Термохимиялық өңдеу.

Дәріс мақсаты: Металдарды термохимиялық өңдеу туралы түсінік қалыптастыру.

Негізгі сөздер: .цементтеу, азоттау, циандау, металдау, диффузия.

Дәріс жоспары:

1. Цементтеу.

2. Азоттау.

3. Циандау.

4. Диффузиялық металдау

Термохимиялық өңдеу (ТХӨ) деп болаттың бет қабатының химиялық құрамы мен құрылымын және қасиеттерін өзгертуді айтады. Нәтижесінде қаттылығын, тозуға төзімділігін, тот баспайтындығын, қажау беріктігін, ыстыққа төзімділігін арттырады. ТХӨ негізгі параметрлеріне қыздыру температурасы мен ұстау уақыты, ал негізгі процестеріне диссоциация, адсорбция және диффузиялар жатады.

ТХӨ-де қабатының қанығуы құрамында диффузияланатын элементі бар қатты, сұйық, газ ортаны қыздырғанда өтеді. Бұл элемент сәйкес қосындылардан диссоциация кезінде атом түрінде бөлінуі қажет. Ортасы мен металл шекарасында адсорбция процестері өтеді, мұнда қанығатын элемент металдың бет қабатына сіңеді.

Нәтижесінде диффузия процесі өтеді, мұнда қанығу элементі әрі қарай металға тереңірек енеді де, оның нәтижесінде бет қабатында бұл элементіне толық қаныққан диффузиялық қабат түзеді.

Бұл үш процестің жылдамдықтары бір-біріне сәйкес болуы қажет. ТХӨ негізгі түрлеріне цементтеу, азоттау, циандау және диффузиялық металдау жатады.

Цементтеу.

Цементтеу деп, болаттың бет қабатын көміртегімен қанықтыруды айтады. Цементтеу көбінесе құрамында көміртегі (0,1 ....0,2% С) аз болаттарға қолданылады. Цементтеудің нәтижесінде көміртегі болаттың бетіне 0,5-2мм тереңдікке дейін еніп, оның мөлшері 1,2%-ға дейін жетеді.

Цементтеуден кейін бұйымды 820⁰ -860⁰ С шынықтырады, сосын төменгі температурада 160⁰-180⁰ С жұмсартады. Бұл бұйым бет қабаты қаттылығының жоғарлылығын, ал өзегінің жұмсақ болып қалуын қамтамасыз етеді.

Цементтеу процесі қатты, сұйық, газ тәрізді карбюризаторларда жүргізіледі. Қатты карбюризатор ретінде құрамында 70% ағаш көмірі, 20-25% көмір қышқыл барий, 2,5-3,5% көмір қышқыл кальций бар қоспа қолданылады. Металл жәшікке қоспаны салып, онда цементтелетін түйірлердің бір-бірінен ара қашықтығы 15-25мм болатындай етіп орналастырады. Жәшіктің беті жабылып, металл пеште 900⁰-950⁰С дейін қыздырылады. Қыздыру уақыты цементтелу тереңдігіне байланысты. Бір сағатта көміртегі шамамен 0,1мм тереңдікке еніп үлгереді.

Газбен цементтеу әдісінде металл 900⁰-950⁰С температурада көміртегінің атомын бөліп шығаратын метан, этан, пропан сияқты табиғи газдар қоспасында өңделеді. Бұл әдіс бойынша 900⁰-950⁰С температурада карбюризатор газы муфель пешіндегі металл арқылы жіберіледі: нәтижесінде 6-10 сағат уақыт ішінде металдың беті 2мм тереңдікке дейін цементтеледі. Газ карбюризаторлары мен цементтеу әдісі қатты карбюризаторлармен цементтеу әдісіне қарағанда өнімділігі жоғары болады, сондай-ақ болаттың көміртегімен қанығу процесін дәл реттеуге, цементгеуді шынықтыру процесімен қоса жургізуге болады.

Сұйықта цементтеуді карбюризатор ретінде балқытылған көмір қышқыл натрий тұздары мен кремний карбидының қоспасы қолданылады. Бұл әдіспен металл беті 0,2-0,Змм тереңдікке дейін цементтеледі.