих инструментов:

1. Методы механического упрочнения: вибрационный, дробеструйный, взрывом и т.д. Наиболее часто используют для упрочнения инструментов из быстрорежущей стали и твердых сплавов. Поверхностное пластическое деформирование (ППД) – наклеп поверхностного слоя на глубину 0.2-0.8 мм с целью создания в нем остаточного напряжения сжатия. При наклепе поверхностный слой расплющивается. Удлинению поверхностного слоя препятствует сила сцепления с нижележащими слоями металла. Вследствие этого в наклепанном слое возникают двухосные напряжения сжатия, а в толще основного металла незначительные реактивные напряжения растяжения. Складываясь с рабочими напряжениями растяжения, остаточные напряжения сжатия уменьшают, а при достаточно больших значениях компенсируют первые. Возникающие при наклепе множественные искажения структуры (деформация зерна, местные пластические сдвиги) эффективно тормозят развитие усталостных повреждений и расширяют область существования нераспостроняющихся трещин, увеличение которых обуславливает существование разрушающих напряжений. Эффективен наклеп в напряженном состоянии, представляющий собой сочетание упрочнения перегрузкой с наклепом. При этом способе деталь нагружают нагрузкой того же напряжения, что и рабочая, вызывая в материале упругие или упругопластические деформации. После снятия нагрузки в поверхностном слое возникают остаточные напряжения сжатия. Наклепанный слой чувствителен к нагреву. При температурах 400-500 о С действие наклепа полностью исчезает, из-за наступающего при этих температурах процесса рекристаллизации, устраняющего кристалло-структурные изменения, внесенные наклепом. Основные разновидности упрочнение поверхности пластической деформацией: дробеструйная обработка, обкатывание, чеканка, алмазное выглаживание.

Дробеструйная обработка заключается в наклепе поверхностного слоя потоком закаленных шариков (диаметр 0.5-1.5 мм), создаваемым центробежными дробеметками. Качество поверхности при данном процессе немного снижается. Плоские поверхности упрочняют обкатыванием шариками, установленными во вращающемся патроне. Заготовке придают движение продольной и поперечной подачи, при правильно выбранном режиме обкатывания, остаточные напряжения сжатия в поверхностном слое составляют 600-1000 МПа. Глубина уплотнения слоя 0.2-0.5 мм. Данный процесс улучшает качество поверхности детали. Поверхность вращения упрочняют обкатыванием стальными закаленными роликами. Силу прижатия ролика выбирают с таким ращетом, чтобы создать в поверхностном слое напряжения, превышающие предел текучести материала в условиях всестороннего сжатия (для стали 5000-6000 МПа). Чеканку производят бойками со сферической рабочей поверхностью, приводимыми в колебания пневматическими устройствами. Частота колебаний и скорость вращения заготовки должны быть согласованы таким образом, чтобы наклепанные участки перекрывали друг друга.

Алмазное выглаживание заключается в обработке предварительно шлифованной и полированной поверхности закругленными алмазными резцами (радиус 2-3 мм). Поверхностный слой уплотняется до глубины 0.3-0.5 мм.

2. Методы химико-термической обработки (ХТО) инструментальных сталей: азотирование, цементация, карбонитрация, оксидирование, борирование в газовых и жидких средах, тлеющем газовом электрическом разряде (ионное азотирование). Высокую поверхностную прочность обеспечивает изотермическая закалка, а также термомеханическая обработка поверхности детали. При поверхностной закалке (газопламенная закалка) и химико-термической обработке (цементование) упрочнение обусловлено главным образом возникновением в поверхностном слое остаточных сжимающих напряжений вследствие образования структур большего удельного объема (нитриды и карбонитриды при нитроцементации и азотировании), чем структуры основного металла. Расширение поверхностного слоя тормозит сердцевина, сохраняющая исходную перлитную структуру, вследствие чего в поверхностном слое возникают двухслойные напряжения сжатия. В нижних слоях развиваются реактивные растягивающие напряжения, имеющие малое значение, из-за незначительности сечения термически обработанного слоя сравнительно с сечением сердцевины. Создание предварительных напряжений сжатия снижает среднее напряжение в области сжатия, тем самым повышается предел выносливости. Газовая закалка повышает предел выносливости по сравнению с исходной конструкцией из необработанной стали в 1.85 раза. Наиболее эффективным способом обработки является азотирование, которое практически полностью устраняет внешних концентраторов напряжений. Азотирование не вызывает изменения формы и размеров детали. Азотированный слой обладает повышенной коррозие - и термостойкостью. Твердость и упрочняющий эффект сохраняются вплоть до температур 500-600 о С. Оптимальные толщины слоя уплотнения при цементации 0.4-0.8 мм, цементовании и азотировании 0.3-0.5 мм, закалке с нагревом и газовой закалке 2-4 мм. Качество поверхности значительно улучшается.

Электроискровое, магнитное, ультразвуковое упрочнение. Данные метода редко применяются для обработки режущих инструментов.

Физическое упрочнение: лазерная обработка, ионная имплантация. Технология ионной имплантации является на сегодня одной из наиболее перспективной с точки зрения создания композиционных материалов с оптимальным набором поверхностных и объемных свойств.

Ионная имплантация – это процесс, в котором практически любой элемент может быть внедрен в приповерхностную область любого твердого тела – мишени (подложки), помещенной в вакуумную камеру, посредством типа высокоскоростных ионов, имеющих энергию в несколько мегаэлектроновольт.

