Внутреннему окислению

при центрировании по наружному и внутреннему диаметрам

ле черновой механической обработки с припуском 20 мм на последующую механическую обработку по внешнему и внутреннему диаметрам. При сборке кольцевого стыка длинных валов необходимо предусматривать некоторый излом оси в месте стыка с целью компенсации неравномерной поперечной усадки но периметру шва. Поэтому сборку стыка под члектрошла-ковую сварку выполняют с переменным зазором: 33 мм под карманом для наведения сварочной ванны и 38 мм н плоскости, повернутой на 90° от кармана в направлении вращения. Пчеле выполнении среднего стыка сваренные обечайки проходят высокий отпуск н подвергаются промежуточной механической обработке. Затем выполняют сборку и сварку стыков с фланцами / и •'>'. Чистовую механическую обработку производит после нормализации и высокого отпуска.

Прямобочные шлицевые соединения центрируют по наружному или внутреннему диаметрам или по боковым граням шлицев.

В конструкциях, требующих точного центрирования по кинематическим или динамическим условиям, применяют центрирование по наружному или внутреннему диаметрам. Если ступицу по поверхности отверстия и шлицам термически не обрабатывают или обрабатывают до невысокой твердости, то по технологическим условиям следует применять центрирование по наружному диаметру. Тогда центрирующие поверхности допускают точную и производительную обработку; на ступице — протягиванием, а на валу — круглым шлифованием; 80 % прямобочных шлицевых соединений имеют центрирование по наружному диаметру. Если ступица по отверстию имеет высокую твердость, то обычно применяют центрирование по внутреннему диаметру, обрабатывая центрирующие поверхности вала и втулки шлифованием. Наиболее высокую точность центрирования можно обеспечить по внутреннему диаметру.

Прямобочные шлицевые соединения выполняют с центрированием (рис. 3.30): по боковым сторонам зубьев (а), по наружному диаметру (б), по внутреннему диаметру (в). Центрирование по боковым сторонам зубьев обеспечивает более равномерное распределение нагрузки между зубьями и поэтому его применяют при ударных и реверсивных нагрузках (например, в карданных валах); центрирование по наружному или внутреннему диаметрам обеспечивает более высокую соосность вала и ступицы. Метод цецтрирования имеет прямое отношение к технологии изготовления деталей соединения, причем наиболее технологично центрирование по наружному диаметру, применяемому при невысокой твердости внутренней поверхности ступицы (<350 НВ). В этом случае шлицевое отверстие обрабатывают протяжкой, а посадочную поверхность вала шлифуют. При высокой твердости посадочной поверхности ступицы и вала рекомендуется центрирование по внутреннему диаметру. В этом случае после термообработки посадочные поверхности ступицы и вала шлифуют соответственно на внутришлифовальном и шлицешлифовальном станках.

К резьбовым соединениям применимы общие термины «посадка», «зазор» и «натяг», установленные для гладких соединений (см. гл. 3). При необходимости эти термины могут быть раздельно применены для характеристики соединения по боковым сторонам резьбы (среднему диаметру резьбы), вершинам и впадинам резьбы (наружному и внутреннему диаметрам). Однако решающим для резьбового соединения в целом является характер соединения по боковым сторонам резьбы. В связи с этим для посадок резьбовых соединений даны специальные определения терминов.

Примечания: 1, Допускается изготовление втулок с припусками по наружному и внутреннему диаметрам. 2. Размеры, указанные в скобках, применять не рекомендуется.

Резьбу, показываемую как невидимую, изображают штриховыми линиями одной толщины по наружному и по внутреннему диаметрам

При необходимости определить величину отклонения заданных припусков на обработку одновременно по наружному и внутреннему диаметрам втулки применяется шаблон-кольцо (фиг. 153, в), у которого наружный и внутренний диаметры равны соответственно наименьшему допустимому наружному и наибольшему допустимому внутреннему диаметру втулки в отливке.

