39. Стадії дифузійного насичення поверхневого шару матеріалу металами та неметалами.

Хіміко-термічною обробкою (поверхневим легуванням) називають обробку, яка полягає в поєднанні хімічної і термічної дії на метали і сплави з метою зміни хімічного складу, структури і властивостей в поверхневих шарах виробу.

Хіміко-термічна обробка сталі полягає в дифузійному насиченні поверхневого шару неметалами (С, N, Si, B і ін.), або металами (Cr, Al, Ni і ін.) в процесі витримки при певній температурі в реакційному середовищі.

Для формування дифузійного покриття необхідно забезпечити протікання трьох основних процесів:

а) утворення активних атомів насичуючого елемента на поверхні насичуваного виробу;

б) адсорбція атомів насичуючого елементу виробом;

в) дифузія адсорбованих атомів в глибину металу.

Процес утворення активних атомів насичуючого елементу забезпечується різними способами: випаровуванням; електролізом розплавлених солей; відновленням із сполук; термічним розкладанням хімічних сполук.

Адсорбція (поглинання) атомів забезпечується безпосереднім контактом насичуючого елементу з поверхнею насичуваного виробу.

Направлена дифузія адсорбованих атомів здійснюється при наявності градієнта концентрації атомів насичуючого елементу по глибині виробу, а також при забезпеченні умов для масового переміщення атомів з поверхні в глибину металу.

Забезпечення формування дифузійного шару досягається різними технологічними прийомами відповідно до постав­леної задачі, матеріалів і умов насичення. Це лягло в основу класифікації методів дифузійного насичення, основними з яких є:

а) насичення із твердої фази – твердофазний метод;

б) насичення із парової фази – парофазний метод;

в) насичення із газової фази – газовий метод;

г) насичення з рідкої фази – рідинний метод;

Твердофазний метод дифузійного насичення металів і сплавів здійснюється шляхом нагрівання і витримування при означеній температурі в порошкових сумішах, які містять порошок насичуючого елемента без добавлення активатора. Насичення поверхні елементом проходить за рахунок її контакту з металізатором.

До цього методу відноситься плакування і гальванічне осадження з послідуючим дифузійним відпалюванням. Цей метод із-за низької продуктивності на практиці використовується рідко.

При парофазному методі насичення поверхні виробу здійснюється через парову фазу, яка виникає при нагріванні насичуючого елементу або його феросплаву до високої температури у вакуумі.

Газовий метод дифузійного насичення поверхні металічного виробу здійснюється в середовищах, що містять галогенідні сполуки насичуючого елемента, які дисоціюють на нагрітій поверхні виробу, вступають в хімічну взаємодію з нею. В результаті обмінних реакцій утворюються активні атоми насичуючого елементу які, адсорбуючись, дифундують в кристалічну гратку металу.

40. Цементація твердим карбюризатором.

У цьому процесі насичуючим середовищем є деревне вугілля зернистістю 3,5...10 мм або кам'яновугільний напівкокс з торф'яним коксом, до яких додають активатор.

Технологія процесу полягає в наступному. Деталі завантажуються у сталевий ящик з герметичним піщаним затвором. Укладання деталей проводиться таким чином, щоб вони були покриті карбюризатором з усіх боків, не стикалися одна з одною чи стінками ящика. Далі ящик герметично закривається піщаним затвором або замащується вогнетривкою глиною і завантажується в піч.

Стандартний режим: 920 °C, тривалість з розрахунку 1 година витримки (після прогріву ящика) на 0,1 мм отриманої товщини шару цементації (для отримання шару, товщиною 1 мм — потрібна витримка 10 годин).

При прискореному режимі цементація проводиться при 980 °C. Витримка зменшується у два рази і для отримання шару 1 мм потрібно 5 годин. Але при цьому утворюється цементитна сітка, яку доведеться прибирати багаторазовою нормалізацією.