2014-10-30
1174
Химико-термической обработкой называют технологический процесс, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя деталей различными элементами с целью изменения состава, структуры и свойств их поверхностного слоя.
В зависимости от того, какими элементами насыщают поверхностный слой детали, различают: цементацию (насыщение углеродом), азотирование (азотом), нитроцементацию (углеродом и азотам), хромирование (хромом), силицирование (кремнием) и др. Химико-термическую обработку применяют для повышения твердости, износостойкости, сопротивления усталости и контактной выносливости, а также для защиты от электрохимической и газовой коррозии.
Наиболее широко распространены в промышленности процессы химико-термической обработки - цементация, азотирование и нитроцементация.
Цементацией стали называется технологический процесс диффузионного насыщения ее углеродом. Обработке подвергаются детали с припуском на шлифование из низкоуглеродистых и низколегированных сталей с содержанием углерода 0,1…0,25 %. Глубина цементированного слоя колеблется от 0,5 до 4 мм. После цементации изделия подвергаются закалке и низкому отпуску. В результате такой обработки твердость поверхностного достигает 58…62 HRCэ при сохранении вязкой сердцевины стали. В основном применяют два вида цементации: твердую и газовую.
При твердой цементации карбюризатором, т.е. науглероживающим веществом, служит смесь древесного угля и углекислых солей BaCO, Na CO, K CO. При температуре 930 С скорость цементации составляет 0,1…0,12 мм/ч.
При газовой цементации карбюризатором является диссоциация метана (СН) и окиси углерода (СО). Скорость газовой цементации составляет 0,12…0,15 мм/ч при температуре 930…950 С и толщине диффузионного слоя до 1,7 мм.
Предельное содержание углерода в аустените в непосредственной близости от поверхности составляет обычно 1,2…1,4 % и быстро убывает по толщине детали.
Азотированием стали называется технологический процесс диффузионного насыщения ее азотом, в результате которого повышается твердость и износостойкость деталей.
Детали, подвергаемые азотированию, укладываются в герметичные камеры, куда с определенной скоростью подается аммиак, который при нагреве разлагается с образованием атомарного азота:
2NH --- 6H + 2N ат.
Температура азотирования составляет 500…600 С. Для получения слоя толщиной 0,5 мм требуется время порядка 60 ч. при температуре 500…520 С.
Цианирование сталей заключается в их поверхностном насыщении одновременно углеродом и азотом из расплавленных цианистых солей NaCN с добавками солей NaCI, BaCI и др. При нагреве ванны, содержащей указанные соли, образующийся в ней 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 ней содержится примерно 0,7% С и 0,1% N. После цианирования детали закаливаются непосредственно из цианистой ванны и подвергают низкому отпуску.
При нитроцементации совмещают процессы газовой цементации и азотирования и используют смесь газов, содержащую CO, CO, H, CH, NH. Температура (550…950 С) и состав атмосферы контролируются и зависят от марки стали, требуемой структуры и глубины насыщаемого слоя детали.
Диффузионное насыщение поверхностного слоя стали металлами - диффузионная металлизация - производится с целью упрочнения и придания особых физико-химических свойств поверхностному слою детали. Наибольшее распространение получили методы алитирования, хромирования и силицирования.
Алитирование, или диффузионное насыщение алюминием, проводится для повышения жаростойкости и коррозионной стойкости деталей из углеродистых сталей.
Хромирование, или диффузионное насыщение хромом, среднеуглеродистых сталей проводят для повышения твердости, износостойкости, окалиностойкости и коррозионной стойкости.
Силицирование, или диффузионное насыщение кремнием, применяется для стальных и чугунных деталей с целью повышения коррозионной стойкости в морской воде, в азотной, серной и соляной кислотах, износостойкости и жаростойкости при температурах до 750 С.
