Диффузионная металлизация

Нитроцементация, Цианирование

Это процесс совместного насыщения поверхности стальных деталей азотом и углеродом.

Цель – повышение износостойкости, предела выносливости при изгибе, твердости и коррозионной стойкости.

Нитроцементация – это процесс насыщения поверхностного слоя одновременно углеродом и азотом в газовой среде азота 40 %, водорода 40 % и оксида углерода 20 % при температуре 850-870°С (что почти на 100°С ниже, чем при цементации) в течение 4…10 часов. После нитроцементации осуществляют закалку (после подстуживания до 800-825°С) и низкий отпуск. После закалки и низкого отпуска (160-180°С) структура слоя состоит из мелкокристаллического мартенсита, остаточного аустенита и небольшого количества дисперсных включений карбонитридов. При этом твердость поверхностного слоя составляет 58-60 HRC и толщина слоя достигает 0,2-0,8 мм.

Цианирование – это процесс насыщения поверхностного слоя одновременно углеродом и азотом в расплавленных цианистых солях.

В зависимости от температуры процесса различают высокотемпературное (850-950°С) и низкотемпературное (500-600°С) цианирование. Чем выше температура цианирования, тем меньше насыщение поверхностного слоя азотом и больше углеродом. Совместная диффузия углерода и азота протекает быстрее, чем диффузия каждого из этих элементов в отдельности.

После высокотемпературного цианирования на глубину 0.6-1.8 мм в течение 3-10 часов детали подвергают закалке и низкому отпуску, твердость 59-62 HRC. После низкотемпературного цианирования отпуск не производится. При этом достигается глубина цианированного слоя 0.01-0.04 мм с твердостью 1000HV.

Существенный недостаток цианирования – ядовитость цианистых солей, что требует принятия специальных мер по охране труда и окружающей среды и, как следствие, более высокая стоимость процесса. В связи с этим разработаны низкотемпературные процессы насыщения углеродом и азотом из расплавов нетоксичных солей – цианатов и карбонатов.

Диффузионной металлизацией называется процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стали различными металлами.

Детали, поверхность которых насыщена алюминием, хромом, кремнием, бором приобретает ряд ценных свойств, например, жаростойкость (или окалиностойкость – это способность материала сопротивляться химическому действию окружающей газовой среды при высоких температурах), коррозионную стойкость, повышенную износостойкость и твердость.

Металлизация бывает твердая, жидкостная и газовая. При твердой металлизации используют ферросплавы с добавлением хлористого аммиака (0,5-5,0 %). При жидкостной металлизации стальную деталь погружают в расплав металла. При газовой металлизации насыщение происходит с помощью летучих соединений хлора с металлом AlCl₃, CrCl₃, SiCl₄, которые при температуре 100-1100°С вступают в обменную реакцию с железом с образованием диффундирующего элемента в активном состоянии.