Конспект урока по материаловедению на тему: Химико-термическая обработка

Тема: «Химико-термическая обработка»

Тип урока: комбинированный

Цели урока:

Образовательная - изучить основные виды химико-термической обработки: поверхностное упрочнение, цементация, азотирование, цианирование, диффузная металлизация.

Развивающая - способствовать развитию речи, мышления, логики, памяти, кругозора.

Воспитательная - воспитывать нравственные качества, патриотизм, любовь к профессии.

Методы обучения: объяснительно-иллюстрационные (рассказ, беседа)

Методические приёмы:

- логические;

- технические;

- организационные.

Межпредметные связи: химия

Ход урока:

1. Оргмомент (приветствие, проверка присутствующих, готовность рабочих мест)

2. Вводное слово преподавателя

3. Проверка домашнего задания, актуализация опорных знаний (устный опрос)

4. Изучение нового материала

Химико-термическая обработка - производится для изменения химического состава структуры и свойств поверхностного слоя изделия. Производится путём нагрева в химически активной среде.

Химико-термическая обработка по назначению подразделяется на две группы:

• химико-термическая обработка, предназначенная для повышения износостойкости и поверхностной твердости рабочих поверхностей деталей. К ней относятся цементация, азотирование, нитроцементация и диффузионная металлизация;

• химико-термическая обработка, применяемая для получения высоких антифрикционных свойств. Химический элемент, насыщающий поверхность деталей, предотвращает задиры и слипаемость трущихся поверхностей. К этому виду относятся сульфидирование, свинцевание, и др.

Химико-термическая обработка используется для увеличения твердости, износостойкости, коррозионной и усталостной стойкости, а также для декоративной отделки.

Процессы химико-термической обработки состоят из трех стадий: диссоциации, адсорбции и диффузии.

Диссоциация - это выделение атомов химических элементов (металлов и неметаллов), способных растворяться в металлах (сплавах) деталей методом диффузии. Этот процесс протекает в газовой среде.

Адсорбция - это контактирование выделенных атомов химических элементов (металлов и неметаллов) с поверхностями деталей и образование химической связи с атомами металла деталей.

Диффузия - это процесс проникновения насыщающего элемента в атомные решетки металла деталей.

Поверхностное упрочнение. В процессе работы деталей машин механизмов и инструмента рабочие (трущиеся) поверхности деталей и инструмента изнашиваются и требуют перезаточки или полной замены. Изнашивание рабочих поверхностей даже на небольшую глубину может привести к серьезным последствиям. С целью придания рабочим поверхностям высокой износостойкости, надежности и долговечности применяются различные технологические приемы упрочнения этих поверхностей.

Существуют следующие виды покрытий:

. однокомпонентные покрытия - насыщение поверхностей одним каким-либо химическим элементом (металлом или неметаллом): углеродом, азотом, хромом, танталом, марганцем и др.;

. двухкомпонентные покрытия - насыщение поверхностей двумя химическими элементами (металлом и неметаллом): углерод + хром, углерод + бор, углерод + азот, углерод + марганец, углерод + сера и др.;

• многокомпонентные покрытия: углерод + хром + азот, углерод + бор + азот, углерод + фосфор + азот, хром + аммоний + кремний и др.

Цементация.

Цементацией называется химико-термическая операция, в процессе которой производят насыщение поверхностного слоя деталей углеродом. Цементацию проводят с целью получения высокой твердости, износостойкости поверхности деталей при высокой ударной вязкости сердцевины.

Дефекты:

а) разъедание поверхностного слоя солями сернокислого бария;

б) пониженная массовая доля С;

в) обезуглероживание;

г) неравномерная глубина цементированного слоя;

д) перенасыщение С;

е) внутреннее окисление.

Азотирование

Азотированием - называется процесс химико-термической обработки, при которой поверхности деталей насыщаются азотом. Цель - получение высокой твёрдости, износостойкости, коррозионной стойкости. Процесс проводят в среде аммиака при Т=500-600 С до 90 ч.

Цианирование и нитроцементация

Цианирование - это процесс насыщения поверхности деталей С и N одновременно. Цель - повышение прочности, твёрдости, износостойкости.

Преимущества:

• возможность подвергать обработке детали сложной формы;

• малую длительность процесса;

• отсутствие деформации и коробления.

Различают жидкостное и газовое цианирование (нитроцементация)

Диффузная металлизация

Процесс насыщения поверхностного слоя деталей методом диффузии при высокой Т различными металлами.. Она может осуществляться в твёрдом, жидком и газовом металлизаторах.

Твёрдые - это порошковые смеси, состоящие из ферросплавов.

Жидкие - это расплавленные металлы, цинк, алюминий.

Газовые - летучие хлористые соединения металлов, хрома, кремния.

Виды:

1. Алитирование - насыщение поверхностного слоя алюминием, при Т=700-1100С, образуется плёнка оксида алюминия, она имеет высокую коррозионную стойкость, окалиностойкость.

2. хромирование -насыщение поверхностного слоя хромом, для повышения ударной вязкости, стойкости против коррозии.

3.Борирование

4. Титанирование

5. Вольфрамирование.

5. Закрепление пройденного материала

Вопросы

1. Что такое химико-термическая обработка?

2. Какова цель цементации?

3. Дефекты цементации?

4. Виды диффузно металлизации?

6. Итог урока

7. Домашнее задание

О.С. Моряков Материаловедение: - М.: Издательский центр «Академия», 2021.-288. стр.

Основы материаловедения под ред. В.Н. Заплатина.- М.: Издательский центр «Академия», 2010.-256 с.стр 136-144