материал / материаловеденье-1 / отв / Š‡€Œ… / Материаловедение ТХТ / 34. ХТО. Общие закономерности.Цементация. Азотирование.Цианирование.Нитроцементация

34. ХТО. Общие закономерности.

Цементация. Азотирование.

Цианирование. Нитроцементация. ХТО –

технологические процессы, приводящие к

диффузионному насыщению поверхностных

слоёв детали различными элементами.

Назначение ХТО может быть разным: для ?

твёрдости, износостойкости, остаточной

прочности, защиты от коррозии и т.д. Для

чего бы ХТО не предназначалась, процессы

при ХТО одни и те же: 1) на I стадии

протекают хим р-ии в исходной окружающей

среде, в рез-те кот образуются необходимые

элементы в активном состоянии: диссоциация

– выделение насыщающего элемента в

активном состоянии в рез-те разложения

исходных веществ: 2СО?СО2+С; 2) на II

стадии процесса образовавшиеся активные

элементы усваиваются насыщаемой

поверхностью (адсорбция, хемосорбция). В

рез-те поверхностный слой насыщается

нужным нам элементом и возникает градиент

концентраций м/у поверхностью и

сердцевиной изделия; 3) III стадия процесса

заключается в диффузионном проникновении

нужного элемента от поверхности к центру. В

промышл применяют множество способов

ХТО, кот различаются м/у собой

диффундирующим элементом, типом и

составом среды, техникой исполнения и др

признаками. ЦЕМЕНТАЦИЯ – процесс

диффузионного насыщения поверхностного

слоя стальных изделий С. Цель Ц –

достижение высокой твёрдости и

износостойкости поверхности детали в

сочетании с вязкой сердцевиной. Ц

подвергают стали с низким содержанием С

(0,1…0,2%). После Ц на поверхности

концентрация С =1%. 2 вида Ц: в твёрдой и

газовой средах. Твёрдая Ц производится в

спец стальных ящиках, в кот детали

укладывают попеременно с карбюризатором

(среда, поставляющая С к поверхности

детали). Газовая Ц явл основным средством

массового производства. Стальные детали

нагревают в газовых смесях, содержащих СО,

СН4 и др. Газовая Ц происходит быстро, т.к.

не требует времени на прогрев ящика и

карбюризатора. После Ц хар-но

неравномерное распределение С по сечению

детали. Полученный в рез-те Ц наружный

слой имеет структуру заэвтектоидных сталей

– перлит и вторичный цементит. Глубже

лежит слой эвтектоидного состава с

перлитной структурой, а далее – слой с

феррито-перлитной структурой. После Ц из-

за длительной выдержки при высоких t?сталь

становится крупнозернистой. Это необходимо

учитывать при назначении обязательной

после Ц ТО. АЗОТИРОВАНИЕ – процесс

насыщения поверхностного слоя N2. Цель А –

создание поверхностного слоя с особо

высокой твёрдостью, износостойкостью,

повышенной усталостной прочностью и

сопротивлением коррозии в водной среде,

паровоздушной и влажной атмосфере.

Процесс А состоит в выдержке (до 60ч)

деталей в атмосфере NH4 при 500…600°С.

При более высокой t? образуются более

крупные нитриды, и твёрдость ?. А проводят

в стальных герметически закрытых ретортах,

в кот поступает NH4. Реторту помещают в

нагревательную печь. Происходит р-ия:

NH3?3H+N. А повергают готовые изделия,

прошедшие механич и окончательную ТО.

Преимущества а по сравнению с Ц: высокая

твёрдость и износостойкость поверхностного

слоя, сохранение им высоких св-в при нагреве

до 500?С, высокие коррозионные св-ва. В

азотированном слое создаются остаточные

напряжения сжатия, что ? усталостную

прочность. Недостатки: высокая

длительность процесса и применение

дорогостоящих легированных сталей. А

применяют в машиностроении для

изготовления мерительного инструмента,

цилиндров, втулок, зубчатых колёс и т.п.

ЦИАНИРОВАНИЕ – процесс совместного

насыщения стальных изделий N и C. Цель Ц -

? твёрдости и износостойкости деталей. При

Ц нагрев о? либо в расплавленных солях,

содержащих цианистые соли NaCN или KCN,

либо в газовой среде, состоящей из смеси СН4

и NH3.Состав и св-ва цианированного слоя

зависят от t? проведения Ц. В зависимости от

t? процесса различают высокотемпературное

(850…950)?С и низкотемпературное

(500…600)?С Ц. Чем ? t? Ц, тем ? насыщение

поверхностного слоя N и ? С. Преимущества

Ц по сравнению с цементированием:

цианированный слой имеет более высокую

твёрдость и износостойкость, более высокое

сопротивление коррозии. Недостатки: более

высокая стоимость, связанная с

необходимостью строгого соблюдения

правил техники безопасности из-за высокой

токсичности цианистых солей.

Нитроцементация – процесс

одновременного насыщения С и N2. Этот

процесс проводиться при (840-860) ???. t?

более низкая в газовой среде, состоящей из

науглероживающего газа и аммиака. В этой

среде процесс насыщения углерода идет более

интенсивно. Продолжительность процесса от

4 до 10 часов.