Теплотехнический расчёт наружных ограждающих конструкций 5 страница

По своему фазовому составу полимеры подразделяются на аморфные и кристаллические. В первых макромолекулы собраны в пачки, способные перемещаться относительно друг друга, что придает им эластичность, но невысокую прочность. Вторые имеют гибкие пачки макромолекул, которые путем специальной укладки, например в процессе термической обработки, могут привести к образованию пространственных решеток кристаллов. В полимерах, как правило, сосуществуют аморфная и кристаллическая фазы. Последняя придает им теплостойкость, жесткость и прочность. Отношение объема, занимаемого кристаллической фазой, к общему объему полимера называется степенью кристалличности.

По поведению при нагреве полимеры делятся на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры при повышенных температурах размягчаются, а при пониженных – затвердевают. Их можно перерабатывать в изделия неоднократно, структура полимеров линейная или разветвленная. Термореактивные полимеры на первом этапе их переработки в изделия имеют линейную структуру и при нагреве размягчаются. При росте температуры макромолекулы «сшиваются», полимер затвердевает и остается твердым, т. е. возможна лишь однократная его переработка.

Многие полимеры обладают малой плотностью и теплостойкостью, а также высокой химической и коррозионной стойкостью. Это отличные электроизоляционные материалы, к тому, же обладающие хорошими оптическими свойствами. Они отличаются достаточной прочностью, упругостью, эластичностью. Большим достоинством полимеров считается их высокая технологичность.

В зависимости от температуры нагрева полимеры могут находиться в одном из трех физических состояний: стеклообразном, высокоэластическом или вязкотекучем.

В вязкотекучем, пластическом состоянии проводится переработка полимеров и материалов на их основе в изделия.

Полимеры в высокоэластическом или вязкотекучем состоянии подвергают медленному растяжению. При этом макромолекулы приобретают направленную ориентацию и упорядоченную структуру, что в свою очередь, приводит к повышению прочности и упругости полимеров.

Полимеры подвержены тепловому, световому, озонному или атмосферному старению – процессу самопроизвольных необратимых изменений свойств полимеров. При этом полимеры либо размягчаются, либо повышают свою твердость и хрупкость.

8.2 Типовые термопластичные материалы

Пластмассами или пластиками называются материалы, получаемые на основе природных или синтетических полимеров, которые при определенных температуре и давлении приобретают пластичность, а затем затвердевают, сохраняя форму при эксплуатации. Пластмассы могут состоять из одного полимера или представлять собой сложную композицию. Кроме полимера в состав пластмасс входят также наполнители, пластификаторы, отвердители, катализаторы, красители
и др.

Рассмотрим наиболее широко применяемые термопластичные пластмассы (термопласты).

Полиэтилен в зависимости от метода изготовления может иметь либо низкую плотность, либо высокую плотность и степень кристалличности. Он химически стоек, имеет температурный интервал эксплуатации – 7О...100°С. Кристаллическая фаза придает полиэтилену теплостойкость и высокую механическую прочность Чтобы повысить стойкость полиэтилена к старению, в него вводят 2...3 % сажи. Используется для производства пленок, труб, изоляции проводов и кабелей, покрытий на металлах и др.

Полипропилен имеет значительное количество кристаллической фазы. Химически стоек, температура эксплуатации от —15 до +150°С. Обладает высокими физико-механическими свойствами. Стойкость к старению повышается проведением специальной обработки. В качестве эластичных и прочных волокон применяется в производстве текстильных изделий. Пленки из полипропилена более прочные и менее газопроницаемые, чем полиэтиленовые. Из полипропилена изготовляют также конструкционные детали и различные емкости.

Полистирол представляет собой твердый, жесткий и прозрачный аморфный пластик. Растворяется в бензолах, но стоек к слабым кислотам, щелочам, спиртам, не растворяется в маслах и бензине. Может использоваться в интервале температур – 20... + 80°С. Полистирол используется для получения деталей радио- и телетехники, фотоаппаратуры, корпусов и ручек различных машин, волокон, деталей автомобилей, труб и др.

Фторопласт- это термически стойкий пластик, его температурная область применения – 269, + 250°С. Механическая прочность фторопласта –4 сохраняется до температуры 250 °С. Он отличается высокой химической стойкостью против кислот, щелочей, окислителей и растворителей; не смачивается водой; характеризуется малым коэффициентом трения. К недостаткам фторопласта-4 относятся хладотекучесть, возможное выделение фтора при повышенных температурах и некоторые трудности переработки. Применяется для изготовления детален химической аппаратуры, труб для химикатов, нанесения антифрикционных покрытий на металлы и др.

