Инжиниринг и оборудование для термообработки

Азотированием называется химико-термическая обработка стали, состоящая из диффузионного насыщения поверхностного слоя азотом (азотом и углеродом) при нагревании в соответствующей среде. Азотированию можно подвергать любые стали перлитного, ферритного и аустенитного классов, а также чугуны.


В результате азотирования сталь приобретает:

- высокую твердость на поверхности, не изменяющуюся при нагреве до 400-450°С;
 - высокую износостойкость и низкую склонность к задирам;
- высокий предел выносливости;
- высокую кавитационную стойкость;
- хорошую сопротивляемость коррозии в атмосфере, пресной воде и паре.

Технологический процесс изготовления азотированных изделий осуществляется в следующей последовательности:
1) предварительная термическая обработка;
2) механическая обработка (включая шлифование);
3) защита мест, не подлежащих азотированию (по необходимости);
4) азотирование;
5) окончательная доводка изделия в соответствии с требованиями чертежа.


Сопутствующее оборудование:
Шахтная печь азотирования
Колпаковая печь азотирования

Процесс азотирования при низком давлении (в вакууме) является относительно новым методом обработки.

Использование данного метода позволяет получить некоторые преимущества перед традиционным азотированием:
- возможность азотирования коррозионно-стойких сталей и сплавов без дополнительной депассивирующей обработки;
- сокращение продолжительности процесса в 1.5 – 2 раза;
- снижение деформации деталей;
- на деталях сложной конфигурации азотированные слои по глубине получаются более равномерные;
- уменьшение количества потребляемого технологического газа, и следовательно, уменьшение вредных выбросов в атмосферу;
- возможность охлаждения под давлением, что, в некоторых случаях, способствует улучшению качества поверхности изделий;
- автоматическое регулирование параметров процесса, что позволяет более жестко регламентировать качество диффузионного слоя (толщину, твердость, фазовый состав).

Сопутствующее оборудование:
Печь вакуумного азотирования

Процесс вакуумной цементации включает два этапа:

- активный этап насыщения, в течение которого в печь подают насыщающий газ при температуре 870 - 1065°С до создания оптимального давления 1.3·104 – 3.9·104 Па;
- диффузия без подачи газа (давление остаточное).

После окончания цементации садка охлаждается ниже эвтектоидной температуры (обычно 500-600°С). Далее следует повторный нагрев до температуры закалки. После закалки следует отпуск при 180°С. Такой режим способствует измельчению зерна аустенита и получению высоких механических свойств изделий.

Преимущества газовой цементации в вакууме по сравнению с цементацией в контролируемых атмосферах:

1) не нужен эндогенератор;
2) сокращается длительность процесса, благодаря возможности его проведения при высокой температуре;
3) поверхность деталей получается светлой;
4) уменьшается удельный расход электроэнергии и технологического газа;
5) повышается качество цементованного слоя при отсутствии внутреннего окисления;
6) уменьшается коробление деталей.


Сопутствующее оборудование:
Вакуумная печь цементации

Закалка — это металлургический и металлообрабатывающий процесс, который используется для повышения твердости металла. Твердость металла прямо пропорциональна одноосному пределу текучести в месте прилагаемого напряжения. Твердый металл будет иметь высокую сопротивляемость пластической деформации, чем менее твердый.

Закалка материала требуется для многих применений:

- Конструкционные материалы. Высокая прочность снижает потребность в толщине материала, которая обычно экономит вес и стоимость.
- Режущие инструменты для станка (головки бура, метчики, токарные инструменты) должны быть намного тверже, чем материал, который они будут обрабатывать.
- Лезвия ножей. Лезвия с высокой жесткостью сохраняют острым край лезвия.
- Подшипники – необходимо иметь очень жесткую поверхность, которая будет выдерживать постоянные стрессы.
- Детали, используемые в автомобилестроении (валы, шестерни, рулевые рейки и т.д.). Термическая обработка этих деталей преследует две цели – повысить их прочность и износостойкость, так как данные изделия работают в условиях высоких нагрузок и подвергаются интенсивному износу.
- Броня – Высокая прочность является очень важной как для пуленепробиваемых плит, так и для тяжелых контейнеров, используемых при добыче и строительстве.
- Анти-усталость – (мартенсит) упрочнение поверхности может существенно улучшить срок службы механических компонентов с повторяющейся нагрузкой/разгрузкой, таких как оси и пальцы.

