Современные технологии химико-термической обработки конструкционных материалов.

Современные технологии производства отливок из титановых сплавов

Плавка титановых сплавов производится в вакуумных печах: дуговых электропечах тигельного типа (тигель изготовляется из меди и охлаждается водой) или высокочастотных печах с графитовым тиглем. Расплавленный сплав заливается в графитовые формы или бронзовые кокили.

На рисунке 16 приведена схема высокочастотной печи для плавки титана. Титан плавится в графитовом тигле 10 под действием тока высокой частоты, проходящего через охлаждаемые медные трубки 1. Тигель закрывается графитовой пробкой 5 с трубкой, через которую подается аргон. После расплавления шихты при помощи приспособления 2 и 3 тигель наклоняется, расплавленный металл через трубку 6 заливается в медную форму 9, образуя отливку 7 — 8.

Рис. 16. Высокочастотная печь для плавки сплавов титана: 1 — высокочастотный индуктор; 2 — ось вращения; 3 — опорное плечо; 4 — огнеупорный цемент, 5 — графитовая пробка; 6 — графитовая труба; 7 — полость формы, 8 — выпор, 9 — бронзовый кокиль; 10 — графитовый тигель; 11 — графитовый порошокВ машиностроении применяются следующие сплавы титана: титан — алюминий; титан — алюминий — олово; титан — алюминий — цирконий и др. Сплавы титана наиболее широко применяются в авиационной и ракетной промышленности.Трудности литья сплавов титана связаны с сравнительно высокой температурой плавления (1670°) и его высокой химической активностью. При сравнительно невысокой температуре (несколько сот градусов) титан поглощает азот, водород, кислород и становится хрупким.

Современные технологии химико-термической обработки конструкционных материалов.

Конструкционные материалы — материалы, из которых изготовляются различные конструкции, детали машин, элементы сооружений, воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами таких материалов являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, декоративных, абразивных и др.).^[1]Конструкционные материалы можно условно разделить на ряд групп.По природе материалов:металлические; неметаллические; композиционные материалы

по технологическому исполнению:

Деформированные;Литые;Спекаемые;Формуемые;Склеиваемые;Свариваемые;

Химико-термическая обработка;металлов, совокупность технологических процессов, приводящих к изменению химического состава, структуры и свойств поверхности металла без изменения состава, структуры и свойств его сердцевидных зон. Осуществляется с помощью диффузионного насыщения поверхности различными элементами при повышенных температурах. Выбор элемента (или комплекса элементов) определяется требуемыми свойствами поверхности детали. Насыщение производят углеродом (Цементация), азотом (Азотирование), азотом и углеродом (Нитроцементация, Цианирование), металлами (см. Диффузионная металлизация), бором (Борирование), кремнием (Силицирование) и т.д.

В зависимости от физико-химического состояния среды, содержащей диффундирующий элемент, различают Х.-т. о. из газовой, жидкой, твёрдой или паровой фазы (чаще применяются первые 2 метода). Х.-т. о. проводится в газовых, вакуумных или в ванных печах. Х.-т. о. подвергаются изделия из стали, чугуна, чистых металлов, сплавов на основе никеля, молибдена, вольфрама, кобальта, ниобия, меди, алюминия и др.

Физико-химические процессы, происходящие вблизи поверхности при Х.-т. о., заключаются в образовании диффундирующего элемента в атомарном состоянии вследствие химических реакций в насыщающей среде или на границе раздела среды с поверхностью металла (при насыщении из газовой или жидкой фазы), сублимации диффундирующего элемента (насыщение из паровой фазы), последующей сорбции атомов элемента поверхностью металла и их диффузии (См. Диффузия) в поверхностные слои металла. Концентрация диффундирующего элемента на поверхности металла, а также структура и свойства диффузионного слоя зависят от метода Х.-т. о. Глубина диффузии элемента возрастает с повышением температуры (по экспоненциальному закону) и с увеличением продолжительности процесса (по параболическому закону). Диффузионный слой, образующийся при Х.-т. о. деталей, изменяя структурно-энергетическое состояние поверхности, оказывает положительное влияние не только на физико-химические свойства поверхности, но и на объёмные свойства деталей. Х.-т. о. позволяет сообщить изделиям повышенную износостойкость, жаростойкость, коррозионную стойкость, усталостную прочность и т.д. (см. статьи о конкретных процессах Х.-т. о.).