Ионы внедряются в материал мишени (подложки) на глубину от 0,01мкм до 1мкм, теряя энергию в процессе столкновений с атомами основы.

Профиль (распределение) концентрации примеси по глубине для большинства комбинаций – внедряемый атом – мишень (подложка) может быть вычислен. Для малой дозы ионов (малого числа ионов на единицу площади) профиль распределения концентрации примеси по глубине обычно хорошо описывается гауссовым распределением с центром в середине области распространения. В результате ионной имплантации образуется поверхностный слой сплава с изменяющимся составом, который не обладает выраженной поверхностью раздела, характерной для осажденного покрытия.

Преимуществом ионной имплантации, как метода модифицирования поверхности по сравнению с другими методами упрочнения поверхности, являются:

Увеличение растворимости в твердом состоянии;

Независимость образования сплавов от констант диффузии;

Возможность быстрого изменения состава сплава;

Независимость от процессов протекаемых в объеме материала;

Возможность процесса при низких температурах;

Весьма незначительное изменение размеров обрабатываемой детали;

Отсутствие проблемы аугезии, так как не существует ярко выраженной поверхности раздела;

Контролируемая глубина распределения концентрации;

Вакуумная чистота;

Высокая контролируемость и воспроизводимость.

Основным недостатком ионной имплантации является обработка только той части поверхности инструмента, которая находится непосредственно в области действия пучка ионов.

Технологии нанесения покрытий на инструменты обладают высокой производительностью, универсальностью, экономично­стью. Кроме того, появляется возможность управления условиями формиро­вания и свойствами покрытий, а также свойствами композиции покрытие - инструментальный материал. Инструментальный ма­териал с износостойким покрытием является новым материалом композиционного типа, в котором оптимально сочетаются свой­ства поверхностного слоя (высокие значения твердости, тепло­стойкости, пассивности по отношению к обрабатываемому мате­риалу и т. д.) и свойства, проявляющиеся в объеме тела инстру­мента (прочность, ударная вязкость, трещиностойкость и т. д.).

В настоящее время систематизация марок инструментальных материалов должна быть дополнена систематизацией характеристик поверхностных слоев с измененными свойствами (СИС), иначе невозможно объективно определить возможность применения и технологии упрочнения в целом, и множества вариантов состава и конструкций упрочненных слоев для конкретных условий обработки. Данная систематизация представлена на рис.34.3

Применяемые способы упрочнения режущей части инструментов сгруппированы на рис 34.3 не просто по их физическим особенностям, но и по конечному результату –диапазону характеристик и вариантам конструкции получаемых слоев, которые необходимо знать в первую очередь для принятия решения об их применении. Всего предусмотрено четыре признака, ранжированных в строго определенном порядке.

Исходя из того, что области применения традиционных марок материалов определены достаточно четко, первым признаком становится наличие на материале режущей части инструмента какого-либо варианта упрочненного слоя.

Рис. 7.3 Систематизация вариантов материала режущей части инструмента

Это условие разграничивает диапазоны свойств этих слоев, т.е. это, по сути, новые классы материалов, обладающие качественно различными служебными характеристиками. Очевидно, что упрочнение основы, т.е. изменение свойств уже имеющегося «базового» инструментального материала, не позволит намного увеличить их твердость и износостойкость в отличие от нанесения покрытий, свойства которых практически не сильно зависят от свойств основы.

Вторым признаком систематизации является возможная технология получения того или иного варианта упрочненного слоя режущей части инструмента. Он определяет возможности использования упрочненного слоя в производстве.

Третьим признаком является общая, интегральная характеристика упрочненного слоя – его суммарная толщина. Влияние толщины износостойкого покрытия на работоспособность инструмента изучено достаточно подробно и будет рассмотрено ниже. Необходимо отметить, что разные технологии упрочнения могут обеспечивать строго определенные диапазоны толщин и каждый вариант слоя имеет свой, ярко выраженный оптимум.

Четвертым признаком группирования является дифференцированная характеристика упрочненного слоя – конкретное сочетание толщины слоя в целом, а также химического состава и структуры составляющих его слоев. Известно, что даже незначительное изменение только одного элемента (толщины или химического состава одного из составляющих слоев) позволяет существенно повысить потенциал работоспособности инструментов. Для упрочненных слоев основы важным является оптимальность градиента свойств от сердцевины к поверхности инструмента.

Технологические особенности получения слоев с измененными свойствами не являются самостоятельными признаками группирования. Они лишь обеспечивают служебные характеристики конструкции слоя.

В результате анализа особенностей промышленной эксплуатации режущего инструмента с покрытием можно отметить следующее:

1. Инструмент с покрытием заметно дороже инстру­мента без покрытия, что требует более высокой культуры произ­водства, использования неизношенного станочного оборудования, тщательного экономического анализа целесообразности использо­вания инструмента с покрытием.

2. Наиболее целесообразно эксплуатировать инстру­мент с покрытием на скоростях, превышающих скорость резания обычного инструмента на 30-60%. Такие скорости соответствуют оптимальной экономической скорости резания, минимизирующей интенсивность изнашивания и затраты на обработку резанием.