Сопутствующее оборудование:
Многофункциональная камерная печь
Шахтная печь
Колпаковая печь
Проходные печи с регулируемой атмосферой
Карусельная печь
Вакуумная печь газовой закалки высокого давления
Вакуумная печь закалки в масло
Вакуумная печь цементации
Установки индукционной закалки ТВЧ

Закалка сталей в вакууме — это процесс повторного нагрева и охлаждения быстрорежущих и легированных сталей. Он осуществляется с помощью специализированной вакуумной печи. Суть процесса заключается в равномерном нагреве деталей в вакууме, а затем в быстром охлаждении с высокой скоростью в газовой или жидкой среде, например, азоте (газовая закалка под высоким давлением) или масле.

Преимущества вакуумной закалки:

- сохраняются первоначальные геометрические размеры с минимальным короблением;
- снижается трудоёмкость в процессе последующей механической обработки;
- отсутствует окисление и обезуглероживание поверхностного слоя деталей;
- детали имеют светлый цвет и не нуждаются в последующей дополнительной очистке.
Вакуумная закалка применяется для обработки различных материалов, таких как углеродистая сталь, инструментальная сталь, высокоскоростная сталь, нержавеющая сталь и сплавы со старением.

Сопутствующее оборудование:
Вакуумная печь газовой закалки высокого давления
Вакуумная печь закалки в масло

Нагрев заготовок применяется в целях повышения пластичности (например, перед ковкой, посадкой с натягом и т.п.), т.е. способности изменять свою форму и размеры без разрушения под действием приложенных внешних сил (давления), перед закалкой деталей в прессе, а также перед соединением деталей пайкой.

Для нагрева в зависимости от типа заготовки и последующего техпроцесса, детали нагреваются в специальных печах или методом индукционного нагрева ТВЧ. Каждый металл или сплав имеет свою температуру нагрева. Нагревать заготовку необходимо равномерно со всех сторон с определенной скоростью. Температура нагрева металла определяется по цветам каления, а более точно - при помощи оптических пирометров.

Сопутствующее оборудование:
Карусельная печь
Установки индукционной закалки ТВЧ с вертикальные
Установки индукционной закалки ТВЧ с горизонтальные
Индукционный нагреватель

Нитроцементации подвергают детали машин из чугуна, конструкционных, специальных сталей, а также мерительный и режущий инструмент. Предварительной термической обработкой является нормализация или улучшение. Поэтому температура нитроцементации назначается с учетом сохранения твердости сердцевины. Низкая температура процесса и отсутствие резкого
охлаждения обеспечивают незначительную деформацию и стабильность размеров деталей, а также сохраняется чистота поверхности.

Температура процесса чаще всего соответствует 800 - 900°С. Насыщение осуществляется в газовой среде.

Нитроцементацию рекомендуется использовать для повышения износостойкости,
задиростойкости, коррозионной стойкости, сопротивления усталости.

Сопутствующее оборудование:
Многофункциональная камерная печь
Шахтная печь
Колпаковая печь
Проходные печи с регулируемой атмосферой
Вакуумная печь цементации

Нормализация (разновидность отжига) – термическая обработка, при которой сталь нагревается выше температуры превращения для доэвтектоидной стали или до температуры превращения для заэвтектоидной стали с последующим охлаждением на спокойном воздухе для получения тонкопластинчатой перлитной структуры.

Основные цели нормализации: перекристаллизация стали и устранение внутренних напряжений или исправление структуры.

Нормализация по сравнению с отжигом более экономичная операция, так как не требует охлаждения с печью. Для низкоуглеродистых сталей нормализация широко применяется вместо отжига. Но для высокоуглеродистых сталей нормализация не может заменить отжиг, так как твердость таких сталей после нормализации получается значительно более высокой, чем после отжига.

Сопутствующее оборудование:
Камерная печь
Шахтная печь
Колпаковая печь
Проходные печи с регулируемой атмосферой
Вакуумные печи

Отжиг – термическая обработка, при которой сталь нагревается выше температуры превращения (или до температуры превращения – неполный отжиг) с последующим медленным охлаждением (с печью). Нагрев выше температуры превращения обеспечивает полную перекристаллизацию стали. Медленное охлаждение при отжиге приводит к распаду аустенита и превращению его в перлитные структуры. Отжиг обычно является предварительной термической обработкой, цель которой либо устранить дефекты после операций горячей обработки, либо подготовить структуры к последующим технологическим операциям. Однако отжиг довольно часто является окончательной термической обработкой.

