Химико термическая обработка деталей

Химико-термическая обработка деталей штампов и пресс-форм заключается в изменении химического состава поверхностного слоя металла готовых деталей с целью повышения его твердости или придания антикоррозионной стойкости.

Различные методы химико-термической обработки позволяют насыщать поверхностный слой металла углеродом, азотом, хромом, алюминием и другими металлами.

Процесс химико-термической обработки заключается в нагреве стали, выдержке при этой температуре в насыщающей среде и медленном охлаждении. В производстве деталей оснастки применяются следующие виды химико-термической обработки: цементация, азотирование, алитирование и диффузионное хромирование.

Цементация деталей оснастки возможна с помощью твердых, газообразных и жидких карбюризаторов, но наиболее распространенным способом является цементация твердыми карбюризаторами. Детали помещают в ящик из жаростойкой стали и засыпают толченым древесным углем в смеси с добавками, ускоряющими процесс цементации (например, 75% угля, 15% углекислого бария, 5% углекислого кальция, 1% углекислого натрия и 4% мазута).

Карбюризатор утрамбовывают. Расстояние между деталями, уложенными в ящик, должно быть 25—40 мм. Цементационный ящик плотно закрывают, обмазывают щели глиной и по высыхании ее ставят в закалочную печь, нагретую до 700° С. Затем температуру печи поднимают до 920— 940° С, при этой температуре выдерживают из расчета 1 час на каждые 0,1 мм желаемой глубины науглерожен-ного слоя. Глубина цементации, выполняемой таким способом, достигает 3 мм.

Для проверки качества цементации в ящик вместе с цементуемыми деталями закладывают образцы («свидетели»), изготовленные из той же стали, которые затем подвергают испытаниям.

Как правило, после цементации детали подвергают закалке одним из следующих способов: закалка раскаленной детали, взятой непосредственно из цементационного ящика; охлаждение деталей в ящике, повторный нагрев их в печи до 760—780° С и закалка в воде или масле; двойная закалка-нагрев охлажденных в ящике деталей до 600—650° С, охлаждение их вместе с печью, повторный нагрев до 900° С с закалкой в масле, снова нагрев до 780° С и закалка в воде.

При изготовлении штампов цементации подвергают направляющие колонки, направляющие втулки, державии для быстросменных пуансонов и другие детали, изготовленные из сталей 15, 20 и 30.

Алитирование — насыщение поверхностного слоя стали алюминием. Применяется для повышения стойкости деталей оснастки, работающих при нагреве до значительных температур. В результате алитирования сталь приобретает жаропрочность. Этот метод используется при изготовлении форм для литья под давлением.

Диффузионное хромирование представляет собой насыщение поверхностного слоя стали хромом. Применяется оно для повышения твердости, износостойкости и коррозийной стойкости особо ответственных деталей форм для литься под давлением.

Азотирование — насыщение поверхности слоя стали азотом при температуре 480—620° С в течение 10—60 ч. Азотированный слой достигает глубины 0,5— 0,8 мм и твердости до HRC68—70. При этом приобретаемая твердость сохраняется даже при нагреве до 550° С. После азотирования детали не требуют последующей термической обработки, не деформируются и получают высокую коррозионную стойкость.

Азотированию подвергают в основном рабочие детали вытяжных, гибочных и формовочных штампов, изготовленные из легированных инструментальных сталей, содержащих хром, молибден, ванадий. Эти металлы легко образуют с азотом твердые химические соединения.

Процесс азотирования происходит следующим образом. Детали загружают в плотно закрывающийся муфель, который помещают в электрическую печь. По трубке в муфель подают аммиак (NH3), предварительно пропущенный через поглотитель влаги. Температуру в печи поднимают до 500—600° С. При этих температурах аммиак диссоциирует (разлагается) на азот и водород и образовавшийся атомарный азот поглощается поверхностными слоями металла деталей.