3. В настоящее время промышленность использует разнообразный режущий инструмент с покрытием, получаемый различными технологическими методами, что требует от заводских технологов знаний областей наиболее рационального использова­ния такого инструмента. Эффективность инструмента с покрытием при различных условиях обработки сильно зависит от метода получения покрытия даже одного химического состава.

7.3. Контрольные вопросы:

1. В чем необходимость поверхностного упрочнения режущих инструментов?

2. Каковы современные методы поверхностного упрочнения инструментов? Их преимущества и недостатки

3. В чем заключается основной принцип систематизации материалов режущей части инструментов?

Введение

1. Механические методы поверхностного упрочнения деталей машин

1.1 Параметры состояния поверхностного слоя деталей машин

1.2 Структурные несовершенства в реальных кристаллах

2. Современные методы упрочнения металлов

2.1 Упрочнение легированием

2.2 Упрочнение пластическим деформированием

2.3 Упрочнение термическими методами

2.4 Поверхностное упрочнение

2.5 Плазменное поверхностное упрочнение деталей

2.6 Вакуумное ионно-плазменное упрочнение, ионное магнетронное распыление, ионное легирование

Заключение

Список литературы

Введение

Одним из важнейших показателей, определяющих спрос на проектируемый объект, является его качество. Обеспечение необходимого качества возможно при удовлетворении эксплуатационных требований, предъявляемых к деталям машин. Работоспособность и надежность детали обеспечиваются за счет выполнения следующих основных требований: прочности, жесткости и стойкости к различным воздействиям (износу, вибрации, температуре и др.). Выполнение требований прочности при статическом, циклическом и ударном нагружениях должно исключить возможность разрушения, а также возникновения недопустимых остаточных деформаций. Требования жесткости к детали или контактной поверхности сводятся к ограничению возникающих под действием нагрузок деформаций, нарушающих работоспособность изделия, к недоступности потери общей устойчивости для длинных деталей, подвергающихся сжатию, и местной - у тонких элементов. Должна быть обеспечена износостойкость детали, которая существенно влияет на долговечность работы механизма. Достаточно, чтобы для каждой детали выполнялись не все перечисленные выше требования, а лишь те, которые связаны с ее эксплуатацией.

1. Механические методы поверхностного упрочнения деталей машин

Требования по созданию долговечных машин можно удовлетворить не только разработкой современных конструкционных решений и применением новых высокопрочных материалов, но и путем изменений поверхностного слоя деталей машин. Процессом, обеспечивающим получение стабильных показателей по качеству поверхности, является поверхностное пластическое деформирование, которое подразделяется на сглаживающее и упрочняющее..

1 Параметры состояния поверхностного слоя деталей машин

Поверхностный слой детали - это слой, у которого структура, фазовый и химический состав отличаются от основного материала, из которого сделана деталь.

Рисунок 1. Схема поверхностного слоя детали

В поверхностном слое можно выделить следующие основные зоны (рис.1):

Адсорбированных из окружающей среды молекул и атомов органических и неорганических веществ. Толщина слоя 1 0,001 мкм;

Продуктов химического взаимодействия металла с окружающей средой (обычно оксидов). Толщина слоя 10 1 мкм;

Граничная толщиной несколько межатомных расстояний, имеющая иную, чем в объеме, кристаллическую и электронную структуру;

С измененными параметрами по сравнению с основным металлом;

Со структурой, фазовым и химическим составом, который возникает при изготовлении детали и изменяется в процессе эксплуатации. Толщина и состояние указанных слоев поверхностного слоя могут изменяться в зависимости от состава материала, метода обработки, условий эксплуатации. Оценка этого состояния осуществляется методами химического, физического и механического анализа. Многообразие параметров состояния поверхностного слоя и методов их оценки не позволяет выделить единственный параметр, определяющий качество поверхностного слоя. На практике состояние поверхностного слоя оценивается набором единичных или комплексных свойств, которые оценивают качество поверхностного слоя..

Эти параметры характеризуют:

Геометрические параметры неровностей поверхности;

Физическое состояние;

Химический состав;

Механическое состояние.

Геометрические параметры неровностей поверхности оцениваются параметрами шероховатости, регулярных микрорельефов, волнистости. Шероховатость поверхности - это совокупность неровностей с относительно малыми шагами. Примерное отношение высоты неровностей к шагу менее 50. Волнистость поверхности - это совокупность неровностей, имеющих шаг больший, чем базовая длина, используемая для измерения шероховатости. Отношение высоты к шагу более 50 и менее 1000. Волнистость в России не стандартизирована, поэтому для ее оценки используют параметры шероховатости. Регулярные микрорельефы - это неровности, которые, в отличие от шероховатости и волнистости, одинаковы по форме, размерам и взаиморасположению. Регулярный микрорельеф получают обработкой резанием или поверхностным пластическим деформированием роликами, шариками, алмазами. Физическое состояние поверхностного слоя деталей в технологии упрочнения наиболее часто характеризуется параметрами структуры и фазового состава. Структура - это характеристика металла, зависящая от методов изучения его строения.

Выделяют следующие типы структур:

Кристаллическая;

Субструктура;

Микроструктура;

Макроструктура.