Метод установки отливки на призме применен в контрольном приспособлении для проверки отливки крышки картера руля (фиг. 157). В отливке проверяют: а) припуск 2~' мм на обработку по наружному и внутреннему диаметрам втулки, б) коробление плоскости правого фланца относительно оси втулки; допустимой отклонение + 1 мм; в) припуск 2± мм на обработку на внешней плоскости левого фланца. Расточка отверстия втулки производится при установке отливки средней частью втулки на призме.

Измерение припуска на обработку по наружному и внутреннему диаметрам втулки производится двумя профильными шаблонами. Измерение припуска на обработку на внешней плоскости левого фланца производится четырьмя глубиномерами, смонтированными на жестко укрепленном кронштейне. Величина коробления правого фланца измеряется тремя глубиномерами, смонтированными на подвижном кронштейне. Установка отливок в обратных центрах представлена на фиг. 158.

Прочность и пластичность слож-нолегированных сплавов (склонных к внутреннему окислению) под действием натрия, содержащего кислород, снижаются, в то время как эти свойства у относительно чистых материалов — никеля и железа-арм-ко — практически не изменяются.

Для подавления обратимой отпускной хрупкости сталь легируют молибденом (или вольфрамом), что очень важно для крупных изделий, в которых даже при охлаждении в воде от температур отпуска нельзя устранить эту хрупкость. Кроме того, молибден (вольфрам) повышает прокаливаемость (особенно в сочетании с никелем), устойчивость стали против отпуска и способствует образованию мелкозернистой стали. Молибден значительно улучшает механические свойства стали после цементации (нитроцементации) и повышает твердость и прокаливаемость цементованного слоя, так как стали, содержащие молибден, не склонны к внутреннему окислению при взаимодействии с газовым карбюризатором.

Для цементации (нитроцементации) применяют среднелегиропанные низкоуглеродистые (не более 0,25—0,3 % С) стали. Для получения высокой твердости (HRC 58—62), контактной выносливости и предела усталости при изгибе, после химико-термической обработки цементованный слой должен обладать высокой прокаливаемостью и закаливаемостью. После закалки слой должен иметь мартенситно-аустенитную структуру без продуктов перлитного и промежуточного превращений переохлажденного аустенита. Кроме того, сталь не должна быть склонной к внутреннему окислению, формированию избыточных карбидов (карбонитридов) при насыщении. Образование в слое немартепситных продуктов превращения резко снижает предел выпосли вости.

Хромистые стали. Хром — сравнительно дешевый элемент и широко используется для легирования стали. В конструкционных сталях он частично растворен в феррите, частично в цементите, образуя карбид (Fe, (т):,С. Хромистые стали 15Х, 20Х предназначаются для изготовления небольших изделий простой формы, цементуемых па глубину 1000—1500 мкм. В хромистых сталях в большей степени развивается промежуточное превращение и при закалке с охлаждением в масле, выполняемой после цементации, сердцевина изделия имеет бейнитпую структуру. Вследствие этого хромистые стали по сравнению с углеродистыми обладают более высокими прочностными свойствами при несколько меньшей пластичности в сердцевине и лучшеи прочностью цементованного слоя. Хромистая сталь чувствительна к перегреву (но меньше, чем углеродистая), из-за карбидо-образующсй способности хрома при цементации может получаться повышенное содержание углерода в поверхностном слое. Хром мало влияет па прокалпваемость цементованного слоя, определяет склонность к внутреннему окислению.

Хромом а рганцепые стали. Марганец -- дешевый элемент, применяется как заменитель в стали никеля. Как и хром, марганец растворяется в феррите и цементите. Повышая устойчивость аустенита, марганец снижает критическую скорость закалки и повышает про-каливаемость доэвтектоидной стали, однако мало влияет па прокали-ваемость цементованного слоя определяет склонность к внутреннему окислению.

