4. Цементация

При цементации происходит диффузионное насыщение углеродом поверхностного слоя стали при температуре 900-930°С. Цементацию проводят в аустенитном состоянии, так как в α-железе углерод практически нерастворим. Обычно толщина цементированного слоя находится в пределах от 0,5 до 2,0 мм. Толщиной слоя принято считать сумму толщин заэвтектоидной, эвтектоидной и переходной зон. Оптимальная структура упроч­енного слоя представляет собой мартенситнyю матрицу с содержащимися в ней карбидами и остаточным аустенитом. Карбиды распо­лагаются в виде мелких округлых частиц в заэвтектоидной зоне слоя глубиной 1-0,25 мм. Эти карбиды увеличивают сопротивление деталей изнашиванию.

Образование карбидов при цементации и развитие внутреннего окисления в наружной части слоя приводят к снижению содержания легирующих элементов в аустените. При последующей закалке деталей фактическая скорость охлаждения может оказаться ниже критической для аустенита с пониженным содержанием углерода и легирую­щих элементов. В результате часть аустенита успевает превратиться в троостит, располагаю­щийся в виде сетки по границам зерен аустени­та.

При цементации происходит внутреннее окисление деталей. У поверхности цементуемых деталей на глуби­не 0,04-0,05 мм образуется прослойка с оксида­ми легирующих элементов. Для предупреж­дения внутреннего окисления детали обрабатывают при минимально возможных температуре и выдержке.

Внутреннее окисление при цементации приводит к браку, который связан с отклонением по химическому составу.

Двойная закалка

Двойную закалку проводят в масле, так как легирующие элементы способствуют сдвигу S-кривых вправо.

При нагреве деталей под двойную закалку образуется аусте­нит с меньшим содержанием легирующих элементов, так как часть углерода и легирую­щих элементов остается связанной в карбидах. Вследствие этого повышаются температуры М_н и М_к аустенита, что приводит к уменьше­нию количества остаточного аустенита в цементованном слое после закалки.

Низкий отпуск

Низкий отпуск сопровождается формированием структуры отпущенного мартенсита. Происходит некоторое уменьшение содержания углерода в α твердом растворе, что приводит к разупрочнению. Но легирующие элементы, особенно карбидообразующие: Cr, Mn способствуют замедлению разупрочнения, затрудняя распад мартенсита и коалесценцию карбидных частиц.

5. Исходные данные в состоянии поставки

Сталь 20Х2Н4А легированная, поставляется в отожженном состоянии.

Структура: феррит + перлит.

Твердость отожженной стали не более 269 HB.

Окончательные данные после термообработки

Механические свойства

Источник	ТО	Сечение, мм	σ 0,2, МПа	σ В, МПа	δ, %	Ψ, %	KCU, Дж/см2	Твердость HRC, не более
			не менее
ГОСТ 4543-71	Закалка с 860°С в масле, закалка с 780°С в масле, отпуск при 180°С в масле.	15	1080	1270	9	45	78	621 402

¹ – на поверхности;

² – в сердцевине.

Структура: на поверхности – высокоуглеродистый мартенсит + карбиды;

в сердцевине - низкоуглеродистый мартенсит в смеси с нижним бейнитом.