Стали применяемые для цементации

Виды химико-термической обработки

Стадии процесса ХТО

1) Выделение диффундирующего элемента в атомарном состоянии в результате реакции во внешней среде.

2) Контактирование атомов насыщающего элемента с поверхностью стали и проникновение их в решетку железа (абсорция).

3)Диффузия атомов насыщающего элемента вглубь металла.

Факторы влияющие на глубину проникновения насыщающего элемента в сталь:

1) температура

2) продолжительность процесса

3) концентрация диффундирующего элемента

I)Цементация – насыщение поверхностного слоя стали углеродом для повышения ее твердости, износостойкости, а также предела выносливости.

Цементацию проводят при температуре 910-950⁰С.

Виды цементации:

а) Цементация твердым карбюризатором о существляется в ящиках, где детали пересыпают древесным углем с добавление BaCO₃ или Na₂CO_3, ящики герметично закрывают и выдерживают в печи при температуре 910-930⁰С в течении 5,5-8,5часов. После цементации ящики охлаждают на воздухе до 400-500⁰С, а затем вскрывают.

б) Газовая цементация о существляется в печах в атмосфере природного газа, газообразного керосина или бензола при температуре 930-950⁰С в течении 3-12 часов.

1) Низкоуглеродистые стали, содержащие 0,1-0,18%С (15Х, 15ХН, 12ХН3А) применяют для мелких деталей.

2) Среднеуглеродистые стали, содержащие 0,2-0,3%С (20Х, 20ХН, 20ХГНР) применяют для крупных деталей.

Концентрация углерода после цементации уменьшается от поверхности к сердцевине, в результате чего высокая твердость поверхности сочетается с высокой вязкостью сердцевины, что позволяет таким изделием работать при поверхностном износе и ударных нагрузках.

II) Азотирование – этопроцесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом при нагреве ее в аммиаке. Азотирование очень сильно повышает твердость поверхностного слоя, его износостойкость, предел выносливости и сопротивление коррозии в таких средах, как воздух, вода, пар и т. д. Твердость азотированного слоя заметно выше, чем цементированной стали, и сохраняется при нагреве до высоких температур (600—650° С), тогда как твердость цементованного слоя, имеющего мартенситную структуру, сохраняется только до 200—225° С.

Азотирование широко применяется для зубчатых колес, ци­линдров мощных двигателей, многих деталей станков и других изделий.

Азотированию подвергают среднеуглеродистые леги­рованные стали, содержащие Cr, W, Mo, V, которые приобретают особо высокую твердость и износостойкость.

Если главными требованиями, предъявляемыми к азотирован­ному слою, являются высокие твердость и износостойкость, то применяют сталь 38Х2МЮА (0,35—0,4-2% С; 1,35—1,65% Сг, 0,7—1,10% А1 и 0,15—0,25% Мо). Присутствие алюминия сов­местно с хромом и молибденом позволяет значительно повысить твердость азотированного слоя (до НV 1200). Кроме того, молибден устраняет отпускную хрупкость в стали.

В настоящее время для азотирования широко применяют и другие конструкционные легированные стали.