Кристаллическая структура. Металлы представляют собой кристаллы с трехмерной периодичностью. Основой кристаллической структуры является трехмерная решетка, в пространстве которой располагаются атомы. В зависимости от характера расположения атомов в кристаллической решетке структуры чистых металлов разделяются на ряд типов. В реальном металле кристаллическая структура имеет множество дефектов, которые в значительной степени определяют его свойства. Совокупность дефектов решетки и их пространственное распределение в кристалле называется субструктурой. Здесь кристаллы могут 5образовывать более крупные фрагменты - кристаллиты, блоки, зерна, фрагменты, полигоны. Размер субмикрозерна: 10-2÷10-5см.

Микроструктура - это структура, определяемая с помощью металлографических микроскопов. Этот анализ позволяет определить наличие, количество и форму структурных составляющих сплава. Размер субзерна: 10-3÷10-4 см..

Макроструктура - это структура, которая определяется невооруженным глазом или при небольших увеличениях. С помощью макроанализа определяют трещины, неметаллические включения, примеси и др. Физическое состояние характеризуется числом и концентрацией фаз, распределением фаз по поверхностному слою, объемом сплава и др. Исследование физического состояния осуществляется экспериментальными методами физики твердого тела: дифракционными и микроскопическими. Химический состав характеризуется элементным составом сплава и фаз, концентрацией элементов в объеме фаз, сплава и др. Исследования химического состава поверхностного слоя позволяют оценить адсорбцию из окружающей среды молекул и атомов органических и неорганических веществ, диффузионные процессы, процессы окисления и другие, происходящие при обработке металлов.

Рисунок 2. Типы кристаллической структуры: а - объемно-центрированная кубическая; б - гранецентрированная кубическая; в - гексагонально-плотноупакованная

Механическое состояние металла определяется параметрами: - сопротивлением деформированию:

предел упругости, предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности, твердость и др.;

пластичностью: относительное удлинение, относительное сужение, ударная вязкость и другие, устанавливаемые специальными испытаниями образцов. .

Например, в процессе пластической деформации, которая всегда сопровождает механическую обработку, все характеристики механического состояния поверхностного слоя изменяются: показатели сопротивления деформированию увеличиваются, а показатели пластичности уменьшаются.

Это явление называют деформационным упрочнением.

В инженерной практике деформационное упрочнение поверхностного слоя определяют измерением твердости Н или микротвердости. Для этого твердость измеряют на поверхности металла и внутри металла (при помощи послойного травления). В результате устанавливают толщину упрочненного слоя hH и степень деформационного упрочнения δн: δн=(Нобр-Ниск)/ Ниск, где Нобр и Ниск - соответственно твердость (микротвердость) металла после и до обработки. Важной характеристикой состояния поверхностного слоя являются остаточные напряжения. Остаточные напряжения - это упругие напряжения, которые остались в детали после обработки..

В зависимости от объема тела, в которых рассчитывают остаточные напряжения, они условно подразделяются на остаточные напряжения:

первого рода, уравновешенные в макрообъемах тела;

второго рода, уравновешенные в пределах размера зерен;

третьего рода, уравновешенные в пределах нескольких межатомных расстояний.

В зависимости от характера и интенсивности физико-механических процессов, происходящих при обработке, остаточные напряжения могут иметь различный знак:

(+) - растягивание;

(-) - сжимание.

Условие равновесия требует, чтобы в объеме детали сумма проекций всех сил была равна нулю. Поэтому в детали есть область со сжимающими и растягивающими остаточными напряжениями.

В инженерной практике остаточные напряжения первого рода принято представлять в виде проекции на оси заданной системы координат. Например, для тела вращения используют понятия осевых σо х, окружных (тангенциальных) σо т и радиальных σо r остаточных напряжений. Обобщенно можно сказать, что остаточные напряжения первого рода есть результат неравномерных пластических деформаций различных слоев детали (искривление детали). Остаточные напряжения оказывают существенное влияние на прочность и долговечность деталей машин и конструкций.

Остаточные сжимающие напряжения, возникающие в поверхностном слое, повышают циклическую прочность деталей, т.к. они разгружают поверхностные слои от напряжений, вызванных нагрузками и, наоборот, растягивающие остаточные напряжения уменьшают прочность деталей вследствие повышения напряженности поверхностного слоя..

1.2 Структурные несовершенства в реальных кристаллах

В соответствии с современными взглядами на строение металла, существенное различие теоретической и физической прочности объясняется наличием структурных несовершенств (дефектов) кристаллов. Структурные дефекты оказывают существенное влияние на упрочнение и разрушение металла при обработке. Структурные несовершенства в кристаллах возникают в результате кристаллизации металла, термической обработки, пластической деформации и др.

Структурные несовершенства (дефекты) кристалла по геометрическому признаку подразделяются на 4 группы:

Точечные;

Линейные;

Поверхностные (плоские);

Объемные.

Точечные дефекты по своим размерам сопоставимы с размерами атома. В чистых кристаллах возможны два типа точечных дефектов (рисунок 3):

Вакансии;

Межузельные атомы.

Вакансии образуются при удалении атома из узла решетки, а межузельный атом при введении атома в межузельное пространство. Образование вакансий и межузельных атомов связано с тем, что колеблющиеся около положения равновесия атомы могут под влиянием привнесенной извне энергии выходить из положения равновесия, образуя после себя в узле кристаллической решетки пустоту (вакансию) и, соответственно, межузельный атом..

