Насыщение водородом

Азотирование (насыщение поверхностного слоя азотом) обеспечивает не меньшую твердость, чем при цементации. Малая толщина твердого слоя (около 0,1.. .0,6 мм) делает зубья чувствительными к перегрузкам и непригодными для работы в условиях повышенного абразивного износа (например, плохая защита от загрязнения). Степень коробления при азотировании мала. Поэтому этот вид термообработки особенно целесообразно применять в тех случаях, когда трудно выполнить шлифование зубьев (например, колеса с внутренними зубьями). Для азотируемых колес применяют молибденовую сталь 38ХМЮА или ее заменители 38ХВФЮА и 38ХЮА. Заготовку зубчатого колеса, предназначенного для азотирования, подвергают улучшению в целях повышения прочности сердцевины.

Разновидностью химико-термической обработки является термодиффузионное поверхностное легирование (насыщение поверхностного слоя атомами легирующих элементов), которое применяют для повышения прочности и твердости, а также придания поверхности особых свойств (табл. 9).

Равномерное насыщение поверхностного слоя вводимыми элементами

Резко увеличивают износостойкость сульфндирование и силицирование (насыщение поверхностного слоя вала соответственно серой и кремнием). Несмотря на то, что твердость поверхности при этом не увеличивается, как при других видах химико-термической обработки, износостойкость сульфидированных и силнцнровакных валов повышается-в 10 — 20 раз. Вместе с тем уменьшается склонность к задирам и схватыванию.

Надежно предохраняет от коррозии диффузионное насыщение поверхностного слоя подшипникового материала индием.

цианирование — насыщение поверхностного слоя деталей одновременно углеродом и азотом на глубину 0,2 . .. 0,7 мм с целью повышения механических свойств и износостойкости;

хромирование — насыщение поверхностного слоя деталей хромом с целью повышения поверхностной твердости, износостойкости и коррозионной стойкости;

алитирование — насыщение поверхностного слоя деталей алюминием с целью повышения коррозионной стойкости при высоких температурах.

К образованию трещин приводит также насыщение поверхностного слоя стали водородом под действием щелочей, кислот и специальных растворов при травлении и электрохимической обработке. Насыщение поверхностного слоя водородом резко снижает пластичность и приводит к хрупким разрушениям, очагом которых обычно являются микротрещины, имеющиеся на поверхности детали.

композиционного материала). Следовательно, структурно-фазовое состояние материала во многом определяет его свойства. Кроме того, фазовые превращения, например в сталях и сплавах, сопровождаются изменением типа кристаллической решетки и ее искажением, что приводит к существенному увеличению внутренних напряжений и механических свойств материала. Насыщение поверхностного слоя легирующими элементами при определенных условиях вызывает выделение дисперсных высокопрочных фаз, что также способствует улучшению физико-механических свойств материала.

Азотирование — насыщение поверхностного слоя детали азотом на тлубяну 0,3—0,5 мм.

Таким образом, наибольшее охрупчивание происходит при одновременном воздействии растягивающих усилий и выделяющегося на катоде водорода. В результате предварительного наводороживания при катодном напряжении —5 В происходит меньшее охрупчивание, несмотря на насыщение водородом в пределах 40—125 ч. (ат.) на 1 млн.

Так как количество водорода, образующегося при взаимодействии стали с водой, пропорционально количеству металла, превращающегося в магнетит, то по количеству выделившегося водорода можно судить об интенсивности коррозии стали и о формах ее протекания. Образовавшийся водород в основном попадает в пар, однако возможно также насыщение водородом металла. В последнем случае протекание коррозии осложняется водородным охрупчиванием стали [5].

Из факторов, повышающих склонность материалов, в частности сталей, титановых, легких сплавов к ЗР, в первую очередь следует назвать наличие в них водорода. ЗР при наличии водорода, так называемое «водородное растрескивание», во всяком случае феноменологически имеет много общего с коррозионным растрескиванием, хотя и описывается другими законами [1]. Насыщение водородом сталей может происходить при обезжиривании, травлении, омеднении, цинковании, кадмировании и т. п.

Насыщение водородом производится введением в жидкий металл гидрида титана или гидрида циркония с высокой упругостью диссоциации при темп-pax выше (на 20— 30°) темн-ры плавления алюминия. При распаде гидрида образуется метастабиль-ный пресыщенный раствор водорода в металле, к-рый фиксируется быстрым охлаждением. В результате твердый П. состоит из заполненных газом металлич. ячеек (рис. 1). Если ячейки закрытые, то П. газо-и водонепроницаем и

растворяются в Металле. Происходят интенсивная коррозия и насыщение водородом металла (рис. 30,6).

