При цементации образуются следующие дефекты:

• разъедание поверхностного слоя солями сернокислого бария;

• пониженная массовая доля углерода в цементированном слое;

• обезуглероживание, происходящее в процессе охлаждения из-за трещин или прогаров в ящиках;

• неравномерная глубина цементированного слоя в связи с пе­репадами температур в печи;

• перенасыщение углеродом в цементированном слое при на­рушениях температурного и временного режимов, а также из-за высокого содержания в карбюризаторе углекислых солей;

• малая глубина цементированного слоя, возникающая при низ­ких температурах и выдержках;

• внутреннее окисление, происходящее при газовой цемента­ции из-за высокого содержания кислорода в атмосфере печи.

Появления этих дефектов можно избежать путем соблюдения химического состава карбюризаторов, теплового и временного ре­жимов. Исправление дефектов у деталей машин осуществляют путем дополнительной нормализации и последующей химико-тер­мической обработки.

Азотирование

Азотированием называется процесс химико-тер­мической обработки, при которой поверхности деталей насы­щаются азотом.

Азотирование осуществляют для получения вы­сокой твердости поверхности, износостойкости, усталостной прочности и стойкости к возникновению задиров, повышения предела выносливости, коррозионной стойкости в атмосфере пресной воде и водяном паре, а также кавитационной стойкости различных деталей и инструмента.

Азотирование применяется также при декоративной отделке.

Азотированный слой может быть глубиной до 0,5 мм и иметь твердость

1 000... 1 100 HV, что зна­чительно тверже цементита.

Из-за длительности процесса (до 90 ч) и высокой стоимости азотирование применяется реже, чем цементация.

Процесс азотирования проводят в среде аммиака при температурах 500...600°С. При нагреве из аммиака выделяется атомарный азот, который диффундирует в поверхность деталей.

В целях ускорения процесса азотирования применяется двухсту­пенчатый цикл (рисунок. 13).

Рисунок. 13 Схема двухступенчатого процесса азотирования:

t — температура;  — время

Такая технология азотирования уско­ряет процесс в 1,5 — 2 раза.

Сначала деталь нагревается до темпе­ратуры 500... 520 С, затем осуществляется быстрый нагрев до тем­пературы 580...600 С и далее — длительная выдержка и охлаждение вместе с печью или на воздухе.

Жидкостное азотирование проводят при температуре 570 °С в расплаве азотсодержащих солей. Жидкостное азотирование в де­сятки раз ускоряет процесс и значительно повышает вязкость де­тали. Недостатком жидкостного азотирования является примене­ние ядовитых цианистых солей.

Таким образом, азотирование — это многоцелевая технологи­ческая операция химико-термической обработки, проводимая для увеличения прочности и других свойств различных углеродистых и легированных конструкционных, инструментальных и специ­альных сталей (коррозионно-стойких, жаростойких и жаропроч­ных), тугоплавких и металлокерамических материалов, а также гальванических и диффузионных покрытий.

В процессе азотирования могут возникнуть дефекты.

Деформа­ция и изменение размеров деталей возникают в связи с больши­ми внутренними напряжениями из-за увеличения объема азоти­рованного слоя. Для устранения этого дефекта при механической обработке следует предусмотреть занижение размеров на 4...6% глубины азотированного слоя.

Хрупкость и шелушение возникают при перенасыщении азо­тированного слоя азотом. На поверхности образуется хрупкая корочка на глубину до 0,05 мм и ее шелушение.

Этот дефект устраняется шлифованием.

Пониженная твердость, пятнистая твердость или пониженная глубина азотированного слоя — дефекты, появляющиеся при не­соблюдении химического состава окружающей среды, плохой под­готовке поверхности деталей и нарушении теплового режима.