ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Химико-термическая обработка стали из "Металловедение " При химико-термической обработке происходит изменение химического состава и структуры поверхностных слоев детали под воздействием внешней среды и температуры. [c.149] Обычно при химико-термической обработке деталь помещают в среду, богатую элементом, который диффундирует в металл. [c.149] Активные атомы из диссоциированных молекул растворяются в поверхностном слое. Этот второй процесс называется адсорбцией. Проникновение насыщенного элемента вглубь — диффузия — характеризует третий процесс. Чтобы диффузия протекала с приемлемой для производства скоростью, необходимо образование твердого раствора диффундирующего элемента в обрабатываемом металле. Общая скорость нарастания глубины слоя с измененным химическим составом определяется скоростью самого медленного из трех перечисленных процессов. С повышением температуры все три процесса ускоряются, и темп роста слоя с измененным химическим составом увеличивается. [c.150] Виды химико-термической обработки классифицируют по элементам, которыми насыщается поверхностный слой. Например, насыщение поверхностного слоя углеродом называется цементацией, азотом — азотированием, алюминием — алитированием и т. д. [c.150] Цементация. В результате цементации получается твердый и износостойкий поверхностный слой при сохранении мягкой и вязкой сердцевины, повышается предел усталости стали. Цементации часто подвергают шестерни редукторов шаровых барабанных мельниц, которые служат для разлома угля, сжигаемого в паровых котлах. Цементация — наиболее распространенный вид химико-термической обработки. [c.150] Цементации подвергают углеродистые и легированные стали, содержащие от 0,1 до 0,25% углерода. Наблюдается тенденция к увеличению содержания углерода в цементируемых сталях до 0,35% с целью получения более высоких механических свойств в сердцевине деталей. [c.150] Цементируемые стали должны хорошо обрабатываться резанием, быть наследственно мелкозернистыми, чтобы в процессе цементации не происходил рост зерна, и мало деформироваться при закалке. В цементованном слое не должно быть много остаточного аустенита, снижающего твердость и ухудшающего износостойкость. [c.150] Процесс цементации можно осуществлять в твердом или газообразном карбюризаторах. [c.150] В качестве твердого карбюризатора применяют смесь березового угля и углекислых солей (ВаСОз, ЫаСОд и др.). Кусочки угля для интенсивного протекания процесса должны быть размером от 3,5 до 10 мм. Обычно применяют смесь, состоящую из свежего (20—35%) и отработанного карбюризатора (80—65%). [c.150] Процессы разложения закиси углерода на поверхности детали и переход углерода в аустенит повторяются. Таким образом, закись углерода переносит углерод от карбюризатора к поверхности цементируемой детали. [c.151] Затем углекислый газ в объеме карбюризатора восстанавливается до закиси. Процесс ускоряется. [c.151] Длительность цементации определяется требуемой толщиной цементованного слоя. Обычно вместе с нагревом она составляет 8—12 ч. [c.151] Охлаждение ящиков после цементации целесообразно проводить на воздухе (освобождается горячая печь для следующей партии цементуемых деталей). [c.151] После цементации для получения высокой твердости цементованного слоя проводят закалку. Температура закалки 780—810° С. Такая температура является оптимальной для стали, содержащей 0,75—0,85% С (обычное содержание углерода в цементованном слое). Малоуглеродистая сердцевина детали не воспринимает закалку. Структура сердцевины феррит и перлит. Чтобы предотвратить скалывание цементованного закаленного слоя при больших контактных напряжениях и ударах, необходим низкий отпуск. [c.151] Газовую цементацию проводят в газовом карбюризаторе, содержащем метан и закись углерода. [c.152] Газовый карбюризатор получают в результате высокотемпературного разложения нефтепродуктов (часто используют керосин) без доступа воздуха или с весьма ограниченным доступом. Процесс разложения называется пиролизом. В пиролизной установке, кроме газов, выделяются смолы и сажа. Газовый карбюризатор применяют для цементации в печах с принудительной циркуляцией газов. [c.152] Для получения газового карбюризатора может быть также использован бензол, пиробензол и природный газ, сжигаемый с недостатком воздуха. [c.152] На поверхности детали закись углерода и метан разлагаются, отдавая свой углерод аустениту. [c.152] Нагрев в газовом карбюризаторе и процесс насыщения поверхностного слоя протекают более эффективно, чем в твердом. Длительность процесса в целом сокращается в 2—2,5 раза. Цементация в газовом карбюризаторе выгодна в крупносерийном и массовом производстве, например в автомобильной промышленности. Иногда ее проводят с индукционным нагревом цементуемых деталей токами высокой частоты. [c.152] Вернуться к основной статье