Насыщение стали азотом при обычных условиях азотирования протекает чрезвычайно медленно (во много раз медленнее диффузии углерода при цементации стали). Для образования азотированного слоя глубиной 0,1 мм требуется ориентировочно около 10 часов. Поэтому для ускорения процесса азотирования используют двухступенчатый нагрев: детали выдерживают сначала при температуре 510—520° С, а затем нагревают до 550—600° С и выдерживают при этой температуре от 8 до 20 ч, в зависимости от глубины слоя. При двухступенчатом нагреве общая продолжительность азотирования сокращается в 1,5—2 раза.

По окончании азотирования детали медленно (со скоростью 200—300° С в час) охлаждают до температуры 200—250° С для того, чтобы в металле не осталось внутренних напряжений. Охлаждение, как и нагрев, производят в закрытой печи ,в атмосфере аммиака во избежание окисления поверхности металла.

Если необходимо азотировать только часть поверхности детали, то места, не подлежащие азотированию, покрывают гальваническим способом слоем олова. Олово должно быть нанесено тонким слоем 10—15 мкм.

Азотированию подвергают не всякую сталь. Поскольку требуется высокая и устойчивая твердость поверхностного слоя стали, то азотирование к углеродистой инструментальной стали не применяется. Это объясняется тем, что железо с азотом дает очень непрочные, легко распадающиеся при нагреве нитриды. Наиболее часто азотируют рабочие детали гибочных, вытяжных и формовочных штампов, изготовленные из легированных сталей марок Х12, Х12М, Х12Ф1, 7X3, 4ХВ2С.

Азотирование обычно выполняют на завершающей стадии обработки деталей. После него выполняются лишь чистовое шлифование и полирование рабочих поверхностей. Если к деталям оснастки применяется термообработка, то ее выполняют обязательно до азотирования, причем температура отпуска должна быть выше температуры азотирования, иначе при азотировании деталь может получить деформацию. Для деталей, подвергающихся перед азотированием высокому отпуску, температура азотирования не должна превышать 650° С.

При антикоррозионном азотировании форм для литья под давлением, осуществляемом обычно на небольшую глубину (до 0,04 мм), применяют ускоренные режимы. Они состоят в использовании более высоких температур нагрева (до 700—850° С) и значительно меньшего времени выдержки.

Если кроме антикоррозионного азотирования необходима еще и закалка, то ее выполняют непосредственно вслед за азотированием: после выдержки при температуре азотирования деталь закаливают в воде или масле и затем отпускают.

В ремонтной практике широко применяют такие виды химикотермической обработки, как цементация, азотирование, цианирование, диффузионная металлизация.

Цементация стали — процесс насыщения поверхностного слоя углеродом при нагревании без доступа воздуха до температуры 900—950°С в среде углерода или газов, содержащих углерод. Цементацию проводят для получения высокой твердости поверхностного слоя при условии сохранения мягкой и вязкой сердцевины, а также для повышения износостойкости и предела выносливости стальных деталей, что обеспечивается термической обработкой после цементации (закалкой и низким отпуском).

Читать также:  Сверло форстнера для мебельных петель

Обычно цементации подвергаются низкоуглеродистые стали с содержанием углерода до 0,25%, в результате чего твердость внутренних слоев детали после закалки не изменяется и остается равной 160—170 НВ, а твердость поверхностного слоя повышается до 600 НВ. Толщина цементованного слоя для деталей составляет 0,5—2 мм, для измерительного инструмента — 0,3—1 мм, а концентрация углерода в поверхностном слое — 0,8—1%. Различают цементацию твердым карбюризатором и газовую.

Более широко применяют цементацию в газовых средах как высокопроизводительный способ. В качестве карбюризатора используют, например, природные газы — метан СН4, пропан или бутан, которые при нагревании диссоциируют с выделением атомарного углерода.

