46. Хто – химико-термическая обработка. Общие закономерности. Цементация.

Химико-термической обработкой называют технологические процессы, приводящие к диффузионному насыщению поверхностного слоя деталей различными элементами. ХТО применяют для повышения твердости, износостойкости, сопротивления усталости, а также для защиты от электрохимической и газовой коррозии. Различают три стадии процесса ХТО. 1 – На первой стадии протекают химические реакции в исходной(окружающей) среде, в результате которых образуются активные диффундирующие элементы, по-вимому, в ионизированном состоянии. 2 – на второй стадии процесса они усваиваются насыщаемой поверхностью металла – происходит адсорбция или хемосорбция диффундирующих элементов, в результате чего тончайший поверхностный слой насыщается диффундирующим элементом (абсорбция), возникает градиент концентрации – движущая сила для следующей стадии процесса. 3 – Третья стадия – диффузионное проникновение элемента в глубь насыщаемого металла, которое сопровождается образованием твердых растворов или фазовой перекристаллизацией. Первая и вторая стадии процесса ХТО протекают значительно быстрей третьей – диффузионной стадии, где формируется структура и свойства диффузионной зоны. Третья стадия определяет скорость процесса ХТО. ХТО имеет ряд преимуществ:

1.ХТО можно подвергать детали независимо от их размеров или форм.

2.При ХТО достигается большая разница в свойствах поверхности и сердцевины.

3.После ХТО можно исправить структуру(например: изменить зерно) последующей термической обработки. Вид ХТО определяется названием диффузирующего элемента. Если насыщают поверхность детали углеродом, процесс называют цементацией, азотом–азотированием и т.д. совместное насыщение углеродом и азотом­–цианированием.

Цементация – технологический процесс диффузионного насыщения углеродом. После цементации сталь подвергают закалке и низкому отпуску. Концентрация углерода на поверхности стальной детали составляет 0,8-1%, структура низкоотпущенного мартенсита с мелкими сфероидальными карбидами хорошо сопротивляется износу, твердость поверхности равна 750-950 HV. Сердцевина детали, содержащая 0,08-0,25% С, остается вязкой. Поверхности, не подлежащие цементации, защищиают гальваническим омеднением; толщина медного слоя составляет 0,02-0,05 мм. Цементации обычно подвергают такие детали машин, которые должны иметь износостойкую рабочую поверхность и вязкую сердцевину: зубчатые колеса, валы и пальцы, распределительные валики, кулачки, червяки и т.д. Карбюризаторы – исходная среда для цементации. Применяют два способа цементации: в твердом и газовом карбюризаторе. Процесс цементации в твердом и газовом карбюризаторе идет через газовую фазу. Наиболее распостраненный твердый карбюризатор состоит в основном из древесного угля с добавкой 20-25% ВаСо₃ для интесификации процесса и 3-5% СаСо₃ для предотвращения спекания частиц карбюризатора. 2С + О₂ =2СО; ВаСо₃ + С = ВаО + 2СО; на поверхности детали – реакция диспропорционирования 2СО(обратимая)СО₂ + С. Т.о., в результате обратимой реакции диспропорционирования углерод переносится на насыщаемую поверхность. При газовой цементации в качестве карбюризатора используют разбавленный природный газ, контролируемые атмосферы, получаемые в специальных генераторах, а также жидкие углеводороды, каплями подаваемые в герметичное рабочее пространство печи, где они образуют активную газовую среду. СН₄ =2Н₂ +С.