12.Химико-термическая обработка.

Это процесс поверхностного насыщения стали химическими элементами (углеродом, азотом, хромом, алюминием, кремнием и др.) для повышения износостойкости, твердости, жаростойкости и других свойств.

К химико-термической обработке относят цементацию, азотирование, цианирование, дифференциальную металлизацию.

Цементация - процесс поверхностного науглероживания стальных изделий для придания им высокой поверхностной твердости при сохранении вязкой сердцевины.

Цементации подвергают: зубчатые колеса, кулаки валиков и др. Для изготовления цементируемых деталей применяют низкоуглеродистые и легированные стали с содержанием углерода 0,15-0,35%.

Вещества предназначенные для науглероживания стали, называют карбюризаторами??? Цементацию можно проводить в твердом, жидком и газообразном карбюризаторе.

При цементации детали загружают в металлический контейнер, наполненный карбюризатором, и нагревают в печи до 900-950С, за 1 час получается цементируемый слой глубиной 0,1 мм. Карбюризатор - 75% березового угля и 25% Ba_­СО₃ или NaСО₃. Глубина науглероживаемого слоя тем больше, чем выше температура цементации и чем больше время выдержки в печи. Содержание углерода уменьшается от поверхности к сердцевине. Изменение содержание углерода по глубине приводит к получению 3-х зон: заэвтектоидной (кермет + сетка Fe₃С), эвтектоидной (кермет) и доэвтектоидной (феррит + кермет).

Цементация в твердом карбюризаторе применяется в условиях применяется в условиях ремонтного производства.

При газовой цементации поверхностный слой стали насыщается углеродом при нагреве в атмосфере углеродосодержащих газов. Детали нагревают в специальных печах, в которые непрерывным потоком подают цементирующий газ, получаемый при разложении нефтепродуктов. Температура газовой цементации 900-930С. Время выдержки при газовой цементации в два раза меньше, чем в твердом карбюризаторе. При газовой цементации легко и удобно регулировать состав и количество подаваемого газа, это сокращает продолжительность цикла и снижает стоимость обработки.

Жидкостную цементацию применяют для мелких деталей, когда требуется небольшая глубина цементованного слоя (0,3-0,5 мм). Проводят ее в соляных ваннах, состоящих из 75% Na₂CО₃, 15% NaCl, 10% SiC при температуре 900С.

Азотирование - процесс насыщения стали азотом для повышения твердости, износостойкости и усталости против коррозии.

Азотируют детали машин работающих при высоких температурах (гильзы цилиндров, клапаны), а также измерительный инструмент.

Процесс азотирования проводят в специальных герметизированных печах при температуре 500-600С. Через печь пропускаю аммиак NН₃, предварительно просушенный хлористым кальцием, который при нагреве диссоциирует по реакции 2NН₃ = 2N + 6Н. Образующийся азот в атомарном состоянии поглощается поверхностью стали и проникает в глубь детали, образуя твердые растворы и химические соединения, называемые нитридами.

Для изготовления деталей, подвергаемых азотированию, применяют легированные стали. Чем выше температура азотирования, тем глубже слой, но меньше его твердость. Продолжительность азотирования зависит от требуемой глубины поверхностного слоя, например, для азотируемого слоя 0,3-0,6 мм нужно 30-60 часов.

Перед азотированием проводят термическую обработку (закалка и отпуск). Это придает сердцевине изделия высокие механические свойства.

Цианирование - одновременное насыщение поверхности углеродом и азотом для повышения твердости и износостойкости и увеличения сопротивляемости коррозии. Чем выше температура, тем сильнее поверхностный слой насыщается углеродом, чем ниже - азотом.

Цианирование - высокотемпературное: 800-950С; низкотемпературное: 500-600С.

Высокотемпературное: при нем получают твердый поверхностный слой глубиной до 2 мм, обладающий высокой износостойкостью. После цианирования изделия непосредственно из ванны или печи закаливают, а затем отпускают. Данную обработку используют для увеличения срока службы шестерен и других деталей.

Низкотемпературное: для инструмента из быстрорежущей стали прошедшей термообработку. Толщина слоя 0,02 -0,07 мм и зависит от режима цианированиря.

На практике применяют два вида цианирования: в жидкостной цианистой ванне, содержащей 45% NaCN, 35% Na₂СО₃ , 20% - NaCl, и газовое (нитроцементация), в среде состоящей из 80% науглероженного газа и 20% аммиака.

Диффузионная металлизация - процесс насыщения поверхностного слоя различными металлами (алюминием, хромом, кремнием и др.) для придания окалиностойкости, коррозионной стойкости, твердости и износостойкости.Ее проводят в твердой, жидкой и газообразных сферах при температуре 1000-1200С.

Насыщение изделий из стали алюминием (алитирование) придает им высокую жаростойкость (для изделий работающих при высоких температурах). Для устранения хрупкости алитированные изделия подвергают дифференциальному отжигу.

Насыщение поверхности хромом (хромирование) приводит к увеличению коррозионной стойкости, окалиностойкости, твердости и износостойкости.стальных изделий(режущий инструмент).

Насыщение стали кремнием (силицирование) придает ей коррозионную стойкость в некоторых агрессивных средах, несколько повышает ее износостойкость и жаростойкость.