Всего на сайте:
236 тыс. 713 статей

Главная | Химия

Цементация  Просмотрен 252

Цементация заключается в насыщении поверхности изделия углеродом. Цементации подвергаются стали, содержащие С=0,15…0,30%, что позволяет сохранить вязкую сердцевину.

Цементацию осуществляют чаще всего двумя способами. По первому способу - в твердом карбюризаторе, состоящем из древесного угля и углекислых солей натрия или бария. Детали в этом случае упаковывают в ящики, засыпают карбюризатором и герметично закрывают. Второй способ - это цементация в газовой среде, в качестве которой применяют природный газ.

Температура процесса – 930…950°С. Такой выбор температуры обусловлен тем, что необходимо получить аустенитную структуру, которая может растворять много углерода. Кроме того, при указанной температуре достаточно высокий коэффициент диффузии.

Скорость процесса в твердом карбюризаторе составляет 0,1 мм/час, в газовой среде - 0,15 мм/час. Цементацию обычно проводят на глубину 1,2…1,5 мм. После цементации структура поверхностного слоя детали, которая содержит 0,9…1,0 % углерода, состоит из перлита (П) и небольшого количества цементита (Ц). Это - заэвтектоидная зона. Следующий слой - с концентрацией углерода 0,8 % углерода. Это - эвтектоидная зона с перлитной (П) структурой. За ней идёт доэвтектоидная зона с перлитно-ферритной структурой (П+Ф), в которой содержание углерода меньше 0,8 %. Эта зона плавно переходит в структуру сердцевины (Ф+П) с содержанием углерода 0,15-0,3 %.

Рис. 3.26. Характер распределения содержания углерода, структурных составляющих и твердости от поверхности к сердцевине после цементации; l – эффективная толщина цементованного слоя

 

Глубину цементации оценивают эффективной толщиной цементированного слоя - l, который представляет собой суммарную глубину заэвтектоидной и половины переходной доэвтектоидной зоны.

Цементация обеспечивает благоприятное распределение углерода от поверхности к сердцевине (постепенно уменьшающееся) (рис. 3.26), однако, не позволяет получать требуемые эксплуатационные свойства (высокую твердость поверхности, высокую износостойкость и высокую усталостную прочность).

Для получения необходимых свойств изделие после цементации обязательно подвергают закалке, которая может проводиться по трем режимам:

Ι режим: непосредственно из печи, где проводилась цементация. Этот режим пригоден в том случае, когда проводится газовая цементация и когда сталь природно-мелкозернистая.

ΙΙ режим: с цементационного нагрева проводится охлаждение до комнатной температуры, а затем нагрев под закалку до температуры выше Ас1 что приводит к измельчению зерна.

ΙΙΙ режим: для наиболее нагруженных деталей, которые работают в условиях трения при значительных динамических нагрузках, когда для обеспечения усталостной прочности и ударной вязкости необходимо получить мелкое зерно, как на поверхности, так и в сердцевине, проводят двойную закалку. Первую закалку - от температуры выше А3 для исправления структуры сердцевины, вторую - от температуры выше А1 для получения необходимых свойств поверхностного слоя.

После всех режимов закалки следует низкий отпуск для сохранения высокой твердости и частичного снятия напряжений.

При этом в поверхностном слое будет структура высокоуглеродистого отпущенного мартенсита или высокоуглеродистого отпущенного мартенсита с карбидами. В сердцевине же структура в зависимости от прокаливаемости будет представлять мартенсит малоуглеродистый отпущенный или феррито-цементитную смесь. Указанные структуры обеспечивают достаточную вязкость и пластичность сердцевины. Твёрдость на поверхности равна 59…62 HRC, а в сердцевине 25…30 HRC.

 

Предыдущая статья:Поверхностная закалка Следующая статья:Азотирование
page speed (0.0098 sec, direct)