Поливинилхлорид Винипласт – разновидность поливинилхлорида, применяется в производстве труб для агрессивных сред, используется как материал для защитных покрытий металлов, гальванических ванн и т. п. К недостаткам винипласта относят низкие длительную прочность и термостойкость под нагрузкой. Пластикат также разновидность поливинилхлорида, используется или в виде пленки или как исходный материал для изготовления печатных валиков, уплотнительных прокладок, конвейерных лент, труб и др.

Полиамиды – кристаллизующиеся пластики, известные под названиями капрон, нейлон и др. Эти пластики стойки к бензину, спирту, щелочам. Рабочая температура полиамидов – 6О...110°С. Обладая хорошими механическими свойствами полиамиды являются конструкционными материалами. Дополняют положительные качества полиамидов их способность противостоять износу, высокая ударная прочность, демпфирующие свойства и низкий коэффициент трения.

Недостатками полиамидов являются гигроскопичность и старение за счет окисления. Изделия из полиамидов – зубчатые колеса, шкивы, подшипники, уплотнители, трубопроводы, волокна, канаты и др. Полиамиды используются и в качестве антикоррозионных и антифрикционных покрытий металлов.

Лавсан это кристаллический полимер, при быстром охлаждении может стать аморфным. Обладает хорошей химической стойкостью и морозостойкостью (до —70 °С). Механическая прочность сравнительно невелика, но она может быть увеличена за счет заданной ориентации макромолекул. Из лавсана изготовляют волокна, ткани, пленки, канаты, ремни, зубчатые колеса и другие изделия.

8.3 Типовые термореактивные материалы

В термореактивных пластмассах (реактопластах) связующими являются термореактивные полимеры, чаще всего это эпоксидные (стеклопластики на их основе способны к длительной эксплуатации при температурах до 20О^сС), фенолоформальдегидные (до 260°С), кремний- органические (до 370°С) и полиимидные (до 350°С) смолы, а также непредельные полиэфиры (до 200 °С). Связующие должны обладать высокой адгезией, теплостойкостью, химической стойкостью, малой усадкой, технологичностью.

В порошковых пластмассах, пресс-порошках наполнителями служат органические (древесная мука, целлюлоза) или минеральные (графит, тальк, кварц и др.) порошки. Эти пластмассы обладают химической стойкостью, теплостойкостью до 110°С, удовлетворительной прочностью , но низкой ударной вязкостью. Из них производят электроизоляционные детали, элементы несиловых конструкций. Пресс-порошки, созданные на основе эпоксидных смол, нашли широкое применение в инструментальном деле, производстве штампов и приспособлений, для устранения дефектов литья и др.

В волокнистых пластмассах, волокитах наполнитель представляет собой очесы хлопка. Волокниты по теплостойкости и механическим свойствам похожи на пресс-порошки, являются исходными материалами для изготовления шкивов, рукояток, фланцев и др. Асбоволокниты, содержащие в качестве наполнителя волокнистый асбест, более теплостойки (до 200°С), химически стойки к кислотам, обладают значительной ударопрочмостыо и высокими фрикционными свойствами. Асбоволокниты используются при создании тормозных устройств. Высокопрочные короткие стеклянные волокна используются как наполнители в стекловолокнитах марок АГ-4В или ДСВ. Стекловолокниты химически стойки, негорючи, предельная температура длительной работы 280 °С, имеют высокую прочность технологичны. Если длинные стеклянные волокна укладываются закономерно и отдельными прядями, то получаются ориентированные стекловолокниты марок АГ-4С, ВМ-1 и др., повышающие своп механические свойства в сравнении с обычными стекловолокнитами в 3...5 раз и более. Из стекловолокнитов делают высокоточные, любой конфигурации (с резьбой и со стальной арматурой) крепежные изделия и детали машин.

В сложных пластмассах применяются листовые наполнители.

Гетинаксы с бумажными наполнителями подразделяются на электротехнические и декоративные. Они химически стойкие и выдерживают максимальную температуру 150°С, прочность гетинаксов = 80... 100 МПа. Применяются для изготовления различных щитков и панелей, а также для облицовки помещений.

Текстолиту имеют наполнитель из хлопчатобумажных тканей, выпускаются марок ПТК, ПТ и др. Могут работать до температур 8О...125°С, прочность = 65...100 МПа, являются хорошими демпфирующими материалами. Используются в производстве зубчатых колес, вкладышей подшипников и др.

