Химико-термическая обработка стали

Химико-термическая обработка – это обработка стали с изменением структуры и химического состава в поверхност­ных слоях, с целью повышения твердости, износостойкости, прочности и коррозионной стойкости.

Виды химико-термической обработки – цементация, азотирование, цианирование, нитроцементация, хромирование, силицирование, алитирование, борирование, цинкование.

Цементация – насыщение поверхностного слоя углеродом до 0,9-1,1% на глубину 0,1-0,2 мм (9-10 мм) при температуре 700-800°С и времени от 1-2 до 20 часов, в твердых карбюриза­торах и в 2-3 раза более короткое время в газовых или жидких карбюризаторах.

После охлаждения с упаковкой или без нее выполняют отжиг или нормализацию, или закалку с низким отпуском.

Азотирование – насыщение поверхностного слоя азотом с образованием нитридов в результате длительного нагрева (до 60-70 часов для слоя 0,3-0,4 мм) при температуре 500-530°С с последующим медленным охлаждением (200-300° в час).

Азотированне применимо для легированных сталей, со­держащих хром, молибден, алюминий.

Для углеродистых сталей азотировать не годится, в связи с отслаиванием верхнего слоя.

Азотирование повышает твердость в 1,5 раза но сравнению с цементацией, не требует последующей закалки, но процесс этот длительный и требующий высокой культуры.

Сталь 38ХМЮА – до HRS>70.

Цианирование – насыщение азотом и углеродом на глуби­ну 0,1-0,3 мм при температуре 820-850°С в ваннах с цианис­тыми солями с выдержкой от 10 до 60 минут.

Цианирование имеет большой недостаток – процесс ядо­витый и требует дорогостоящих цианистых солей.

Нитроцементация или газовое цианирование в смесях ам­миака и цементирующего газа при температуре 550-900°С дает более высокую твердость и износостойкость, чем цементация, но процесс длительный, сложный и возможно образование дефектных структур.

Алитирование – алюминирование деталей типа клапанов двигателей внутреннего сгорания.

Хромирование – насыщение хромом при температуре 900-1100°С для деталей, работающих на износ в агрессивных сре­дах.

Цинкование – для повышения коррозионной стойкости и атмосфере. В зависимости от толщины слоя цинка цинкование выполняют по-разному.

Погружением в расплав цинка при температуре 440-480°С с выдержкой в течение 15-25 секунд для получения слоя 0,02-0,03мм.

Возможно цинкование в порошке цинка при температуре 350-450°С в течение 1-10 часов для получения слоя 0,03-0,06 мм.

Цинкование в парах цинка и водорода в печи при темпе­ратуре 700-1000°С для слоя от 0,15-0,2 мми более.

Цинкование гальваническим способом в отличие от хими­ко-термического способа цинкования, при котором происхо­дит диффузное насыщение цинком поверхностного слоя – менее коррозионностойкое и прочное.

При гальваническом цинковании происходит наводораживание и связанное с ним охрупчивание основного металла, особенно у деталей из сталей высокой прочности. Толщина слоя от 0,01 до 0,06 (0,1) мм, для резьбы толщина слоя цинка не более 0,01 мм.

Кадмиевое покрытие – по своим защитным свойствам близ­ко к цинковому. Рекомендуется для резьбовых соединений. Имеет более прочное сцепление с основным металлом, чем у цинка. Хорошо выдерживает развальцовку, запрессовку, штам­повку, свинчивание.

Толщина слоя кадмия от 0,003 до 0,015 мм. При электро­химическом кадмировании происходит наводораживание и охрупчиваиие сталей.

Металлизация (распылением) цинком, кадмием, алюмини­ем, бронзой для защиты от коррозии и для декоративных це­лей при простоте технологии и оборудования и мест недостат­ки в виде значительной пористости, невысокой прочности сцепления с основным металлом, большие потери напыляе­мого металла. Толщина слоя за один проход — от 0,04 до 0,08 мм.