Термическая обработка после цементации

Окончательные свойства цементованных изделий достигаются после термической обработки, выполненной после цементации.

* Нормализация – для уменьшения величины зерна, неизбежно вырастающего в результате нагрева до 950оС., устранения карбидной сетки цементованного слоя

* Закалка – для увеличения твердости поверхностного слоя, 58-62НRCэ, структура – мелкодисперсный мартенсит

* Низкий отпуск– снимает внутренние закалочные напряжения и оставляет высокую твердость мартенсита.

АЗОТИРОВАНИЕ

Азотированием называется процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом при нагреве ее в атмосфере аммиака.

Цель азотирования – повышение твердости поверхностного слоя

* износостойкости

* предела выносливости

* сопротивления коррозии (в таких средах как вода, пар и др.)

Твердость азотированного слоя выше, чем цементованного и сохраняется при нагреве до 600-650оС , тогда как мартенсит сохраняет свою твердость только до температуры 200-250оС

Азотированию подвергают шестерни, цилиндры, пресс-формы, коленчатые валы, штампы.

В сплавах железа с азотом образуется ряд твердых растворов ( азота в альфа-железе, твердые растворы на основе нитридов железа.

Азотирование проводят в атмосфере аммиака.

Азотированию подвергают среднеуглеродистые легированные стали, которые после азотирования получают высокую твердость и износостойкость. Кроме нитридов железа, твердость которых невелика, наиболее сильно повышают твердость вольфрам, хром, молибден, ванадий.

Классическая сталь для азотирования – 38Х2МЮА

Азотирование углеродистых сталей повышает их коррозионную стойкость.

* Температура азотирования – 520-600оС

* Толщина азотированного слоя - до 0,6 мм

* продолжительность процесса зависит от требуемой толщины азотированного слоя.

ЦИАНИРОВАНИЕ

Цианированием называется процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температуре 820-950оС в расплавленных цианистых солях.

Цели цианирования – повышение поверхностной твердости, прочности, износостойкости, коррозионной стойкости, предела выносливости.

Различают:

1. СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНОЕ ЦИАНИРОВАНИЕ

Это нагрев до 820-860оС в расплавленных цианистых солях (NaCNKCN)

продолжительность процесса – от 30 до 90 мин

далее закалка непосредственно из цианистой ванны и низкий отпуск.

Применяется для мелких деталей.

2. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ЦИАНИРОВАНИЕ

Это нагрев до температуры 930-950оС в расплавленных цианистых солях

продолжительность процесса 1, 5 часа-6 часов

Зеркало ванны для предотвращения угара цианистых солей покрывают слоем графита.

После цианирования также проводят закалку и низкий отпуск.

Преимущества цианирования перед цементацией - уменьшение времени – повышение производительности, больше износостойкость, коррозионная стойкость, меньше коробление.

Недостатки – высокая стоимость, ядовитость цианистых солей, необходимы меры по охране труда.

НИТРОЦЕМЕНТАЦИЯ

Нитроцементация – это процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температуре 840-860оС в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака.

Продолжительность процесса – 4-10 часов

Цели – те же, что и при цианировании

Установлено, что при одновременной диффузии углерода и азота ускоряется\ диффузионный процесс.

Температура при нитроцементации ниже, чем при цементации, что положительно.

Толщина слоя – 0,2-0,8 мм

После нитроцементации следует закалка и низкий отпуск, твердость – 58-64НRCэ.

Нитроцементации подвергают детали сложной конфигурации, склонные к короблению.

Наиболее широко применяется на автомобильных и тракторных заводах. В частности на Вазе 94,5% деталей, проходящих ХТО, подвергаются нитроцементации.

БОРИРОВАНИЕ

Борирование – это вид ХТО, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали бором при нагреве в соответствующей среде.

Цель борирования – повышение поверхностной твердости, износостойкости, коррозионной стойкости, окалиностойкости до 800оС и теплостойкости.

Борирование выполняется при электролизе расплавленной буры

Na2B4O7. Но может быть и газовым в среде диборана или хлористого бора, либо без электролиза в ваннах с расплавленными солями.

* Температура процесса 930-950оС

* Время выдержки – 2-6 часов

* Толщина слоя очень небольшая – 0,1-0.2 мм

Диффузионный слой состоит из боридов,обладающих высокой твердостью.

Борированию подвергают втулки насосов, диски, штампы, детали прессформ и др.

ДИФФУЗИОННАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ

Диффузионная металлизация – это насыщение поверхностного слоя стали алюминием, хромом, цинком, кремнием и др.

Различают следующие основные способы диффузионной металлизации:

* погружение в расплав металла

* диффузия из расплавленных солей, содержащих диффундирующий элемент

* путем испарения диффундирующего элемента из газовой среды

Различают следующие виды диффузионной металлизации.

АЛИТИРОВАНИЕ

Это диффузионное насыщение поверхностного слоя металла алюминием

Цель алитирования – повышение окалиностойкости (до 900оС) , при этом образуется плотная пленка окислов Аl2O3, предохраняющая металл от окисления, повышения коррозионной стойкости.

Алитирование осуществляется погружением деталей в расплавленный алюминий (660оС)

толщина слоя 0,2-1 мм

структура алитированного слоя - твердый раствор алюминия в альфа-железе.

Алитированию подвергают чехлы термопар, топливники газогенераторных машин, детали разливочных ковшей и др. детали, работающие при высоких температурах.

ХРОМИРОВАНИЕ

Это насыщение поверхностного слоя хромом.

Цель – повышение окалиностойкости до 800оС, коррозионной стойкости в морской воде и азотной кислоте, увеличения твердости и износостойкости

Диффузионный слой состоит из твердого раствора хрома в альфа-железе, карбидов хрома

толщина слоя – 0,1-0,15 мм

Хромированию подвергают детали паросилового оборудования, пароводяной арматуры, клапаны, вентили, детали, работающие на износ в агрессивных средах.

СИЛИЦИРОВАНИЕ

Это насыщение поверхностного слоя кремнием

Цель – повышение коррозионной стойкости в морской воде, азотной и серной кислотах, износостойкости.

Силицированный слой состоит из твердого раствора кремния в альфа-железе

Толщина слоя – 0,3-1мм

При низкой твердости износостойкость силицированного слоя велика.

Силицированию подвергают детали химического оборудования, бумажной и нефтяной промышленности – валики насосов, трубопроводы, арматура, гайки, болты и др.

ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА (ТМО)

Это широко применяемый в машиностроении эффективный способ упрочнения металлов. Он позволяет повысить механические свойства по сравнению с полученными при обычной закалке и отпуске.

Наши рекомендации