Д ревесно- слоистые пласт ики (ДСП) содержат наполнители в виде древесного шпона. Изделия из ДСП эксплуатируются до температур 140...200°С, прочность 130...300 МПа, бесшумные работе и долговечны. Из них выполняют подшипники, шкивы, детали швейных и текстильных машин, автомобилей, вагонов и др.

В асботекстолитах в качестве наполнителя используется асбестовая ткань. Это конструкционный, фрикционный и термоустойчивый материал, используется для тормозных устройств.

К слоистым пластмассам относят и стеклотекстолиты использующие стеклянные ткани. Стеклопластики способны к длительной эксплуатации при температурах 200...400°С, а кратковременно – до нескольких тысяч градусов. Специфика стеклопластиков выражается в способности при высоких температурах образовывать слой термостойкого кокса, замедляющего процесс деструкции материала и защищающего его. Стеклотекстолиты химически стойки, их прочность доходит до = 600 МПа, они имеют достаточную ударную вязкость и более высокую в сравнении с металлами работоспособность.

Недостатками этих материалов являются анизотропия и невысокий модуль упругости. Изделия из стеклопластиков разнообразны: корпуса лодок, судов; кузова автомашин и др.

8.4 Резиновые материалы, области их применения

Резиной называют продукт вулканизации смеси каучука с серой и другими добавками. Резины — химически стойкие материалы, обладающие газо- и водонепроницаемостью, высокой стойкостью к истиранию и хорошими электроизоляционными свойствами. Эти материалы имеют низкий модуль упругости являются малосжимаемыми; склонны к снижению работоспособности за счет воздействия теплоты, выделяющейся вследствие внутреннего трения при многократном нагружении изделия.

К резинам общего назначения относится натуральный каучук (НК) это аморфный полимер, но в нем может образовываться и кристаллическая фаза, приводящая к упрочнению НК. Растворяется в бензине, бензоле и других растворителях, образуя клеи. Температурный интервал использования – 7О...13О°С. К этой же группе принадлежат и резины марок СКВ, СКС и СКИ, обладающие свойствами, близкими к свойствам натурального каучука. Из резин общего назначения производят ремни, рукава, шины, изоляцию кабелей и другие резинотехнические изделия. Износостойкие резины получают на основе каучука СКУ. Из специальных резин изготовляют ремни, транспортные ленты, маслобензостойкие уплотнители, манжеты, диафрагмы, гибкие шланги и др.

На практике наряду с техническими соображениями вопрос использования неметаллических материалов решается и с точки зрения экономической эффективности.

Пластмассы обладают низкой плотностью и высоким коэффициентом использования материала. Это приводит к значительному снижению материалоемкости машин и уменьшению массы конструкций в 4...5 раз.

Применение пластмасс обеспечивает существенное сокращение производственного цикла, так как изготовление металлических деталей осуществляется за десятки операций механической обработки, а пластмассовых – часто за одну технологическую операцию по формообразованию. В связи с этим трудоемкость изготовления пластмассовых деталей уменьшается в 5...6 раз и более, а себестоимость продукции снижается в 2...3 раза.

9 Основные конструктивные и технологические характеристики изделия

9.1 Определение детали, размера и понятие о взаимозаменяемости

Продукцию машиностроительного предприятия (машины, их элементы или детали) называют изделиями. Изделиями также могут считаться и заготовки, подвергаемые дальнейшей механической обработке.

Деталь изготавливается из однородного материала без применения сборочных операций, она не имеет разъемных и неразъемных соединений и является первичным сборочным элементом машины. Каждая участвующая в сборке деталь имеет сопрягаемые и несопрягаемые поверхности.

Деталь имеет номинальный размер, относительно которого определяют предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений. Номинальные размеры находят расчетом на прочность и жесткость. Кроме того, эти размеры зависят от технологичности детали и рациональности геометрических форм.

Точный размер детали получить в производственных условиях невозможно из-за погрешностей, вносимых обработкой, и в процессе измерений. Поэтому рассматривается также действительный размер детали. Существуют также наибольший и наименьший предельные размеры детали. Действительный размер детали находится между этими размерами или равен одному из них.

По своему назначению размеры подразделяются на определяющие размеры и форму детали, координирующие, сборочные, монтажные и технологические.

Взаимозаменяемостью изделий называется возможность равноценной замены любого из множества изделий однотипным экземпляром.

