Структура и свойства нитроцементованного слоя. Дефекты нитроцементации.
При оптимальных условиях проведения нитро цементации и термообработки структура поверхностного слоя должна состоять из мартенсита, небольшого количества карбо нитридов и остаточного аустенита. Структура сердцевины должна состоять в основном из малоуглеродистого мартенсита и небольшого количества остаточного аустенита. В поверхностном слое количество аустенита допускается 25..30%. При оптимальном соотношении структурных составляющих в поверхностном слое повышается предел выносливости при изгибе, износостойкость, контактная выносливость по сравнению с цементованным слоем.
Более высокая износостойкость обеспечивается карбо нитридной фазой. При увеличении количества остаточного аустенита износостойкость снижается. Так же большое влияние оказывает размер аустенитного зерна. Показатели механических свойств достигаются только при оптимальном для данной стали содержании углерода и азота в поверхностном слое: 0,8..1%С, 0,1..0,35%N. При более низкой концентрации углерода в поверхностном слое могут образовываться нитриды легирующих элементов (например Cr, Mn, Ti, Mo), и вследствие этого происходит обеднение азотом и легирующими элементами аустенита. При последующей закалке аустенит будет претерпевать частичный распад с образованием троостита. Иногда это может происходить на всю протяжённость нитро цементованного слоя. Является дефектом. В результате может быть снижена прочность, пластичность и вязкость стали.Nдолжно быть не меньше 0,1% для устранения вредного влияния внутреннего окислениязёрен, но и не больше 0,35%, иначе образуется в слое тёмная составляющая – поры, заполненные графитом или остатком карбидов или карбидо-нитридных фаз. Образование тёмной составляющих связано с деозотированием поверхности диффузионного слоя в процессе нитро цементации в атмосфере с высоким азотным потенциалом.
При увеличении продолжительности нитро цементации происходит удаление с поверхностного слоя азота. Процесс диазотирования определяется взаимодействием между азотом, углеродом и фазами нитроцементованного слоя. Тёмная составляющая возникает в результате диссоциации нитридных фаз при замещении их карбидами, окислении и графитизации карбидов. Из-за большой термодинамической устойчивости карбидов по сравнению с нитридами и карбо нитридами углерод вытесняет из них азот, что приводит к возникновению молекулярного азота, выход его в атмосферу и возникновение пор. Одновременно в присутствии кремния и кислорода протекает процесс графитизации и окисления карбидов, отсюда поры заполнены графитом и оксидами Cr, Mn, Si. Тёмная состовляюшая резко снижает предел выносливости и другие механические свойства. Устранить тёмную составляющую нельзя, только предотвратить. Для предотвращения рекомендуется снижать количество аммиака. Подача аммиака в зону насыщения должна быть не ранее, чем за 2..2,5 часа до закалки, чтобы исключить стадию диозотирования поверхностных зон. Допускается балл тёмной составляющей 1..4. Если тёмная составляющая распространяется на всю глубину слоя (балл 9..10) – это брак. Твёрдость поверхности 68..64 HRC, середины 30..35 HRC.
