Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Строительные материалы

Книги по строительству и ремонту

Химико-термическая обработка стали заключается в изменении химического состава стали на поверхности изделия и последующем проведении термообработки. Цель ее — упрочнение поверхностных слоев стали (повышение твердости, усталостной прочности, износостойкости и т. п.), изменение физико-химических и других свойств (коррозионных, фракционных и т.д.). От поверхностной закалки данный вид обработки отличается тем, что предварительно производят насыщение поверхности обрабатываемых изделий различными элементами (С, N, Al, Si, Cr и др.). Проникая в основную решетку металла, атомы элемента образуют твердый раствор внедрения или замещения, либо химическое соединение.

 Цементация — поверхностное насыщение малоуглеродистой стали (С<0,3 %) углеродом с последующими закалкой и отпуском с целью получения детали с твердой поверхностью и вязкой сердцевиной. Цементацию можно проводить в твердой, жидкой или газообразной среде (карбюризаторе).

Изделия, подвергаемые цементации в твердом карбюризаторе, помещают в огнеупорный ящпк и засыпают цементационной смесью, состоящей из активированного угля и углекислой соли (К2СО3, Na2CO3 или ВаСОз). Ящик ставят в печь и выдерживают при 900... ...950 °С в течение 5...G ч. При этом углекислая соль диссоциирует с выделением СОг> который реагирует с раскаленным углем и образует оксид углерода (L+COa^^CO). При соприкосновении с поверхностью стали оксид углерода разлагается (2СО-)-СО2+С) и углерод в атомарно-активном состоянии диффундирует в кристаллическую решетку y:Fe, образуя твердый раствор (аустенит). При дальнейшей выдержке в иечи изделие науглероживается на некоторую глубину (1...2 мм).

После цементации изделия подвергают закалке на мартенсит с последующим низким отпуском. При такой закалке сердцевина цементированных изделий будет мягкой    и    вязкой,   а   поверхностный   слой — твердым и прочным (твердость по Бринеллю повышается до 660...650 единиц).

При газовой цементации над обрабатываемыми изделиями пропускают газы (природный и смеси метана, этила и иных газов, получаемых при пиролизе керосина и других жидких нефтепродуктов), которые при нагревании до высоких температур (900...950°С) выделяют атомарный углерод. Газовая цементация обеспечивает повышение производительности труда и более точное регулирование процесса цементации, но требует более сложного оборудования.

 Азотирование — процесс поверхностного насыщения стали азотом путем выдержки стали, нагретой до 500...650°С, в атмосфере аммиака NH3. Аммиак диссоциирует по реакции

2NH8-»-2N + 3Ha

с выделением атомарного азота, который диффундирует в сталь и образует нитриды, обладающие высокой твердостью. Особенно хорошие результаты получаются при азотировании легированных сталей с небольшим содержанием легирующих элементов (Al, Ti, V, Mo, Сг), которые образуют с азотом высокодисперсные стойкие нитриды. Азотирование стали значительно повышает ее поверхностную твердость (в 1,5...2 раза по сравнению с цементацией), увеличивает износоустойчивость и предел усталости стали, повышает сопротивление коррозии.

 Цианирование — одновременное насыщение поверхности стального изделия азотом и углеродом, производится для повышения твердости, износоустойчивости и усталостной прочности мелких и средних деталей.

 Диффузионная металлизация — процесс поверхностного насыщения стали алюминием (алитированне), хромом (хромирование), кремнием (силицирование), бором (борирование) и другими элементами. Его осуществляют путем нагрева и выдержки стальных изделий в контакте с одним или несколькими из указанных элементов, которые могут находиться в твердом, жидком и газообразном состояниях. Такая обработка изделия придает поверхностным слоям стали жаростойкость, износоустойчивость, сопротивление коррозии и создает возможность замены легированных сталей.