Широкое применение нашла полная взаимозаменяемость, когда после изготовления размеры, форма и характеристики деталей и составных частей изделий не выходят из установленных пределов.

Может быть и неполная (ограниченная) взаимозаменяемость. В этом случае взаимозаменяемость осуществляется не по всем, а по части параметров.

9.2 Точность обработки и качество обработанной поверхности

Под точностью обработки понимают точность выполнения размеров, формы и взаиморасположения поверхностей. Точность выполнения размеров определяется отклонениями фактических размеров обработанной поверхности детали от ее конструктивных размеров, которые указываются в чертеже с соответствующими отклонениями (допусками), установленными ГОСТами.

Допуском размера называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями.

ГОСТы также определяют предельные отклонения формы обработанной поверхности (конусообразность, бочкообразность, корсетность и т.д.) и точность взаимного расположения поверхностей.

Под качеством поверхности детали понимают состояние ее поверхностного слоя как результат воздействии на него одного или нескольких последовательно применяемых технологических методов. Оно характеризуется шероховатостью, волнистостью и физико-механическими свойствами поверхностного слоя.

Шероховатостью поверхности называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине. По ГОСТу шероховатость характеризуется шестью параметрами, главный из них R_a — среднее арифметическое отклонение профиля, значения которого изменяются от 100 до 0,008 мкм.

Под волнистостью поверхности понимают совокупность периодически повторяющихся неровностей, у которых расстояния между смежными возвышенностями или впадинами превышают базовую длину.

К физико-механическим свойствам поверхностного слоя относят: твердость, структурные и фазовые составляющие; значение, знак и глубину распространения остаточных напряжений; деформацию кристаллической решетки материала; величину и глубину упрочнения.

10 Основы технологии термической обработки стали

10.1 Виды термической обработки

Термической обработкой называют процессы, связанные с нагревом и охлаждением металла, находящегося в твердом состоянии, с целью изменения структуры и свойств без изменения его химического состава. Основоположником теории процессов термической обработки является Д.К. Чернов, обнаруживший критические точки стали. Термическую обработку характеризуют основные параметры: нагрев до определенной температуры, выдержка при этой температуре, скорость нагрева и скорость охлаждения (рисунок 6.1).

В зависимости от температурных режимов термическая обработка подразделяется на следующие виды: отжиг, нормализация, закалка, отпуск, химико-термическая обработка (ХТО), термомеханическая обработка (ТМО).

10.2 Виды отжига. Нормализация стали

Отжиг заключается в нагреве стали выше критических температур выдержке при данной температуре и медленном охлаждении (обычно вместе с печью).

Цель отжига – устранить внутренние напряжения, измельчить зерно, придать стали пластичность перед последующей обработкой и привести структуру в равновесное состояние.

Конструкционные стали подвергаются полному отжигу нагреву до температуры на 30-50°С с последующим медленным охлаждением.

Нормализацией стали называется нагрев, выдержка и последующее охлаждение на воздухе (см. рис. 10.2)

После нормализации углеродистые стали имеют ту же структуру, что и после отжига.

Цель нормализации и сталей та же, что и полного отжига. Однако после нормализации твердость и прочность стали будут выше, чем при отжиге. Нормализация применяется для устранения крупнозернистой структуры, выравнивания механических свойств. В сталях нормализация устраняет цементитную сетку.

Нормализация – более дешевый и простой вид термической обработки, чем отжиг.

После отжига углеродистая сталь (0,4 %С) имеет следующие механические свойства; после нормализации

На машиностроительные заводы углеродистые стали поставляются в состоянии, обусловливающем относительно невысокую твердость, для того чтобы обеспечить хорошую обрабатываемость резанием.

Конструкционные стали поставляются в отожженном или нормализованном состоянии; инструментальные стали – после сфероидизирующего отжига.

10.3 Закалка и отпуск стали

После механической обработки изделие, как правило, подвергается упрочняющей термической обработке.

Наиболее распространенным видом упрочняющей термической обработки углеродистых сталей, содержащих углерода более 0,3%, является закалка с последующим отпуском.

Закалка – процесс нагрева стали с последующим быстрым охлаждением. Цель закалки – получение высокой твердости и заданных физико-механических свойств, Способность стали принимать закалку возрастает с увеличением содержания в ней углерода. При содержании углерода менее 0,2 % сталь практически не закаливается.

Скорость нагрева и время выдержки деталей зависят от размеров, массы деталей, их конфигурации, химического состава материала деталей, от типа нагревательных печей и нагревательных сред.