Рисунок 3.Точечные дефекты в плоскости простой кубической решетки: А - дислоцированный атом; В - вакансии

Рисунок 4.Точечные дефекты в плоскости простой кубической решетки: ө - примесные атомы внедрения; ● - атомы замещения

Все точечные дефекты образуют локальные искажения кристаллической решетки, повышая тем самым энергию, зависящую от размера введенных атомов и расстояние между ними. Линейные дефекты кристаллической решетки имеют размеры, близкие к атомным в двух измерениях и значительную протяженность в третьем.

упрочнение металл легирование закалка

2. Современные методы упрочнения металлов

.1 Упрочнение легированием

Формирование благоприятной структуры и надежность работы деталей обеспечивает рациональное легирование, измельчение зерна и повышение качества металла. Упрочнение при легировании увеличивается пропорционально концентрации легирующего элемента в твердом растворе. При этом надо помнить, что различные легирующие элементы имеют ограниченную растворимость в основных фазах сплава и это зависит от относительной разницы атомных радиусов компонентов.

Образование твердых растворов разных типов (замещения, внедрения, упорядоченных, не упорядоченных и др.) создают комбинации различных дислокационных образований с многообразными характеристиками прочности. Измельчение зерна осуществляется легированием и термической обработкой. Наиболее эффективное измельчение структуры достигается при высокотемпературной термомеханической обработке..

Она предусматривает пластическую деформацию аустенита с последующим превращением в мартенсит. В результате высокотемпературной термомеханической обработки обеспечивается наиболее благоприятное сочетание высокой прочности с повышенной пластичностью, вязкостью и сопротивлением разрушению.

Упрочнение растет по мере увеличения концентрации растворенного легирующего элемента и различия в атомных радиусах железа и этого элемента. Наиболее сильно повышают твердость медленно охлажденного феррита Si, Mn, Ni,.т.е те элементы, имеющие отличную от Feα кристаллическую решетку. Слабее влияют Mo, V и Cr, решетки которых изоморфны Feα. Повышение чистоты сплава достигается металлургическими приемами путем удаления вредных примесей серы, фосфора, газообразных элементов - кислорода, водорода, азота.

При введении в сталь легирующих элементов, растворимость которых в решетке железа может изменяться в зависимости от температуры, наблюдается эффект, называемый дисперсионным твердением. Для этого необходимо получить пересыщенный твердый раствор с повышенной концентрацией растворенного элемента. Такой твердый раствор является неравновесным и стремиться к распаду. Процесс распада пересыщенного твердого раствора при комнатной температуре называется естественным старением. .

При некотором нагреве - искусственным старением. При старении избыточный элемент выделяется из кристаллической решетки металла-растворителя в виде мельчайших частиц, которые называют дисперсной фазой. Дисперсная фаза, будучи равномерно распределена в твердом растворе, искажает кристаллическую решетку последнего и изменяет механические свойства сплава. Повышение твердости, прочности наблюдается только в том случае, когда сохраняется когерентность (непрерывность) атомно-кристаллических решеток дисперсной фазы и твердого раствора.

Дисперсионное твердение связано с диффузионными процессами и поэтому продолжительность старения оказывает существенное влияние на эффект дисперсионного твердения. Дисперсионное твердение в сложнолегированной стали с несколькими легирующими элементами часто проявляется совершенно иначе, чем в стали с одним легирующим элементом. Дополнительные легирующие элементы могут увеличивать или уменьшать растворимость основного элемента, вызывающего дисперсионное твердение и тем самым увеличивать или уменьшать эффект упрочнения материала. Дисперсионное твердение сопутствует обычному процессу термической обработки стали и оказывает существенное влияние на ее свойства..

Упрочняющими фазами в сталях могут быть карбиды, нитриды, интерметаллиды, химические соединения и др.

2.2 Упрочнение пластическим деформированием

В результате холодной пластической деформации изменяются свойства металла: повышается прочность, электросопротивление, снижается пластичность, плотность, коррозионная стойкость. Это явление называется наклепом и может быть использовано для изменения свойств металлических материалов. Свойства наклепанного металла изменяются тем сильнее, чем больше степень деформации. Металлы наклепываются в начальной стадии деформирования более интенсивно, а при возрастании деформации механические свойства изменяются незначительно. С увеличением степени деформаций предел текучести растет быстрее временного сопротивления. У сильно наклепанных металлов обе характеристики сравниваются, а удлинение становится равным нулю. Такое состояние наклепанного металла называется предельным; при попытке продолжить деформирование может произойти разрушение металла. В результате наклепа удается повысить твердость и временное сопротивление в 1,5 - 3 раза, а предел текучести в 3 -7 раз. Металлы с ГЦК решеткой упрочняются сильнее, чем металлы с ОЦК решеткой. Среди сплавов с ГЦК решеткой сильнее упрочняются те, у которых энергия дефектов упаковки минимальна (интенсивно наклепываются аустенитная сталь и никель, а алюминий упрочняется незначительно).

Рисунок 5.Зависимость механических свойств от степени деформации

Наклеп понижает плотность металла вследствие нарушений порядка в размещении атомов, при увеличении плотности дефектов и образовании микропор. Уменьшение плотности используют для увеличения долговечности деталей, которые в процессе эксплуатации подвержены переменным нагрузкам.