В автомобильной и тракторной промышленности, а также в станкостроении для зубчатых колес, валов и других деталей применяют стали 18ХГТ и 25ХГТ. Эти стали склонны к внутреннему окислению при газовой цементации, что снижает твердость цементованного слоя п предел выносливости, поэтому широко применяют сталь 25ХГМ, легированную молибденом. Молибден повышает прокали-ваемость слом, устраняет вредное влияние внутреннего окисления и обеспечивает максимальную поверхностную твердость.

оксида внутри тела металла. Окисление внутри металла называется подслойным окалинообразованием или внутренним окислением Ц]. Сходное поведение, но без образования внешней окалины, характерно для многих сплавов серебра. Внутреннее окисление, как правило, не наблюдается у сплавов на основе кадмия, свинца, олова или цинка, хотя и существуют несколько исключений, например Na — Pb, Al — Sn, Mn — Sn [47]. Любые сплавы на основе железа обычно мало подвержены внутреннему окислению. Механизм данного явления, вероятно, заключается в диффузии кислорода внутрь сплава и реакции его с легирующими компонентами, обладающими большим сродством к кислороду, чем основной металл, прежде чем эти компоненты смогут мигрировать к поверхности сплава. При концентрациях легирующего компонента выше критической на поверхности идет образование плотного защитного слоя, состоящего из оксида этого компонента, который препятствует внутреннему окислению. Рост толщины внутреннего слоя окалины подчиняется параболическому закону, так как процесс контролируется диффузией кислорода сквозь наружную пленку. Более подробно это явление рассмотрено Реппом [48].

Избирательное окисление хрома с образованием Сг2О3 обеДня-ет поверхностные слои металла хромом. Если Сг2О3 реагирует с хлоридами и улетучивается, то на поверхности остается лишь с неблагоприятными защитными свойствами пористый слой окислов железа. Уменьшение концентрации хрома в поверхностном слое металла способствует внутреннему окислению стали.

В сплавах с очень малым содержанием менее благородного легирующего элемента образование зародышей соответствующего более устойчивого оксида может быть подавлено окислением основного компонента и эти зародыши останутся в форме дискретных частиц, внедренных в окалину [75]. В подобных сплавах может происходить также внутреннее окисление менее благородного элемента, пока и поскольку концентрация растворенного компонента ниже критической величины [76]. Дополнительными факторами, способствующими этому внутреннему окислению, являются также малые коэффициенты диффузии растворенного компонента в сплаве и высокие парциальные давления кислорода в газовой фазе [76]. Однако в случае газовых смесей с очень низкой активностью кислорода неспособность сплава образовать защитную окалину с хорошей адгезией часто также приводит к внутреннему окислению [36—38]. При этом размеры, форма и распределение частиц внутреннего оксида зависят от сплава и конкретных условий, хотя, как правило, более устойчивым внутренним оксидам соответствуют частицы меньших размеров и все частицы стремятся сконцентрироваться на границах зерен [77, 78].

Трение в условиях ИП осуществляется в восстановительной среде, поэтому поверхностные слои меди не окисляются в процессе трения. Техническая медь и ее сплавы склонны к внутреннему окислению [6]. Механизм этого явления заключается в диффузии кислорода в подповерхностный слой, где он вступает во взаимодействие в первую очередь с примесными атомами или атомами легирующих элементов, имеющими большее, чем медь, сродство к кислороду, и затем с атомами меди. Окисный слой является барьером для движущихся дислокаций, скопление которых обусловливает упрочненную подложку. Наличие на поверхности трения более мягкого материала, чем глубже лежащие слои, является необходимым условием обеспечения процесса трения при ИП. Таким образом, в процессе трения четко соблюдается ранее установленное в [26] правило положительного градиента механических свойств по глубине трущегося металла.

Сталь для цементации должна обладать минимальной склонностью к перенасыщению углеродом, сохранению остаточного аустенита, карбидообразованню, внутреннему окислению легирующих элементов и анормальности структуры цементованного слоя. Она должна быть мелкозернистой, обладать узкой полосой прокаливаемое™, обеспечивающей стабильную деформацию при цементации и последующей термической обработке и хорошо обрабатываться резанием.