При закалке в качестве охлаждающей среды чаще всего используют воду, иногда с добавками солей, щелочей. Для увеличения охлаждающей способности применяют также масла, расплавленные соли и металлы. Для закалки существенное значение имеет скорость охлаждения в интервале температур. Этот интервал температур при закалке надо пройти быстро. Важное значение имеет скорость охлаждения и в интервале температур ЗОО...2ОО°С. В этом районе температур требуется медленное охлаждение, во избежание возникновения напряжений и закалочных трещин.

К основным дефектам закалки относятся: недогрев, перегрев, пережог, обезуглероживание, коробление, трещины и др.

Если нагрев стали был ниже критической точки, то говорят о закалке с недогревом. Этот дефект исправимый, для чего сталь подвергают отжигу, а затем проводят закалку в соответствии с технологическими рекомендациями.

Перегрев имеет место тогда, когда сталь нагревают до температуры, намного превышающей критическую. Перегрев также можно исправить отжигом с последующей закалкой.

Пережог стали может иметь место при значительном перегреве стали перед закалкой. При этом сталь становится очень хрупкой. Этот дефект неисправимый (брак). Обезуглероживание и окисление поверхности происходит при нагреве пламенных или электрических печах без контролируемых атмосфер. Чтобы избежать этих дефектов, надо нагрев вести в специальных печах с защитной (контролируемой) атмосферой, нейтральной по отношению к стали.

Закалка стали сопровождается увеличением ее объема, что приводит к значительным внутренним напряжениям, которые являются причиной образования трещин и коробления. Трещины являются неисправимым дефектом, а коробления можно устранить последующей рихтовкой или правкой. По указанным выше причинам закаленные изделия и инструмент подвергают отпуску.

Отпуском называют нагрев стали с выдержкой при данной температуре и последующим охлаждением с заданной скоростью (обычно охлаждают на воздухе). Цель отпуска – уменьшение закалочных напряжений, снижение твердости и получение необходимых механических свойств.

В зависимости от температуры нагрева различают три вида отпуска.

Низкий отпуск производится при 120... 150 °С. Его применяют после закалки инструментов, цементованных и цианированных изделий, а также после поверхностной закалки. При низком отпуске уменьшаются остаточные закалочные напряжения, твердость практически не снижается.

Средний отпуск происходит при нагреве до температур 35О...45О°С. При этом снижается твердость. Средний отпуск рекомендуется для пружин и рессор.

Высокий отпуск производится при температуре 5ОО...65О°С. Применяют в машиностроении для изделий из конструкционной стали с целью обеспечения достаточной прочности, вязкости и пластичности. Сочетание закалки с высоким отпуском называется улучшением. Эту операцию применяют для ср.еднеуглеродистых сталей (0,35...0,6 %С).

Для повышения твердости, предела выносливости и износостойкости детали машин подвергают поверхностному упрочнению. Обычно для этих целей применяют поверхностную закалку – газопламенную закалку, закалку с индукционным нагревом токами высокой частоты и другие виды поверхностного упрочнения. При таком виде обработки сердцевина изделия остается вязкой и воспринимает ударные нагрузки.

В последнее время также применяется поверхностная обработка с использованием нагрева лазером.

Под закаливаемостью понимают способность стали приобретать высокую твердость после закалки. Закаливаемость зависит от содержания углерода в стали: чем больше углерода, тем выше твердость.

Прокаливаемость – способность стали закаливаться на определенную глубину. Прокаливаемость зависит от химического состава стали, размеров детали и условий охлаждения. Чем больше устойчивость переохлажденного аустенита, тем больше прокаливаемость. Характеристикой прокаливаемое™ является критический диаметр, т. е. максимальный диаметр цилиндрического прутка, который прокаливается полностью в охлаждающей среде. Так, например, для углеродистых сталей при закалке в воде критический диаметр составляет 10... 20 мм. Легированные стали при закалке в масле в зависимости от степени легирования могут прокаливаться в сечении до 250...300 мм.

10.4 Термомеханическая обработка стали

Термомеханическая обработка (ТМО) является сравнительно новым методом обработки, позволяющим повысить механические свойства металлических материалов. ТМО – это совокупность операций пластической деформации и термической обработки, совмещенных в одном технологическом процессе, который включает нагрев, пластическое деформирование и охлаждение. Термомеханическое воздействие приводит к получению структурного состояния, которое обеспечивает повышение механических свойств.

