Билет 11. 1 Химико-термическая обработка стали, то есть ее насыщение другим металлом или каким-то элементом, происходит на уровне атомов при сильном нагревании

1 Химико-термическая обработка стали, то есть ее насыщение другим металлом или каким-то элементом, происходит на уровне атомов при сильном нагревании. Скорость насыщения (диффузии) варьируется при использовании разных элементов – насыщение металлами идет медленнее, чем неметаллами. Ниже приводятся основные ее виды.

1. Цементация
2. Азотирование
3. Нитроцементация
4. Цианирование
5. Борирование
6. Алитирование
7. Хромирование

При цементации происходит насыщение углеродом, который может быть как в твердом виде, так в газообразном. При цементации образуется твердый износостойкий слой. Зачастую цементация выполняется не на всем изделии, а на его рабочих поверхностях. Цементация позволяет основной части детали сохранять вязкость. Цементация должна выполняться при температуре выше точки Ас₃ (означает превращение феррита в аустенит), так как только в этом случае аустенит растворяет углерод. Концентрация углерода в цементированном слое неравномерна – более высокая у поверхности и низкая в глубине, а его толщина бывает 0,5-1,8 мм.
В качестве твердого углерода используется древесный уголь или кокс (каменноугольный или торфяной), а в качестве добавок служат углекислый барий и кальцинированная сода. Цементацию выполняют при 920⁰С в течение 8 минут. При газовой цементации детали помещают в камеры, заполненные углеродосодержащими газами. Самые лучшие результаты получаются при обработке изделий в природном газе. Температура обработки та же, но время требуется от 8 до 12 часов. Цементацию можно производить как в муфельных, так и безмуфельных печах.

При азотировании происходит насыщение верхнего слоя азотом. Азотирование производится с помощью нагрева в аммиаке и повышает выносливость стали, а твердость получается выше, чем у цементированной стали. Для азотирования годятся только легированные стали со средним содержанием углерода. Азотирование производится при температуре около 940⁰С. Данный процесс выполняют также в жидких цианистых солях при температуре 570⁰С.

Нитроцементация производится в смеси газа содержащего углерод и аммиак при 850⁰С, и происходит насыщение одновременно углеродом и азотом. Нитроцементация применяется для обработки деталей сложной формы. Изделия получаются устойчивыми к коррозии, износу и короблению.

Цианирование это насыщение стали углеродом и азотом в цианистом натрии при 840⁰С.

При борировании слой насыщается бором при температуре 940⁰С в течение 5 часов. Его применяют для обработки деталей нефтяных насосов.

Алитирование это насыщение стального слоя алюминием при температуре 880⁰С. Сталь покрывается слоем окиси алюминия, который устойчив к агрессивным средам.

При хромировании на детали наносится слой хрома. Основное его назначение – защита от коррозии, а также декоративные цели.