Исследования подтверждают эти выводы. Исключение составляют покрытия из цинка, которые, вопреки ожиданию, не повышают предел выносливости, а снижают его. В этом случае решающую роль играет не остаточное напряжение, а наводораживание (насыщение водородом) поверхностного слоя металла при его цинковании.

Поры в сварных швах образуются в процессе кристаллизации сварного шва. Причины появления пор: насыщение газами расплавленного металла сварочной ванны с последующим выделением газов в виде пузырьков при затвердевании шва в результате резкого уменьшения их растворимости в твердом металле. Поры в швах образуются вследствие повышенной влажности электродных покрытий, флюсов, защитных газов (насыщение водородом), нарушения защиты (насыщение азотом) и интенсивных окислительных процессов в шве (насыщение оксидом углерода); охлаждения сварных швов при кристаллизации с большой скоростью, что затрудняет выход пузырьков газа из кристаллизующегося шва в атмосферу.

При цинковании и свинцова-нии возможны следующие причины их образования: недоброкачественная подготовка к покрытию, большой наклеп при механической обработке, насыщение водородом покрываемого металла

Водородное повреждение, хотя само и не является какой-либо разновидностью коррозии, вызывается ею. К этому виду повреждения относятся насыщение водородом, водородное охрупчивание и обезуглероживание. Биологическая коррозия представляет собой процесс коррозии вследствие активности живых организмов, а именно процессов поглощения ими пищи и выделения отходов. Отходами являются вызывающие коррозию кислоты и гидроокиси. Коррозия под напряжением — очень важная разновидность коррозии (она будет отдельно рассмотрена ниже). • , Износ является нежелательным процессом постепенного изменения размеров вследствие удаления отдельных частиц с контактирующих поверхностей при их движении, обычно скользящем, относительно друг друга. Износ является в основном результатом механического действия. Это сложный процесс, точнее даже ряд различных процессов, которые могут протекать как независимо, так и взаимосвязанно. Результатом этих процессов является удаление материала с контактирующих поверхностей вследствие сложного взаимодействия локальных сдвигов, вдавливаний, сваривания материала, разрывов и других механизмов.

При газоэлектрической сварке (в СО2, в среде аргона или в смеси защитных газов) насыщение водородом металла швов может достигать 2 ... 7 мл/100 г наплавленного металла (очищенной проволокой) и 6 ... 12 мл/100 г (неочищенной проволокой) [29]; при автоматической дуговой сварке под флюсом - до 5 ... 10 мл/100 г (очищенной проволокой и прокаленным флюсом) и до 10 ... 25 мл/100 г (неочищенной проволокой и непрокаленным флюсом); при ручной дуговой сварке - до 3 ... 7 мл/100 г (покрытыми электродами, прокаленными при температуре 400 ... 500 °С), до 6 ... 12 мл/100 г (непрокаленными электродами с покрытием основного типа) и вплоть до 12 ... 20 мл/100 г (прокаленными при температуре 100 ... 150 °С электродами с покрытием основного типа);

Характеризуя сегодняшнее состояние технологии изготовления посто-нных магнитов из соединений РЗМ, нельзя не остановиться на еще дном технологическом решении, которое могло возникнуть только в езультате использования редкоземельных металлов. Речь идет о методе змельчения сплава посредством его насыщения водородом и последу->щей дегазации, так называемом «водородном диспергировании». В гхнической литературе этот процесс обозначается HDDR (hydrogenation, isproportionation, desorbtion and recombination). Насыщение водородом ри температуре 650... 680 °С приводит к образованию гидридов метал-ов, в первую очередь, гидрида неодима. Так как гидриды металлов меют другую кристаллическую структуру и удельный объем, то исход-1ЫЙ сплав рассыпается в мелкодисперсный порошок. Вакуумирование юлученного порошка при высокой температуре 8 00... 900 °С приводит к далению из него водорода и восстановлению соединения Nd2Fe14B. 'еакция процесса может быть записана следующим образом:

Электрохимическое обезжиривание является одним из наиболее эффективных способов очистки поверхности от загрязнений жирового характера и применяется, как правило, перед нанесением гальванических покрытий. В практике очистки используют катодное или анодное обезжиривание. Катодное обезжиривание более эффективно, однако при этом имеет место насыщение водородом обрабатываемых деталей и потеря ими механической прочности. Поэтому при проведении обезжиривания изменяют полярность катод — анод, причем анодная обработка должна быть кратковременной.