Упрочнение поверхности стальных изделий

Большинство деталей машин выполняют работу в условиях циклических нагрузок, коррозии, изнашивания, под воздействием высоких или слишком низких температур. В этом случае основные концентраторы напряжения возникают в поверхностных слоях металла, что оказывает негативное влияние на срок службы детали. С целью повышения прочности, а соответственно, и долговечности, выполняют упрочнение поверхности стальных изделий.

В современном машиностроении существуют следующие виды упрочнения поверхностей:

1.  Химико-термическая обработка металлов

Суть метода заключается в нагреве и выдержке при высоких температурах материалов в химически активных средах. Различают следующие процессы ХТО:

а) цементация;
б) нитроцементация;
в) азотирование;
г) цианирование;
д) диффузионное насыщение металлами:
— алитирование;
— хромирование;
— никелирование;
— силицирование;
— борирование.

2.  Термическая

Заключается в нагреве изделия до заданной температуры, выдержки при этой же температуре и охлаждении с определенной скоростью. При этом химический состав стали и форма изделия остаются неизменными, а нужная прочность поверхности достигается за счет изменения структуры металла или сплава.

3.  Механическая

Упрочнение поверхности стальных изделий с помощью пластических деформаций или наклеп, разновидностями которых является дробеструйная обработка и обработка роликами.

4.  Нанесение антифрикционных покрытий

Твердые антифрикционные покрытия (латунь, баббит, бронза, железографит) наносят на трущиеся поверхности (например, подшипники скольжения).

5.  Газотермическое напыление

С помощью нагрева исходного материала и переноса газовым или плазменным потоком на поверхность изделия наносится слой металла или сплава с необходимыми свойствами. При этом сама деталь не нагревается более 100°С.

6.  Холодное газодинамическое напыление

При соударении металлических частиц, температура которых гораздо меньше температуры плавления, с поверхностью изделия формируется прочное металлическое покрытие. Различают два вида ХГН: высокого и низкого давления.

7.  Наплавка

Слой металла или сплава наносят на обрабатываемую поверхность с помощью сварки плавлением.

8.  PVD-процесс

Прочность покрытия достигается за счет напыления тонких пленок в вакууме путем конденсации пара наносимого материала.

9.  Комбинированные

Для приобретения изделием необходимой прочности применяют одновременно химико-термические и механические методы или термические и механические.