Химико-термическая обработка

В процессе работы деталей машин, механизмов и инструмента рабочие (трущиеся) поверхности де­талей и инструмента изнашиваются.

Изнашивание рабочих поверхностей даже на не­большую глубину может привести к серьезным последствиям. С це­пью придания рабочим поверхностям высокой износостойкости, надежности и долговечности применяются различные технологи­ческие приемы упрочнения этих поверхностей.

Существуют сле­дующие виды покрытий:

• однокомпонентные покрытия — насыщение поверхностей од­ним каким-либо химическим элементом (металлом или неметал­лом): углеродом, азотом, хромом, танталом, марганцем и др.;

• двухкомпонентные покрытия — насыщение поверхностей дву­мя химическими элементами (металлом и неметаллом): угле­род + хром, углерод + бор, углерод + азот, углерод + марганец, уг­лерод + сера и др.;

• многокомпонентные покрытия: углерод + хром + азот, угле­род + бор + азот, углерод + фосфор + азот, хром + аммоний + крем­ний и др.

Отдельную группу составляют покрытия из химических соеди­нений: карбидов, нитридов и оксидов.

При видимых различиях технологических процессов упрочне­ние рабочих (трущихся) поверхностей заключается в насыщении их какими-либо металлами или неметаллами под действием тем­пературы или других физико-химических процессов.

Химико-термическая обработка по назначению подразделяет­ся на две группы:

• химико-термическая обработка, предназначенная для повы­шения износостойкости и поверхностной твердости рабочих по­верхностей деталей. К ней относятся цементация, азотирование, нитроцементация и диффузионная металлизация, которые нашли широкое применение в машиностроительной практике;

• химико-термическая обработка, применяемая для получения высоких антифрикционных (противозадирных) свойств. Химичес­кий элемент, насыщающий поверхность деталей, предотвращает задиры и слипаемость трущихся поверхностей. К этому виду отно­сятся сульфидирование, свинцевание, теллурирование и др.

Таким образом, химико-термической обработкой принято на­зывать технологический процесс, заключающийся в насыщении поверхностного слоя деталей при высокой температуре металлами или неметаллами методом диффузии.

Химико-термическая обработка используется для увеличения твердости, износостойкости, коррозионной и усталостной стой­кости, а также для декоративной отделки.

Химико-термическая обработка деталей производится в какой-либо среде (карбюризаторе), атомы которой могут диффундировать в поверхность этих деталей.

Процессы химико-термической обработки состоят из трех стадий: диссоциации, адсорбции и диф­фузии.

Диссоциация — это выделение атомов химических элементов (металлов и неметаллов), способных растворяться в металлах (спла­вах) деталей методом диффузии. Этот процесс протекает в газо­вой среде.

Адсорбция — это контактирование выделенных (диссоцииро­ванных) атомов химических элементов (металлов и неметаллов) с поверхностями деталей и образование химической связи с ато­мами металла деталей.

Диффузия — это процесс проникновения насыщающего эле­мента в атомные решетки металла деталей.

Чем выше температура нагрева деталей, тем быстрее проходят все три стадии. Особенно активно процесс идет при температу­рах, равных критическим, так как при этих температурах проис­ходит перестройка атомных решеток металла деталей. В процессе перестройки атомы диффундирующего элемента успешно внедря­ются в атомные решетки или замещают в них атомы металла дета­лей.

Химико-термическая обработка по сравнению с термической обработкой имеет ряд преимуществ:

• возможность обработки деталей и инструмента любой фор­мы, сложности и конфигурации;

• различие в механических свойствах рабочей части деталей и их сердцевины;

• возможность устранения дефектов перегрева последующей тер­мической обработкой;

• возможность закалки низкоуглеродистых сталей.