Глобальная сеть Интернет

Цементация стали — поверхностное диффузионное насыщение малоуглеродистой стали углеродом с целью повышения твёрдости, износоустойчивости.
Цементации подвергают низкоуглеродистые (обычно до 0.2 % C) и легированные стали, процесс в случае использования твёрдого карбюризатора проводится при температурах 900—950 °С, при газовой цементации (газообразный карбюризатор) — при 850—900 °С.
После цементации изделия подвергают термообработке, приводящей к образованию мартенситной фазы в поверхностном слое изделия (закалка на мартенсит) с последующим отпуском для снятия внутренних напряжений.
Способы цементации:
-в твёрдом карбюризаторе
-газовая
-в кипящем слое
-электролитическая
-в пастах
Цементация в твёрдом карбюризаторе
В этом процессе насыщающей средой является древесный уголь в зёрнах поперечником 3,5-10мм или каменноугольный полукокс и торфяной кокс, к которым добавляют активизаторы.
Технология процесса состоит в следующем: Загрузка деталей в стальной ящик с герметичным песчаным затвором. Укладка деталей производится таким образом, чтобы они были покрыты карбюризатором со всех сторон, не соприкасались друг с другом и стенками ящика. Далее ящик герметично закрывается песчаным затвором или замазывается огнеупорной глиной и загружается в печь.
Стандартный режим: 920 градусов, 1 час выдержки (после прогрева ящика) на 0,1 мм толщины цементированого слоя. для получения 1 мм слоя - выдержка 10 часов.
При "ускореном" режиме цементация производится при 980 градусах. Выдержка уменьшается в два раза и для получения слоя 1 мм требуется 5 часов. Но при этом образуется цементитная сетка, которую придется убирать многократной нормализацией.
Цементация в газовом карбюризаторе
Этот процесс осуществляют в среде газов, содержащих углерод. Газовая цементация имеет ряд преимуществ по сравнению с цементацией в твёрдом карбюризаторе, поэтому её широко применяют на заводах, изготовляющих детали массовыми партиями.
В случае с газовой цементацией можно получить заданную концентрацию углерода в слое; сокращается длительность процесса, так как отпадает необходимость прогрева ящиков, наполненых малотеплопроводным карбюризатором; обеспечивается возможность полной механизации и автоматизации процессов и значительно упрощается последующая термическая обработка деталей, так как закалку можно проводить непосредственно из цементационной печи.
Цементация в кипящем слое
Цементация в слое мелких частиц (0,05-0,20 мм) корунда, через который проходит восходящий поток эндогаза с добавкой метана. При прохождении газа частицы становятся подвижными и слой приобретает некоторые свойства жидкости (псевдоожиженный слой).
Цементация в пастах
Цементация с нанесением на науглероживаемую металлическую поверхность С-содержащих материалов в виде суспензии, обмазки или шликера, сушкой и последующим нагревом изделия ТВЧ или током промышленной частоты. Толщина слоя пасты должна быть в 6-8 раз больше требуемой толщины цементованного слоя. Температуру цементации устанавливают 910-1050°С
Азотирование
Азотирование — это технологический процесс химико-термической обработки при которой поверхность различных металлов или сплавов насыщают азотом в специальной азотирующей среде. Поверхностный слой изделия насыщенный азотом имеет в своём составе растворённые нитриды, и приобретает повышенную коррозионную стойкость и высочайшую микротвёрдость. По микротвёрдости азотирование уступает только борированию, в то же время превосходя цементацию и нитроцементацию (незначительно).
Металлы и сплавы, подвергаемые азотированию
-Стали углеродистые и легированные, конструкционные и инструментальные.
-Высокохромистые чугуны, высокохромистые износоустойчивые сплавы, хром.
-Титан и титановые сплавы.
-Бериллий.
-Вольфрам.
-Ниобиевые сплавы.
-Порошковые материалы.
Назначение азотирования
-Упрочнение поверхности
-Защита от коррозии
-Повышение усталостной прочности
В зависимости от назначения используемые технологические процессы азотирования могут существенно отличатся.
Основные процессы азотирования
Газовое азотирование
Насыщение поверхности металла производится при температурах от 400 (для некоторых сталей) до 1200 (аустенитные стали и тугоплавкие металлы) градусов цельсия. Средой для насыщения является диссоциированный аммиак. Для управления структурой и механическими свойствами слоя при газовом азотировании сталей применяют:
-двух-, трёхступенчатые температурные режимы насыщения.
-разбавление диссоциированного аммиака:
-воздухом,
-реже водородом
Контрольными параметрами процесса являются:
-степень диссоциации аммиака
-расход аммиака
-температура
-расходы дополнительных технологических газов (если применяются)
Каталитическое газовое азотирование
Последняя модификация технологии газового азотирования. Средой для насыщения является аммиак, диссоциированный при температуре 400—600 градусов цельсия на катализаторе в рабочем пространстве печи. Для управления структурой и механическими свойствами слоя при каталитическом газовом азотировании сталей применяют изменение потенциала насыщения. В целом применяются более низкие температуры, чем при газовом азотировании.
Ионно-плазменное азотирование
Технология насыщения металлических изделий в азотсодержащем вакууме (примерно 0,01 атм.), в котором возбуждается тлеющий электрический разряд. Анодом служат стенки камеры нагрева, а катодом — обрабатываемые изделия. Для управления структурой слоя и механическими свойствами слоя применяют (в разные стадии процесса):
-изменение плотности тока
-изменение расхода азота
-изменение степени разряжения
-добавки к азоту особочистых технологических газов:
-водорода
-аргона
-метана
-кислорода
Оборудование для азотирования
Для проведения газового азотирование используются преимущественно шахтные ретортные и камерные печи. Для подготовки аммиака перед подачей в печь используется диссоциатор.
Для проведения каталитического газового азотирование используются преимущественно шахтные ретортные и камерные печи, оснащенные встроенными катализаторами и кислородными зондами для определения насыщающей способности атмосферы.
Для проведения процессов ионно-плазменного азотирования применяются специализированные установки, в которых происходит нагрев изделий за счет катодной бомбардировки и собственно насыщение.
Свойства азотированных металлических поверхностей
-Стали
-Штамповые стали
-Среднелегированные конструкционные стали
-Инструментальные стали
-Чугун
-Титановые сплавы
Цианирование (сталелитейное производство)
Цианирование в сталелитейном производстве — процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температурах 820-950° C в расплаве цианида натрия или других солей с тем же анионом.
Среднетемпературное цианирование
Процесс проводят для получения слоя небольшой толщины 0,15-0,35 мм при температуре 820-860° C в ваннах. Продолжительность процесса составляет 30-90 минут в зависимости от толщины слоя.
Цианистый натрий в процессе цианирования окисляется кислородом воздуха, и происходят следующие реакции:
2NaCN + O2 → 2NaCNO;
2NaCNO + O2 → Na2CO3 + CO + 2N → Fe(N)
2CO → CO2 + C → Feγ(C)
Высокотемпературное цианирование
Данный вид цианирования применяют для получения слоя толщиной 0,5-2,0 мм. Процесс проводят при температуре 930-950° C в ванне. Зеркало ванны покрывают слоем графита во избежание больших потерь теплоты и угара цианистых солей. Время выдержки изделий в ванне для слоёв указанной толщины 1,5-6 часов.
Применение
Цианирование применяют для повышения износостойкости и коррозионостойкости деталей. Процесс цианирования по сравнению с процессом цементации требует гораздо меньше времени для получения слоя заданной толщины, характеризуется значительно меньшими деформациями и короблением деталей сложной формы.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать полную версию