Газовая цементация

Этот процесс осуществляют нагревом изделия в среде газов, содержащих углерод. Газовая цементация имеет ряд преимуществ по сравнению с цементацией в твердом карбюризаторе, поэтому ее широко применяют на заводах, изго­товляющих детали массовыми партиями.

В случае газовой цементации можно получить заданную кон­центрацию углерода в слое; сокращается длительность процесса, так как отпадает необходимость прогрева ящиков, наполненных малотеплопроводным карбюризатором; обеспечивается возмож­ность полной механизации и автоматизации процессов и значи­тельно упрощается последующая термическая обработка деталей, так как закалку можно проводить непосредственно из цемента­ционной печи.

Наиболее качественный цементованный слой получается при использовании в качестве карбюризатора природного газа, состоя­щего почти полностью из метана (СН₄) и пропанбутановых сме­сей, подвергнутых специальной обработке, а также жидких угле­водородов. Основной реакцией, обеспечивающей науглерожива­ние при газовой цементации, является:

2СО СО₂ + С_ат; С_ат Fe_γ -> аустенит Fe_γ (С).

Процесс ведут при температуре 910-930 °С 6-12 ч (толщина слоя 1000-1700 мкм).

В серийном производстве газовую цементацию обычно прово­дят в шахтных печах. Необходимая для газовой цементации атмосфера создается при подаче в камеру печи жидкостей, богатых углеродом (керосин, синтин, спирты и т. д.). Углеводородные соединения при высокой температуре разлагаются с образованием цементующего газа.

В крупносерийном и массовом производствах газовую цемен­тацию проводят в безмуфельных печах непрерывного действия. В этих установках весь цикл химико-термической обработки (це­ментация, закалка и низкий отпуск) полностью механизирован и автоматизирован. В печах непрерывного действия для цементации применяют эндотермическую атмосферу, в которую добавляют природный газ, об. %; 95-97 эндогаза (20% СО, 40% Н_а и 40%Ni) и 3-5 природного газа.

Основное преимущество эндотермической атмосферы – воз­можность автоматического регулирования углеродного потенциа­ла, под которым понимают ее науглероживающую способность, обеспечивающую определенную концентрацию углерода на поверхности цементованного слоя.

Термическая обработка стали после цементации и свойства цементованных деталей. Окончательные свойства цементованных деталей достигаются в результате термической обработки, выпол­няемой после цементации. Этой обработкой можно исправить структуру и измельчить зерно сердцевины и цементованного слоя, неизбежно увеличивающееся во время длительной выдержки при высокой температуре цементации, получить высокую твер­дость в цементованном слое и хорошие механические свойства сердцевины; устранить карбидную сетку в цементованном слое которая может возникнуть при насыщении его углеродом до заэвтектоидной концентрации.

В большинстве случаев, особенно при обработке наследственно мелкозернистых сталей, применяют закалку от 820-850°С.

Это обеспечивает измельчение зерна и полную закалку цемен­тованного слоя и частичную перекристаллизацию и измельчение зерна сердцевины. После газовой цементации часто применяют закалку без повторного нагрева, а непосредственно из печи после подстуживания изделий до 840-860°С для уменьшения коробле­ния обрабатываемых изделий. Такая обработка не исправляет структуры цементованного слоя и сердцевины, поэтому непосред­ственную закалку применяют только в том случае, когда изделия изготовлены из наследственно мелкозернистой стали.

Заключительной операцией термической обработки цементо­ванных деталей во всех случаях является низкий отпуск при 160-180°С, переводящий мартенсит закалки в поверхностном слое в отпущенный мартенсит, снимающий напряжения.

Список используемых источников

1. Арзамасов Б.Н. Материаловедение. – М., 1993. - 648 с.

2. Гуляев А.П. Металловедение. – М., 1995. – 543 с.

3. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 2001.- 528 с.

4. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. – М.: Металлургия, 2000. – 315 с.

5. Третьякова Н.В. Материаловедение: лекции. – 1999. – 148 с.

Поиск по сайту: