ХТО. Способи ХТО

Найпоширенішими видами хіміко-термічної обробки сталі є: цементація, азотування, ціанування, дифузійна металізація.

Цементацією називається процес насичення поверхні стального виробу вуглецем. Після загартування такого виробу він стає твердим на поверхні і в'язким у серцевині. Цементації піддають в основному деталі, які працюють на стирання і удар одночасно. Цементація застосовується для маловуглецевих сталей. Використовують два види цементації: цементація твердим карбюризатором і газова цементація.

Азотування — це технологічний процес насичення поверхневого шару виробу азотом, щоб надати поверхневому шару виробу високої твердості, підвищитизносостійкість та опір агресивним середовищам. Азотують переважно леговану сталь, що містить алюміній, титан, ванадій, вольфрам, молібден або хром. Ці елементи, при взаємодії з азотом, утворюють тверді, стійкі до агресивних середовищ нітриди (TiN і т.д.).

Ціанування (карбонітрація) — насичення поверхневого шару виробів одночасно азотом (у більшій мірі) і вуглецем (у меншій мірі). Воно буває рідинне і газове, низькотемпературне (773...973 К), високотемпературне (1073...1123 К). Ціанування в основному застосовують для обробки інструментів із швидкорізальної сталі, підвищується твердість і корозійна стійкість.

Нітроцементація — насичення атомами переважно вуглецю і у меншій мірі азоту. Використовують для підвищення зносостійкості.

Дифузійна металізація — насичення поверхневого шару виробу різними металами. Процес відбувається в розплавах металів, якщо метал має невисоку температуру плавлення (цинк, алюміній), або в газовому середовищі хлоридів металів (CrCl₃, AlCl₃, SiCl₄ і т.д.). Між хлоридом та залізом протікає реакція обміну, в результаті, якої утворюється активний атомарний елемент, який дифундує в поверхневий шар. Дифузійна металізація проводиться для підвищення твердості, корозійної стійкості,жаростійкості, блиску і естетичного вигляду. Найпоширеніші види дифузійної металізації:

• алітування (насичення алюмінієм), використовується для деталей, що працюють при високих температурах;
• хромування (насичення хромом), супроводжується утворенням дифузійного шару з твердого розчину хрому в α-залізі та включень карбідів хрому з твердістю 1200...1300 HV та глибиною 0,15...0,2мм. Використовують для деталей, що працюють на зношування в агресивних середовищах;
• борування (насичення бором), який забезпечує високу твердість (1800...2000 HV), зносостійкість та стійкість проти корозії в різних середовищах;
• силіціювання (насичення кремнієм), що сприяє високій корозійній стійкості в морській воді, а також деяких кислотах.

40. ХТО. Цементація. Цемантація з твердої фази.

Цементація -процес насичення поверхні металу атомарним вуглецем. Стальну деталь при цементації нагрівають в середовищі, яке легко віддає вуглець. У результаті цього, вміст вуглецю в поверхневому шарі металу може перевищити 0,81% при виділенні надлишкової фази -цементиту.

Для цементації використовують низьковуглецеві сталі з вмістом вуглецю 0,10 - 0,20 %, а також леговані сталі 18ХГТ, 15ХФ, 20ХГР, 25ХГТ, 20ХН, 12ХН3А, 20ХН2М (цементуючі сталі), що дозволяє зберегти в’язку серцевину виробу після загартування. Глибина цементованого шару звичайно досягає 1-3 мм, алеможе бути і більшою.

Ефективною глибиною цементації умовно вважають відстань від поверхні деталі до половини зони, де в структурі поряд з перлітом 188 є приблизно така ж кількість фериту. Ефективна глибина цементації менша від повної її глибини. Значення ефективної глибини лежить в інтервалі від 0,5 до 2 мм.

При призначенні режимів цементації (температура, час) враховують хімічний склад сталі, а також умови роботи деталі. В результаті цементації вміст вуглецю в поверхневому шарі не повинен перевищувати 1,1 - 1,2%. Збільшення вмісту вуглецю призводить до підвищення крихкості зміцненого шару.

Ступінь цементації - це середній вміст вуглецю в поверхневомушарі.

Цементацію сталі проводять в газовому або в твердомусередовищі - карбюризаторі. Найпоширеніший спосіб газовоїцементації — з використанням метану СН4, пропану С3Н8, оксидувуглецю СО тощо — зводиться переважно до двох реакцій.

Основні карбюризатори газової цементації — природний, генераторний та світильний гази. Цей процес здійснюють при 900 - 950 °С, при цьому у 2-3 рази скорочується час на вуглецьовування, зростають можливості регулювання й контролю за процесом. За глибину цементації умовно приймають відстань від поверхні деталі до половини зони, у структурі якої спостерігається приблизно однакова кількість перліту та фериту (1-2 мм). Вміст вуглецю у цементованомушарі визначає межа його розчинності в аустеніті за даної температури.

При твердій цементації насичення проводять у закритих189 контейнерах, наповнених деревним вугіллям. Для підвищення активності карбюризатора додають вуглекислі солі: ВаСО3, Na2СО3, К2СО3 (поташ) в кількості 10 - 30% від маси вугілля. При температурі процесу насичення 900-950°С утворюється окис вуглецю.

Добавки вуглекислих солей активізують карбюризатор, завдяки чому відбувається збагачення атмосфери окисами вуглецю в цементац ящику:

Швидкість твердої цементації при температурі 950°С становить 0,1мм/год. Попередньо тривалість цементації визначають за необхідной товщиною дифузійного шару, використовуючи графіки. Більш надійним методом визначення глибини цементованого шару є проміжний контроль зразка-свідка, який обробляється разом з деталлю. Це дозволяє коректувати режими цементації в процесі обробки деталі.

Дата добавления: 2015-05-07