Процесс алитирования

Алитирование (насыщение алюминием) позволяет повысить окалиностойкость стали, а также улучшить антикоррозионные свойства в растворах солей и азотной кислоты.

Наибольшее распространение получил процесс алитирования с использованием твердой среды: порошка ферроалюминия с добавкой (1—2%) нашатыря (NH₄C1). При этом в результате химической реакции образуется летучее соединение — хлорид алюминия (А1С1₃). Взаимодействуя с атомами железа, он приводит к выделению атомарного А1, диффундирующего в толщу изделия. Температура процесса 950 — 1000°С, продолжительность ~ 3— 12 часов, толщина диффузионного слоя — 0,2— 0,5 мм.

В качестве жидкой среды применяется расплавленный алюминий с добавкой 6 — 8% железа в виде стружки. Температура процесса 750—800°С, продолжительностью 0,5—1,5 часа, толщина алитированного слоя 0,15 — 0,35 мм.

Основной структурной составляющей алитированного слоя является -фаза: твердый раствор алюминия в -железе (рис. 6). В диффузионном слое присутствуют также столбчатые кристаллы хрупкого соединения FeAl₃.

В ряде случаев, для уменьшения хрупкости и некоторого увеличения глубины алитированного слоя, изделия подвергают диффузионному отжигу: T_oтж = 1000—1200°С.

Рис. 6. Микроструктура алитированного слоя

Задание

1. Изучить и зарисовать микроструктуру коллекции шлифов, подвергнутых химико-термической обработке (перечень шлифов приведен в табл. 2):

а) при описании структуры указать марку стали, вид термической обработки;

б) замерить глубину диффузионного слоя цементированного образца (общую и по зонам), а также азотированного и алитированного слоя. Измерения производятся с помощью окуляр-микрометра (цена делений приведена в табл. 3).

Примечание: Микроструктура рассматривается при увеличении 400—500; глубина диффузионного слоя оценивается при небольших увеличениях (х 70 - 120).

Таблица 2

Перечень образцов и их характеристика

№	Марка стали	Последовательность и режимы выполнения ХТО	Твердость поверхностной зоны после ХТО
1	2	3	4
1	20	Цементация в твердом карбюризаторе, Тц -930°С	НВ 260
2	20	Цементация в твердом карбюризаторе, Tц = 930°С 1-ая закалка, Тзак = 900°С, охлаждение в воду; 2-ая закалка, Тзак = 780°C, охлаждение в воду; отпуск, Тотп = 180°С	HRC 60 (HV 750)
продолжение таблицы 2
1	2	3	4
3	ЗХ2В8Ф	Закалка, Тзак =1125°С, охлаждение в масле; отпуск, Тотп = 600°С (НВ500); азотирование, Таз = 520°С, в течение 20 часов в среде диссоциированного аммиака	HV1000
4	20	Алитирование, Тал = 1000°С, в твердой среде (ферроалюминием и 2% нашатыря — NH4Cl); диффузионный отжиг, Tотж = 1100°С (10 часов)	HB120

НВ — твердость по Бринелю; HRC—по Роквелу, HV—по Викерсу.

а) при описании структуры указать марку стали, вид термической обработки;

б) замерить глубину диффузионного слоя цементированного образца (общую и по зонам), а также азотированного и алитированного слоя. Измерения производятся с помощью окуляр-микрометра (цена делений приведена в табл. 3).

Примечание: Микроструктура рассматривается при увеличении 400—500; глубина диффузионного слоя оценивается при небольших увеличениях (х 70 - 120)

Таблица 3