Статья: Выбор стали и способа ее упрочнения для упругих элементов, работающих в агрессивных средах

Агрессивные среды

В зависимости от скорости коррозии агрессивные среды делятся на:

1. Весьма агрессивные - 10 миллиметров в год.
2. Сильно агрессивные - от 1 до 10 миллиметров в год.
3. Агрессивные - от 0,1 до 1 миллиметра в год.
4. Умеренно агрессивные - от 0,01 до 0,1 миллиметра в год.
5. Малоагрессивные - 0,001 до 0,01 миллиметра в год.
6. Неагрессивные - менее 0,001 миллиметра в год.

Способы упрочнения стали

Большинство деталей из стали работает в условиях кавитации, изнашивания, коррозии, циклических нагрузок, высоких температур и т.п. Поэтому они подвергаются дополнительной обработке, цель которой их упрочнение. Способы увеличения прочности деталей из стали классифицируются следующим образом:

1. Термическая обработка. К данным способам упрочнения относятся закалка (поверхностная, объемная и объемно-поверхностная), рекристаллизация.
2. Механические способы. К данным способам упрочнения относятся алмазное выглаживание, обкатывание, старение и чеканка.
3. Химико-термические способы. К данным способам упрочнения относятся нитроцементация, цементация, цианирование, азотирование, легирование и диффузионное насыщение металлами (никелирование, алитирование, хромирование, силицирование и борирование).
4. Газотермическое напыление. К данным способам упрочнения относятся высокоскоростное газопламенное, плазменное, детонационное, газопламенное напыление, а также электродуговая металлизация.
5. Наплавка. К данным способам упрочнения относятся плазменная, газопорошковая, вибродуговая наплавка, а также наплавка самозащитными проволоками и наплавка под флюсом.
6. PVD-процесс. Данный способ заключается в напылении тонких пленок в вакууме.
7. Комбинированные способы. К данным способам упрочнения относятся способы, состоящие из нескольких традиционных методов упрочнения стали.

Выбор стали и способа ее упрочнения для упругих элементов, работающих в агрессивных средах

Процесс выбора стали и способа ее упрочнения для упругих элементов, которые работают в агрессивных средах, можно разделить на следующие основные этапы:

1. Анализ условий эксплуатации элементов.
2. Изучение возможных причин повреждения и разрушения детали в процессе эксплуатации.
3. Изучение и анализ эксплуатационных требований к детали.
4. Выбор видов стали конкретного функционального назначения с обоснованием.
5. Изучение влияния химического состава среды эксплуатации на свойства стали.
6. Изучение технологических требований.
7. Изучение экономических требований.
8. Выбор конкретной марки стали из предложенных.
9. Выбор способа упрочняющей обработки.

Чтобы ограничить упругую деформацию материал должен обладать высоким модулем упругости (сдвига), который является критерием его жесткости. Именно данный критерий, а не прочность определяет размеры корпусов редукторов, станин станков и прочих элементов, от которых требуется сохранение точных формы и размеров. Но, при этом судить о надежности работы элемента только по расчетам нельзя. Необходимо проводить испытания деталей на специальных стендах или в процессе эксплуатации. Имея данные о прочности элемента, можно установить комплекс параметров, находящихся в наибольшей корреляции с эксплуатационными свойствами детали, в том числе и упругих.

Технологические требования к стали и способам ее упрочнения заключаются в следующем. Готовый элемент должен соответствовать минимальной трудоемкости ее производства. Она должна обладать хорошей обрабатываемостью давлением и резанием, таким образом особое значение приобретает выбор способа предварительной обработки заготовок, определяемый с учетом последующих способов упрочнения. В большинстве случаев предварительное упрочнение - термическая обработка. Она осуществляется в заготовительных цехах. Экономические требования заключаются в следующем. Марка стали должна быть максимально возможно дешевой, с учетом всех затрат - стоимость стали и изготовление детали.

Для осуществления упрочняющей обработки упругого элемента из стали на каждую деталь составляется специальная технологическая карта, на которой указывается марка стали, способ упрочняющей обработки, а также информация о применяемых оборудовании, приспособлениях и методы контроля качества.