ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Химико-термическая обработка стали из "Металловедение " При химико-термической обработке происходит изменение химического состава и структуры поверхностных слоев под воздействием внешней среды и температуры. [c.152] Обычно при химико-термической обработке деталь помещают в среду, богатую элементом, который диффундирует в металл. [c.152] В случае газовой среды (наиболее частный случай) при такой обработке происходят три элементарных процесса диссоциация, адсорбция и диффузия. Диссоциация — распад молекул с образованием свободных атомов. Процент распавшихся молекул по отношению к общему количеству их называется степенью диссоциации. Она увеличивается с ростом температуры. [c.152] Активные атомы из диссоциированных молекул растворяются в поверхностном слое. Этот второй процесс называется адсорбцией. Проникновение насыщающего 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 увеличением температуры все три процесса ускоряются, и темп роста слоя с измененным химическим составом увеличивается. [c.152] Цементация. В результате процесса цементации получается твердый и износоустойчивый поверхностный слой при сохранении мягкой и вязкой сердцевины, повышается предел усталости стали. Цементации часто подвергают шестерни редукторов шаровых барабанных мельниц, которые служат для размола угля. [c.153] Цементации подвергают углеродистые и легированные стали, содержащие от 0,1 до 0,25% углерода. В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению содержания углерода в цементуемых сталях до 0,35% с целью получения более высоких механических свойств в сердцевине деталей. [c.153] Цементуемые 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.153] Процесс цементации можно осуществлять в твердом или газообразном карбюризаторах. [c.153] В качестве твердого карбюризатора применяют смесь березового угля и углекислых солей (ВаСОз, ЙаСОз 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.153] Процесс разложения закиси углерода на поверхности детали и переход углерода в аустенит повторяются. Таким образом, закись углерода переносит углерод от карбюризатора к поверхности цементуемой детали. [c.154] Затем углекислый газ в объеме карбюризатора восстанавливается до закиси. Процесс ускоряется. [c.154] Длительность процесса цементации определяется требуемой толщиной цементованного слоя. Обычно вместе с нагревом она составляет 8—12 ч. [c.154] Охлаждение ящиков после цементации целесообразно проводить на воздухе (освобождается горячая печь для следующей партии цементуемых деталей). [c.154] 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% углерода (обычное содержание углерода в цементованном слое). Малоуглеродистая сердцевина не воспринимает закалку и она имеет структуру феррита с перлитом. Чтобы предотвратить скалывание цементованного закаленного слоя при больших контактных напряжениях и ударах, необходим низкий отпуск. [c.154] Газовую цементацию проводят при помощи нагрева и выдержки в среде газового карбюризатора, содержащего метан (СН4) и закись углерода. [c.155] 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.155] Для получения газового карбюризатора может быть также использован бензол, пиробензол и природный газ, сжигаемый с недостатком воздуха. [c.155] На поверхности детали закись углерода и метан разлагаются, отдавая свой углерод аустениту. [c.155] 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.155] Режимы термической обработки после цементации в газовом карбюризаторе такие же, как после цементации в твердом карбюризаторе. [c.155] Вернуться к основной статье