Цианирование

Цианирование сталей заключается в поверхностном насыщении сталь­ных изделий одновременно углеродом и азотом из расплавленных цианистых солей NaCN с добавками солей NaCl, BaCl и др. При нагреве в ванне, содержащей указанные соли, происходят следующие реакции:

2NaCN+O2 -> 2NaCNO, ■

2NaCNO + О2 -> Na2CO3 + 2NaT + CO, 2СО-»СО2+.С„.

Образующиеся атомарный азот и углерод диффундируют в сталь. Детали нагревают в расплавленных солях до температуры 820...860 °С и выдерживают 0,5...1,5 ч. При этом толщина диффузионного слоя достигает 0,16...0,35 мм и в нем содержится примерно 0,7 % углерода и 0,1 % азота.

После цианирования детали закаливают непосредственно из циани­стой ванны и подвергают низкому отпуску при 180...200 °С. Твердость цианированного слоя после термической обработки 58...62 HRC,. Цианированный слой по сравнению с цементованным обладает более вы­сокой износостойкостью. Его структура состоит из тонкого поверхно­стного слоя карбонитридов Fe2(C, N), Fe3(C, N), после чего следует слой азотистого мартенсита.

Цианированию подвергают коленчатые валы, шестерни, режущий инструмент, штампы, пресс-формы и др. Основным недостатком цианирования является его ядовитость. Соли NaCl и BaCl добавляют для повышения температуры плавления ванны, что несколько умень­шает испарение дорогих и ядовитых цианистых солей при рабочих температурах. Этих недостатков лишен процесс газового цианирова­ния, получивший название нитроцементации.

При нитроцементации совмещают процессы газовой цементации и азотирования и используют смесь СО, СО2, Н2, СН4, NH3. Темпера­тура и состав атмосферы контролируются и зависят от марки стали, требуемой структуры и глубины насыщаемого слоя детали.

Высокотемпературная нитроцементация осуществляется для дета­лей из конструкционных сталей при температурах 830...950 °С и из легированных - при 850...870 °С. Процесс длится 4...10 ч, так как диффузия углерода существенно ускоряется в присутствии азота.

Низкотемпературная нитроцементация проводится для инстру­мента из быстрорежущей стали при температурах 550...570 °С. Про­цесс длится 1,5...3 ч, толщина нитроцементованногослоя 0,02...0,04 мм, а его твердость 900... 1200 HV. Износостойкость инструмента повыша­ется в 1,5...2 раза. Перед низкотемпературной нитроцементацией дета­ли подвергают закалке и высокому отпуску.

После нитроцементации осуществляют закалку с 800...825 °С (пос­ле подстуживания) и низкий отпуск при 160...180 °С. Твердость дости­гает 56...62 HRC3, а толщина нитроцементованного слоя составляет 0,2...0,8 мм. Структура слоя представлена мелкокристаллическим мар­тенситом, остаточным аустенитом и небольшим количеством дисперс­ных включений карбонитридов. В случае повышенного количества ау-стенита после закалки рекомендуется обработка холодом.

Преимуществами нитроцементации по сравнению с цианировани­ем являются безопасность процесса (отсутствуют ядовитые вещества), его низкая стоимость и возможность более точного регулирования тол­щины и состава поверхностного слоя. Преимущества по сравнению с цементацией заключаются в меньшей длительности и стоимости процесса, более простой термической обработке, меньшей деформа­ции и более высокой износостойкости и усталостной прочности.