Наиболее распространенным способом холодного пластического поверхностного деформирования является дробеструйная обработка. Она заключается в воздействии на обрабатываемую поверхность частиц дроби, ускоренных в дробеструйных центробежных или пневматических аппаратах. Для этого используется стальная или чугунная дробь величиной 0,5 - 2,0 мм. Время обработки поверхности детали не превышает 2 - 3 мин., а толщина поверхностного слоя находится в пределах 0,2 - 0,4 мм. В поверхностном наклепанном слое увеличивается плотность дефектов кристаллической решетки, может изменяться форма и ориентация зерен. В поверхностных слоях создаются сжимающие напряжения, тормозящие зарождение и развитие трещин..

Дробеструйная обработка может быть эффективна для сталей различного состава и после различной термической обработки (отжиг, нормализация, закалка, улучшение, цементация и др.). Основное назначение дробеструйной обработки - повышение усталостной прочности. Такой обработке подвергаются пружины, рессоры, шестерни, различные валы и т.д. Особенно эффективна дробеструйная обработка деталей, имеющих галтели, выточки, следы грубой механической обработки и другие концентраторы напряжений.

2.3 Упрочнение термическими методами

Температурное воздействие на различные материалы с целью изменения их структуры и свойств является самым распространенным способом упрочнения в современной технике. Это воздействие может осуществляться чаще при плюсовых температурах, реже - при отрицательных температурах и сочетаться с химическим, деформационным, магнитным, электрическим и др. процессами.

Следуя классификации А.А. Бочвара, в основу которой положены типы фазовых и структурных превращений в металле, различают следующие виды термообработки:

собственно термическая обработка;

термомеханическая обработка;

химико-термическая обработка

Собственно термическая обработка предусматривает только температурные воздействия на металл или сплав. Управляемые структурно-фазовые процессы в стали, которые обеспечивают получение требуемой фазовой и дислокационной структуры, происходят вследствие наличия аллотропии. Термомеханическая обработка (ТМО) - сочетание термического воздействия и пластической деформации. ТМО позволяет получить более высокие прочностные и вызкостно-пластические свойства у стали, чем после обычной закалки и низкого отпуска..

Положительный дополнительный эффект при ТМО объясняется предварительным наклепом аустенита во время пластической деформации. Последствия этого наклепа передаются мартенситу в виде дополнительных, возникающих при наклепе дислокаций, которые, складываются с дислокациями, возникающими при последующем мартенситном превращении, создают более плотную дислокационную структуру.

Такая высокая плотность дислокаций (до 1013 см -2) не порождает возникновение трещин при закалке. Существуют две разновидности термомеханической обработки - высокотемпературная (ВТМО) и низкотемпературная (НТМО). При ВТМО аустенит деформируется при температуре выше линии АС3 до степени деформации 20-30%. При НТМО производится деформация переохлажденного до 400 - 600 0С аустенита, степень деформации составляет 75-90%.

Химико-термическая обработка (ХТО) - сочетание химического и термического воздействия с целью изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя детали в необходимом направлении. .

При этом происходит поверхностное насыщение металлического материала соответствующим элементом (C, N, B, Al, Cr, Si, Ti и др.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды (твердой, газовой, паровой, жидкой) при высокой температуре.

Процесс химико-термической обработки состоит из трех элементарных стадий:

выделение диффундирующего элемента в атомарном состоянии благодаря реакциям, протекающим во внешней среде;

контактирование атомов диффундирующего элемента с поверхностью стального изделия и проникновение (растворение) их в решетку железа (адсорбция);

диффузия атомов насыщающего элемента вглубь металла.

2.4 Поверхностное упрочнение

Среди методов поверхностного упрочнения наибольшее распространение получили поверхностная закалка, обработка лазером и электроискровое легирование. При поверхностной закалке на некоторую заданную глубину закаливается только верхний слой, тогда как сердцевина изделия остается незакаленной..

Основное назначение поверхностной закалки: повышение твердости, износостойкости и предела выносливости обрабатываемого изделия. Сердцевина изделия остается вязкой и воспринимает ударные нагрузки. Поверхностную закалку осуществляют несколькими методами: нагревом токами высокой частоты; нагревом.

Поверхностную закалку осуществляют несколькими методами:

нагревом токами высокой частоты (ТВЧ);

нагревом газовым пламенем.

Закалка ТВЧ впервые предложена В. П. Вологдиным. При закалке по этому методу стальное изделие размещают внутри индуктора в форме спирали или петли.

Ток высокой частоты подводится от генератора к индуктору. Во время прохождения тока через индуктор в поверхностных слоях изделия за счет индукции возникает ток противоположного направления, нагревающий сталь. В связи с тем, что скорость нагрева ТВЧ значительно выше скорости нагрева в печи, фазовые превращения в стали происходят при более высоких температурах и температуры нагрева под закалку повышаются. Например, при нагреве ТВЧ со скоростью 400 °С/с температура закалки стали 40 с 840…860 °С повышается до 930…980 °С.

После прогрева ТВЧ стали до температуры закалки изделие охлаждают водой. При закалке ТВЧ получается высокодисперсная структура кристаллов мартенсита, обеспечивающая более высокую твердость и прочность стали, чем при печном нагреве..

Рисунок 6.Схема нагрева токами высокой частоты: 1 - деталь; 2 - индуктор; 3 - магнитное поле; I - направление тока в индукторе; II - направление тока в детали

2.5 Плазменное поверхностное упрочнение деталей

Одной из наиболее перспективных обработок является плазменная технология, интенсивно разрабатываемая как в нашей стране, так и за рубежом.