Сопутствующее оборудование:
Камерная печь
Вакуумная печь отжига
Шахтная печь
Колпаковая печь
Проходные печи с регулируемой атмосферой

Отпуск заключается в нагреве закаленной на мартенсит стали до температуры ниже А1, выдержке при заданной температуре и последующем охлаждении с целью получения требуемой равновесной структуры.

Характер структурных изменений при отпуске углеродистой стали зависит от температуры нагрева и продолжительности выдержки при данной температуре. Скорость охлаждения существенного значения не имеет.

Сопутствующее оборудование:
Камерная печь
Шахтная печь
Колпаковая печь
Вакуумная печь газовой закалки высокого давления
Вакуумная печь закалки в масло
Установки индукционной закалки ТВЧ
Проходные печи с регулируемой атмосферой

Пайка - процесс соединения металлов, при котором присадочный металл нагревают до температуры выше точки плавления и распределяют между двумя или более близко расположенными деталями капиллярным способом. Присадочный материал достигает необходимого состояния при температуре чуть выше температуры плавления защищенного подходящей атмосферой. Затем он проникает во все зазоры (явление, известное как смачивание) и после охлаждается для соединения заготовок вместе. Этот процесс напоминает пайку с мягким припоем, за исключением того, что используемая температура для плавки присадочного металла выше, как при пайке с твердым припоем.

Сопутствующее оборудование:
Вакуумная печь пайки
Индукционный нагреватель

Для получения большой твердости в поверхностном слое детали с сохранением вязкой сердцевины (что обеспечивает износоустойчивость и одновременно высокую динамическую прочность) применяют поверхностную закалку.
Сущность такого метода состоит в том, что поверхностные слои детали быстро нагреваются выше температуры превращения и создается резкий градиент температур по сечению. Если нагрев прервать и провести быстрое охлаждение, то слой металла, нагретый выше температуры превращения, получит полную закалку, а сердцевина не закалится.

Повышение долговечности при поверхностном упрочнении объясняется следующим:
1) в поверхностных упрочненных слоях создаются остаточные напряжения сжатия;
2) прочность металла различна по глубине и соответствует условиям работы деталей при изгибе и кручении;
3) поверхностные слои закаленных деталей, имея высокие твердость, прочность и износостойкость, обеспечивают достаточную прочность всей детали.

Сопутствующее оборудование:
Установки индукционной закалки ТВЧ

Спекание является особым процессом вакуумной термообработки (с высокой температурой), при котором порошкообразные материалы преобразуются в неразделимый материал.

Процесс выполняется в несколько этапов:

• Предварительная подготовка садки. Изделия спекают при температуре 650 ° C в засыпке гранита.
• Детали загружаются в печь.
• В рабочей камере создается вакуум (0,5-1,0 мм рт. ст.).
• Нагрев с постепенным повышением температуры (20-30 градусов в минуту).
• Выдержка при заданной температуре.
• Охлаждение до комнатной температуры.

Также может использоваться метод с подачей в рабочего газа (азот, аргон, водород), необходимого для контроля испарительного процесса.

Полученные изделия отличаются высокой однородностью.

Сопутствующее оборудование:
Вакуумная печь спекания

Цементацией (науглероживанием) называется химико-термическая обработка стали, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя углеродом при нагреве (чаще 900-950 °С) в углеродсодержащей среде. Задача цементации – получить высокую поверхностную твердость и износоустойчивость при вязкой сердцевине – не решается одной цементацией.

Цементацией достигается лишь выгодное распределение углерода по сечению. Окончательно формирует свойства цементированной детали последующая закалка, при которой на поверхности получается высокоуглеродистый мартенсит, а в сердцевине сохраняется низкая твердость и высокая вязкость.

Заключительной операцией термической обработки является низкий отпуск при 160-180°С, переводящий мартенсит закалки в поверхностном слое в отпущенный мартенсит, снимающий напряжения.

Сопутствующее оборудование:
Многофункциональная камерная печь
Шахтная печь
Колпаковая печь
Проходные печи с регулируемой атмосферой