17. Химико-термическая обработка металлов и сплавов.

Под химико-термической обработкой понимают процесс изменения при высоких температурах и в химически активной среде состава, микроструктуры и свойств поверхностного слоя металлов (твердости, износостойкости, усталостной прочности, эрозионной стойкости, красностойкости и др.). Химически активной может быть твердая, газовая или жидкая среда. Основными параметрами химико-термической обработки являются температура нагрева, концентрация на поверхности изделия активного химического компонента и продолжительность выдержки в активной среде.

В основе самой обработки лежат процессы диссоциации, адсорбции и диффузии.

Диссоциация протекает в газовой среде и представляет собой распад молекул и образование активных атомов диффундирующего элемента.

Адсорбция происходит на границе «газ — металл» и состоит в поглощении (растворении) поверхностью свободных атомов насыщающего элемента. В результате тончайший поверхностный слой насыщается диффузионно-активным элементом.

Диффузия заключается в перемещении адсорбированных атомов вглубь металла (изделия).

Результатом диссоциации, адсорбции и диффузии является диффузионный слой, на поверхности которого концентрация легирующего элемента максимальна, а по мере удаления от нее — уменьшается.

Основными разновидностями химикотермической обработки являются цементация, азотирование, нитроцементация или цианирование, диффузионная металлизация.

Цементация заключается в диффузионном насыщении поверхностного слоя металла атомами углерода до концентрации эвтектоидной или заэвтектоидной стали. Азотированием называют процесс диффузионного насыщения поверхностной зоны деталей азотом в специальной азотирующей среде. Применяют азотирование для повышения износостойкости и предела выносливости деталей машин. При этом повышается не только твердость и износостойкость, но и коррозионная стойкость.

Азотирование в жидких средах (расплавленных цианистых солях) проводят при температуре 540...590 °С в течение 0,5...3 ч.

Нитроцементация (цианирование) — это процесс одновременного насыщения поверхностного слоя металла углеродом и азотом при повышенных температурах с последующей закалкой и отпуском для повышения износо- и коррозионной стойкости, а также усталостной прочности.

Цианирование в зависимости от толщины слоя, которую необходимо получить, ведут в интервале различных температур и режимов. Различают низкотемпературное и высокотемпературное цианирование.

Диффузионная металлизация — это разновидность химико-термической обработки, при которой поверхность стальных изделий насыщается различными элементами. Металлизацией се называют условно, так как обработку проводят как металла ми, так и неметаллами.

Алитирование представляет собой поверхностное насыщение стальных и чугунных заготовок алюминием с образованием твердого раствора алюминия в железе.

Силицирование — насыщение поверхностного слоя стальных заготовок кремнием, обеспечивающее повышение стойкости против коррозии и эрозии в морской воде, азотной, серной и соляной кислотах.