Использование низкотемпературной плазмы эффективно не только для переплава металлов и сплавов; напыления износостойких, жаропрочных и коррозионностойких покрытий резки и сварки различных материалов, но и для поверхностного упрочнения различных изделий.

Плазменное поверхностное упрочнение находит широкое применение как в условиях мелкосерийного и единичного (в том числе ремонтного), так и крупносерийного и массового производства. Сущность его заключается в термических фазовых и структурных превращениях, происходящих при быстром концентрированном нагреве рабочей поверхности детали плазменной струей (дугой) и теплоотводе в материал детали.

2.6 Вакуумное ионно-плазменное упрочнение, ионное магнетронное распыление, ионное легирование

Вакуумное ионно-плазменное упрочнение Среди методов нанесения защитных покрытий, основанных на воздействии на поверхность детали потоков частиц и квантов с высокой энергией, большое внимание уделяется вакуумным ионно-плазменным методам. Характерной их чертой является прямое преобразование электрической энергии в энергию технологического воздействия, основанное на структурно-фазовых превращениях в осажденном на поверхности конденсате или в самом поверхностном слое детали, помещенной в вакуумную камеру.

Основным достоинством данных методов является возможность создания весьма высокого уровня физико-механических свойств материалов в тонких поверхностных слоях, нанесение плотных покрытий из тугоплавких химических соединений, а также алмазоподобных, которые невозможно получить традиционными методами. Кроме того, эти методы позволяют:

Обеспечивать высокую адгезию покрытия к подложке;

Получать равномерные покрытия по толщине на большой площади;

Варьировать состав покрытия в широком диапазоне, в пределах одного технологического цикла;

Получить высокую чистоту поверхности покрытия;

Обеспечивать экологическую чистоту производственного цикла.

Методы вакуумной ионно-плазменной технологии:

) Модифицирование поверхностных слоев:

Ионно-диффузионное насыщение; (ионное азотирование, науглероживание, борирование и др.);

Ионное (плазменное) травление (очистка);

Ионная имплантация (внедрение);

) Нанесение покрытий:

Полимеризация в тлеющем разряде;

ионное осаждение (в триодной распылительной системе, диодной распылительной системе, с использованием разряда в полом катоде);

Электродуговое испарение;

Ионно-кластерный метод;

Катодное распыление (на постоянном токе, высокочастотное);

Химическое осаждение в плазме тлеющего разряда.

Современные вакуумные ионно-плазменные методы упрочнения (модифицирования) поверхностей деталей машин включают следующие этапы:

Генерацию (образование) корпускулярного потока вещества;

Активизацию, ускорение и фокусировку;

Конденсацию и внедрение в поверхность деталей (подложек).

Испарение: переход конденсированной фазы в пар осуществляется в результате подводок тепловой энергии к испаряемому веществу..

Заключение

При рыночной экономике одной из важных задач является обеспечение качества деталей машин, повышение их эксплуатационных показателей. Эти показатели определяются параметрами качества поверхностного слоя. Около 70% причин выхода из строя машин и механизмов связано с износом узлов трения. Следовательно, одним из направлений обеспечения качества машин является повышение износостойкости этих деталей, которое может быть достигнуто путем включения периода приработки на стадию изготовления за счет применения соответствующих технологических процессов изготовления. Износ зависит от многих параметров качества поверхностного слоя, поэтому важно знать возможности управления комплексом этих параметров в процессе обработки, включая геометрические, механические, физические и химические структурные свойства. При производстве деталей машин широко применяются различные методы поверхностного упрочнения. Изложенные в пособии технологии поверхностного упрочнения деталей машин позволяют достигать требуемого качества изделия и формировать у студентов системный подход к решению актуальных задач повышения долговечности деталей и узлов машин.

Список литературы

1. Научные основы материаловедения: Учебн для вузов / Б.Н. Пастухова. - М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. - 336с.

Материаловедение и технология металлов: Учебник /под ред. Г.П. Фетисова. - М.: Высш шк., 2008. - 640с.

Металловедение и технология металлов: Учебн. для вузов /Ю.П. Солнцев, В.А. Веселов, В.П. Деменцова и др. - М.: Металлургия, 2011.-512с.

Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение; Учеб. для втузов.- М.: Машиностроение, 2010. - 528с.: ил.

Конструкционная прочность часто зависит от состояния материала в поверхностных слоях детали. Одним из способов поверхностного упрочнения стальных деталей является поверхностная закалка .

В результате поверхностной закалки увеличивается твердость поверхностных слоев изделия с одновременным повышением сопротивления истиранию и предела выносливости.

Общим для всех видов поверхностной закалки является нагрев поверхностного слоя детали до температуры закалки с последующим быстрым охлаждением. Эти способы различаются методами нагрева деталей. Толщина закаленного слоя при поверхностной закалке определяется глубиной нагрева.

Наибольшее распространение имеют электротермическая закалка с нагревом изделий токами высокой частоты (ТВЧ) и газопламенная закалка с нагревом газово-кислородным или кислородно-керосиновым пламенем.

Закалка токами высокой частоты.

Метод разработан советским ученым Вологдиным В.П.

Основан на том, что если в переменное магнитное поле, создаваемое проводником-индуктором, поместить металлическую деталь, то в ней будут индуцироваться вихревые токи, вызывающие нагрев металла. Чем больше частота тока, тем тоньше получается закаленный слой.

