Насыщающая среда – древесный уголь (дубовый или березовый) или торфяной кокс + активизаторы: углекислые барий ВаСО3, кальцинированная сода в количестве 10-40% от массы угля.
Изделия укладывают в специальные железные ящики. На дно которых насыпают карбюризатор, сверху деталей снова – карбюризатор, ящик закрывается крышкой, имеющей отверстие для выхода газов, обмазывают огнеупорной глиной и помещают в печь, нагретую до температуры 920 – 950 оС. Продолжительность выдержки от 5 лр 15 часов в зависимости от размеров ящика.
После цементации ящики охлаждают на воздухе до 400-500оС далее ящики раскрывают.
ГАЗОВАЯ ЦЕМЕНТАЦИЯ
Это процесс насыщения углеродом в среде углеродосодержащих газов.
Чаще всего – это природный газ, состоящий почти целиком из метана - СН4 и пропан бутановых смесей
Температура цементации – 910-930оС
Время выдержки – 6-12 часов
Толщина слоя – до 1.5 мм
Газовую цементацию проводят в различных печах (шахных, муфельных и др.) через которые пропускают газ.
Газовая цементация применима для условий массового производства деталей.
Преимущества ее:
* возможность получения заданной концентрации в слое
* сокращение длительности процесса
* возможность обеспечения полной автоматизации производства
* упрощение последующей термообработки, которая осуществляется сразу из цементационной печи
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПОСЛЕ ЦЕМЕНТАЦИИ
Окончательные свойства цементованных изделий достигаются после термической обработки, выполненной после цементации.
* Нормализация – для уменьшения величины зерна, неизбежно вырастающего в результате нагрева до 950оС., устранения карбидной сетки цементованного слоя
* Закалка – для увеличения твердости поверхностного слоя, 58-62НRCэ, структура – мелкодисперсный мартенсит
* Низкий отпуск – снимает внутренние закалочные напряжения и оставляет высокую твердость мартенсита.
АЗОТИРОВАНИЕ
Азотированием называется процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом при нагреве ее в атмосфере аммиака.
Цель азотирования – повышение твердости поверхностного слоя
* износостойкости
* предела выносливости
* сопротивления коррозии (в таких средах как вода, пар и др.)
Твердость азотированного слоя выше, чем цементованного и сохраняется при нагреве до 600-650оС, тогда как мартенсит сохраняет свою твердость только до температуры 200-250оС
Азотированию подвергают шестерни, цилиндры, пресс-формы, коленчатые валы, штампы.
В сплавах железа с азотом образуется ряд твердых растворов (азота в альфа-железе, твердые растворы на основе нитридов железа.
Азотирование проводят в атмосфере аммиака.
Азотированию подвергают среднеуглеродистые легированные стали, которые после азотирования получают высокую твердость и износостойкость. Кроме нитридов железа, твердость которых невелика, наиболее сильно повышают твердость вольфрам, хром, молибден, ванадий.
Классическая сталь для азотирования – 38Х2МЮА
Азотирование углеродистых сталей повышает их коррозионную стойкость.
* Температура азотирования – 520-600оС
* Толщина азотированного слоя - до 0,6 мм
* продолжительность процесса зависит от требуемой толщины азотированного слоя.
ЦИАНИРОВАНИЕ
Цианированием называется процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температуре 820-950оС в расплавленных цианистых солях.
Цели цианирования – повышение поверхностной твердости, прочности, износостойкости, коррозионной стойкости, предела выносливости.
Различают:
1. СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНОЕ ЦИАНИРОВАНИЕ
Это нагрев до 820-860оС в расплавленных цианистых солях (NaCNKCN)
продолжительность процесса – от 30 до 90 мин
далее закалка непосредственно из цианистой ванны и низкий отпуск.
Применяется для мелких деталей.
2. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ЦИАНИРОВАНИЕ
Это нагрев до температуры 930-950оС в расплавленных цианистых солях
продолжительность процесса 1, 5 часа-6 часов
Зеркало ванны для предотвращения угара цианистых солей покрывают слоем графита.
После цианирования также проводят закалку и низкий отпуск.
Преимущества цианирования перед цементацией - уменьшение времени – повышение производительности, больше износостойкость, коррозионная стойкость, меньше коробление.
Недостатки – высокая стоимость, ядовитость цианистых солей, необходимы меры по охране труда.
НИТРОЦЕМЕНТАЦИЯ
Нитроцементация – это процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температуре 840-860оС в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака.
Продолжительность процесса – 4-10 часов
Цели – те же, что и при цианировании
Установлено, что при одновременной диффузии углерода и азота ускоряется\ диффузионный процесс.
Температура при нитроцементации ниже, чем при цементации, что положительно.
Толщина слоя – 0,2-0,8 мм
После нитроцементации следует закалка и низкий отпуск, твердость – 58-64НRCэ.
Нитроцементации подвергают детали сложной конфигурации, склонные к короблению.
Наиболее широко применяется на автомобильных и тракторных заводах. В частности на Вазе 94,5% деталей, проходящих ХТО, подвергаются нитроцементации.
БОРИРОВАНИЕ
Борирование – это вид ХТО, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали бором при нагреве в соответствующей среде.
Цель борирования – повышение поверхностной твердости, износостойкости, коррозионной стойкости, окалиностойкости до 800оС и теплостойкости.
Борирование выполняется при электролизе расплавленной буры
Na2B4O7. Но может быть и газовым в среде диборана или хлористого бора, либо без электролиза в ваннах с расплавленными солями.
* Температура процесса 930-950оС
* Время выдержки – 2-6 часов
* Толщина слоя очень небольшая – 0,1-0.2 мм
Диффузионный слой состоит из боридов,обладающих высокой твердостью.
Борированию подвергают втулки насосов, диски, штампы, детали прессформ и др.