Оптимальное сочетание пластической деформации и фазовых превращений приводит к повышению плотности и более правильному расположению несовершенств кристаллической решетки металла.

Различают два основных вида ТМО: высокотемпературную термомеханическую обработку (ВТМО) и низкотемпературную термомеханическую обработку (НТМО). При ВТМО деформация производится при температуре выше температуры рекристаллизации (при этом сталь имеет аустенитную структуру). Степень деформации 20......30%. Во избежание рекристаллизации вслед за деформацией незамедлительно производится закалка (1150°С) с последующим низкотемпературным отпуском (100… …200 °С).

НТМО применяется только для легированных сталей, обладающих значительной устойчивостью переохлажденного аустенита. При НТМО деформация производится ниже температуры рекристаллизации (400...600°С), степень деформации 75...95%. Закалку производят сразу после деформации, а затем следует низкотемпературный отпуск (100...200°С).

Недостатками НТМО являются, во-первых, необходимость использования мощного оборудования для деформирования, во-вторых, стали после НТМО имеют невысокую сопротивляемость хрупкому разрушению.

Если при обычной термической обработке сталь имеет временное сопротивление при растяжении 2000...2200 МПа, то после ТМО оно достигает 2200...3000 МПа, при этом пластичность увеличивается в два раза (удлинение с 3...4 % повышается до 6...8 %).

10.5 Химико-термическая обработка стали

Химико-термической обработкой (ХТО) называется процесс поверхностного насыщения стали различными элементами с целью придания ей соответствующих свойств. Она отличается от других видов термической обработки тем, что при этой обработке кроме структурных изменений происходят изменения состава и строения поверхности за счет диффузии в нее элементов в атомарном состоянии из внешней среды при высоких температурах. Основная цель – упрочнение поверхности деталей, повышение твердости, износостойкости, усталостной прочности и т. п. и повышение стойкости против воздействия агрессивных сред. К процессам химико-термической обработки относятся цементация, азотирование, цианирование, алитирование, хромирование, силицирование, борирование и др.

Рассмотрим кратко некоторые виды химико-термической обработки.

Цементацией называется процесс насыщения поверхности изделия углеродом. Цель цементации – придание поверхности твердости при сохранении мягкой сердцевины. Обычно цементации подвергают детали из низкоуглеродистой стали, содержащей не более 0,25 % С (сталь марок 10, 15, 20, А12, 15Х, 25ХГМ и др.), работающие в условиях переменных ударных нагрузок и подвергающиеся износу, например зубья автомобильных зубчатых колес, шестерни, втулки, поршневые пальцы и т. д. Температура цементация 9ОО...97О°С. Толщина цементованного слоя от 0,1 до 3...4 мм.

В поверхностном слое содержание углерода составляет 0,8... 1,0%. При более высоком содержании углерода появляется охрупчивание цементованного слоя вследствие наличия свободного цементита. Концентрация углерода уменьшается по мере удаления от поверхности в глубину металла. Цементацию проводят в твердых, жидких и газообразных средах, называемых карбюризаторами. В качестве твердого карбюризатора применяют древесный уголь в смеси с другими компонентами.

Азотированием называют процесс насыщения стали азотом. Цель азотирования – придать поверхности высокую твердость, износостойкость, устойчивость против коррозии и усталостную прочность. Процесс заключается в воздействии на сталь аммиака (газовое азотирование) при температуре 5ОО...6ОО°С. Образовавшийся свободный азот, находящийся в атомарном состоянии, воздействует на сталь и образует с элементами, входящими в ее состав (Сг, Fe, A1 и др.), различные нитриды, обладающие высокой твердостью (до HRC 70). Азотированный слой сохраняет свою твердость до 400...600°С, в то время как твердость цементированного слоя с мартен-ситной структурой сохраняется лишь до 2ОО...25О°С. Толщина азотированного слоя 0,25...0,75 мм.

Азотирование железа и углеродистой стали не приводит к значительному повышению твердости. Поэтому азотированию подвергают легированные стали, например 35ХМЮА, 18ХГТ, 40ХНМА, 38Х2МЮА и др.

Достоинством процесса азотирования по сравнению с цементацией является незначительное изменение размеров и отсутствие коробления вследствие низкой температуры нагрева. Азотированные поверхности имеют большую химическую стойкость на воздухе, а также в пресной и соленой воде. Отрицательные стороны этого процесса заключаются в необходимости применения специальных сталей и значительной длительности процесса.