Обычно используются машинные генераторы с частотой 50…15000 Гц и ламповые генераторы с частотой больше 10 6 Гц. Глубина закаленного слоя – до 2 мм.

Индукторы изготавливаются из медных трубок, внутри которых циркулирует вода, благодаря чему они не нагреваются. Форма индуктора соответствует внешней форме изделия, при этом необходимо постоянство зазора между индуктором и поверхностью изделия.

Схема технологического процесса закалки ТВЧ представлена на рис. 16.2.

Рис. 16.2. Схема технологического процесса закалки ТВЧ

После нагрева в течение 3…5 с индуктора 2 деталь 1 быстро перемещается в специальное охлаждающее устройство – спрейер 3, через отверстия которого на нагретую поверхность разбрызгивается закалочная жидкость.

Высокая скорость нагрева смещает фазовые превращения в область более высоких температур. Температура закалки при нагреве токами высокой частоты должна быть выше, чем при обычном нагреве.

При правильных режимах нагрева после охлаждения получается структура мелкоигольчатого мартенсита. Твердость повышается на 2…4 HRC по сравнению с обычной закалкой, возрастает износостойкость и предел выносливости.

Перед закалкой ТВЧ изделие подвергают нормализации, а после закалки низкому отпуску при температуре 150…200 o С (самоотпуск).

Наиболее целесообразно использовать этот метод для изделий из сталей с содержанием углерода более 0,4 %.

Преимущества метода:

· большая экономичность, нет необходимости нагревать все изделие;

· более высокие механические свойства;

· отсутствие обезуглероживания и окисления поверхности детали;

· снижение брака по короблению и образованию закалочных трещин;

· возможность автоматизации процесса;

· использование закалки ТВЧ позволяет заменить легированные стали на более дешевые углеродистые;

· позволяет проводить закалку отдельных участков детали.

Основной недостаток метода – высокая стоимость индукционных установок и индукторов.

Целесообразно использовать в серийном и массовом производстве.

Газопламенная закалка.

Нагрев осуществляется ацетиленокислородным, газокислородным или керосинокислородным пламенем с температурой 3000…3200 o С.

Структура поверхностного слоя после закалки состоит из мартенсита, мартенсита и феррита. Толщина закаленного слоя 2…4 мм, твердость 50…56 HRC.

Метод применяется для закалки крупных изделий, имеющих сложную поверхность (косозубые шестерни, червяки), для закалки стальных и чугунных прокатных валков. Используется в массовом и индивидуальном производстве, а также при ремонтных работах.

При нагреве крупных изделий горелки и охлаждающие устройства перемещаются вдоль изделия, или – наоборот.

Недостатки метода:

· невысокая производительность;

· сложность регулирования глубины закаленного слоя и температуры нагрева (возможность перегрева).

Старение

Отпуск применяется к сплавам, которые подвергнуты закалке с полиморфным превращением.

К материалам, подвергнутым закалке без полиморфного превращения, применяется старение.

Закалка без полиморфного превращения – термическая обработка, фиксирующая при более низкой температуре состояние, свойственное сплаву при более высоких температурах (пересыщенный твердый раствор).

Старение – термическая обработка, при которой главным процессом является распад пересыщенного твердого раствора.

В результате старения происходит изменение свойств закаленных сплавов.

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

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

В стареющих сплавах выделения из твердых растворов встречаются в следующих основных формах:

· тонкопластинчатой (дискообразной);

· равноосной (сферической или кубической);

· игольчатой.

Форма выделений определяется конкурирующими факторами: поверхностной энергией и энергией упругой деформации, стремящимися к минимуму.

Поверхностная энергия минимальна для равноосных выделений. Энергия упругих искажений минимальна для выделений в виде тонких пластин.

Основное назначение старения – повышение прочности и стабилизация свойств.

Различают старение естественное, искусственное и после пластической деформации.

Естественным старением называется самопроизвольное повышение прочности и уменьшение пластичности закаленного сплава, происходящее в процессе его выдержки при нормальной температуре.

Нагрев сплава увеличивает подвижность атомов, что ускоряет процесс.

Повышение прочности в процессе выдержки при повышенных температурах называется искусственным старением .

Предел прочности, предел текучести и твердость сплава с увеличением продолжительности старения возрастают, достигают максимума и затем снижаются (явление перестаривания)

При естественном старении перестаривания не происходит. С повышением температуры стадия перестаривания достигается раньше.

Если закаленный сплав, имеющий структуру пересыщенного твердого раствора, подвергнуть пластической деформации, то также ускоряются процессы, протекающие при старении – это деформационное старение .

Старение охватывает все процессы, происходящие в пересыщенном твердом растворе: процессы, подготавливающие выделение, и сами процессы выделения.

Для практики большое значение имеет инкубационный период – время, в течение которого в закаленном сплаве совершаются подготовительные процессы, когда сохраняется высокая пластичность. Это позволяет проводить холодную деформацию после закалки.

Если при старении происходят только процессы выделения, то явление называется дисперсионным твердением.

После старения повышается прочность и снижается пластичность низкоуглеродистых сталей в результате дисперсных выделений в феррите цементита третичного и нитридов.

Старение является основным способом упрочнения алюминиевых и медных сплавов, а также многих жаропрочных сплавов.