28. Азотирование. Цианирование. Нитроцементация.

Азотирование применяют для деталей из среднеуглеродистых легированных сталей марок: 35 ХФА, 40ХФА и других марок, а также чугуна. В ПС этих деталей азот образует нитриды железа Fe4N, Fe2N, алюминия AlN, хрома СrN, которые повышают прочность ПС на глубину 0,3–0,7 мм и твердость до 67–70 HRC. Одновременно повышается коррозионная стойкоcть и износостойкость. Все эти качества сохраняются до температуры 600–650 °С. Азотирование не вызывает коробления, поэтому до азотирования можно проводить чистовую обработку деталей.

Газовое азотирование ведут при температуре 500–700 °С в среде аммиака, который разлагается с выделением азота: NH3 = 3H + N.

Атомы азота диффундируют в металл. Процесс длится 30–90 ч, при повышении температуры скорость диффузии возрастает, но снижается поверхностная твердость. Защита остальных участков детали от азотирования осуществляется их покрытием жидким стеклом.

Кроме газового применяют жидкое азотирование в ванне с солями мочевины (карбамида) и кальцинированной соды. Это азотирование короче во времени, сокращается энергоемкость. Его недостаток по сравнению с газовым: токсичность и большая стоимость.

Цианирование — одновременное насыщение ПС углеродом и азотом. При температуре 550– 600 °С идет насыщение азотом, а при повышении температуры до значений 850–1000 °С – углеродом. Цианирование применяют для деталей из низкоуглеродистых легированных сталей.

Перед цианированием детали очищают и обезжиривают в бензине или соде. Закалка после цианирования повышает предел выносливости в 4–5 раз.

Твердость после цианирования 65–70 HRC. Цианированию часто подвергают режущие инструменты, работающий при температуре до 630 °С.

Жидкостное цианирование проводят в ванне в расплавленных цианистых солях (КСN), представляющих ядовитую смесь. Глубина упрочненного слоя до 2 мм.

Нитроцементация – это цианирование в газообразной среде.

Газовая среда состоит из аммиака, углекислого газа, метана и является токсичной. Газовая нитроцементация проводится в шахтных печах при температуре 550–600 °С. Для получения Δ = 0,1 мм выдержка составляет τ_s = 30 мин, а для Δ =1,8 мм – τ_s =6–7 ч.

Достоинства газовой нитроцементации:

– низкая стоимость по сравнению с цианированием в дорогостоящих цианистых солях;

– легко регулируется степень насыщения ПС азотом (0,15–0,3 %) и углеродом (1%).

29. Хромирование. Алитирование. Сульфидирование.

Диффузионное хромирование на глубину 0,01–0,3 мм повышает твердость и износостойкость ПС даже при высокой температуре. Коррозионная стойкость сталей увеличивается в 3,5 раза по сравнению с азотированием. Этот способ подходит для любых марок сталей. Содержание хрома в ПС достигает 0,4 %, что позволяет заменять нержавеющие стали.

Жидкостное хромирование ведут в растворе хромовой кислоты.

Чаще хромируют в газообразной среде. Для этого деталь нагревают в герметичном контейнере в присутствии хлористого хрома. Выделяющийся активный металлический хром адсорбируется на поверхности нагретой детали и диффундирует в нее. При температуре 1000–1150°С образуются карбиды хрома с железом. Для получения хромированного слоя глубиной  = 0,01–0,08 мм требуется 8–10 ч. Хром часто применяют в смеси с титаном, алюминием, кремнием. В результате чего образуются комплексные карбидные соединения со специфическими свойствами.

Диффузионное хромирование применяют в целях замены кислотостойких сталей углеродистыми, замены гальванических покрытий, для защиты от газовой коррозии (штампы, бидоны для молока, оборудование маслобоен, ножи в свекольно-сахарном производстве, детали насосов перекачивающих нефть, кислоты и щелочи, выхлопные системы ДВС, ножи мукомольных машин и дробилок, сверла, метчики, развертки).

Алитирование на глубину 0,02–0,8 мм осуществляется за время 2–12 ч. На поверхности детали появляется пленка оксида алюминия Аl2О3, которая предохраняет ее от окисления.

Сульфидирование – насыщение ПС серой на глубину 0,25–0,3 мм. Используется сернистое железо (94 %), графит (3 %) и хлористый аммоний (3 %). Результатом этого процесса является снижение коэффициента трения как при сухом трении, так и при смазке.