Детали нагревают до температуры 900—950°С в специальных герметически закрытых печах, в которые подается карбюризатор. При цементации газообразным карбюризатором длительность процесса сокращается в 2,5—3 раза по сравнению с цементацией твердым карбюризатором. Заданная концентрация углерода в поверхностном слое обеспечивается автоматическим регулированием состава газа.

При цементации твердым карбюризатором детали, насыщаемые углеродом, после предварительной очистки от ржавчины и жиров укладывают в металлические ящики и засыпают карбюризатором, состоящим в основном из древесного угля с добавлением углеродистого бария, соды, карбоната кальция и крахмала в количестве, составляющем 10—40% массы угля. Крышку ящика для его герметизации обмазывают огнеупорной глиной. Продолжительность цементации в печи в зависимости от размеров ящика и количества загруженных деталей составляет 10—20 ч. После цементации детали в ящиках охлаждают вместе с печью или на воздухе, а затем подвергают закалке и низкому отпуску. Цементации подвергают зубчатые колеса, шейки валов, плунжеры насосов, червяки, звездочки и другие детали.

Азотирование стали — процесс насыщения поверхностного слоя стали азотом при нагревании ее в среде аммиака МН3. Азотирование проводят для повышения твердости поверхностного слоя деталей, износо- и теплостойкости, а также коррозионной стойкости.

Азотированию подвергают детали, прошедшие термическую обработку (закалку с высоким отпуском) и обработку резанием. На неазотируемые участки наносят электролитическое покрытие оловом. Внутренние резьбы и отверстия защищают обмазками. Детали укладывают равномерно в герметически закрытый муфель (реторту), который помещают в электропечь. В муфель из баллонов подается аммиак, который при нагревании разлагается, образуя атомарный азот.

Процесс азотирования продолжается 3—90 ч, а последующее медленное охлаждение печи с деталями — 4—5 ч. Глубина азотированного слоя зависит от температуры и времени выдержки (0,25— 0,65 мм).

Различают прочностное азотирование, которое проводят для повышения твердости, износостойкости и усталостной прочности, и противокоррозионное азотирование (декоративное) — для повышения коррозионной стойкости во влажной атмосфере и пресной воде.

Противокоррозионному азотированию в основном подвергаются углеродистые стали. Процесс протекает при температуре 600— 700°С с выдержкой при этой температуре 0,5—1 ч.

Азотирование по сравнению с цементацией имеет следующие преимущества: твердость и износостойкость азотированного слоя значительно выше цементированного закаленного слоя; после азотирования закалку деталей не выполняют, что предотвращает их коробление; азотированная поверхность более устойчива к коррозии. Однако азотирование — процесс более длительный и сложный, поэтому его применяют только для легированных сталей. Азотированные детали мало пригодны для работы в условиях высоких удельных нагрузок из-за недостаточной толщины азотированного слоя.

Цианирование (нитроцементация) стали — процесс одновременного насыщения поверхности стальной детали азотом и углеродом. Цианированию подвергают детали из сталей, содержащих 0,2—0,4% углерода. Цианирование может производиться в твердых, жидких и газообразных средах. Твердое цианирование применяют крайне редко как менее эффективное по сравнению с жидким и газовым. Наиболее часто используют цианирование в жидкой среде.

Детали, прошедшие механическую обработку, погружают в специальную ванну с расплавом солей, состоящим из 20—25% NaCN, остальное — NaCl и Na2C03. В зависимости от необходимой толщины получаемого слоя детали нагревают до температуры 820— 960°С. Образующиеся при нагревании атомарный азот и углерод диффундируют в сталь, поверхность детали насыщается азотом (до 1—2%) и углеродом (до 0,7%). При температуре расплава 820— 860°С получают слой толщиной до 0,3 мм, при температуре расплава 930—960°С — до 2 мм; продолжительность процесса составляет 10—40 мин. После цианирования проводят закалку и низкий отпуск, в результате твердость полученного слоя составляет 59—63 HRC3. Этот процесс называют высокотемпературным цианированием.

Цианирование при температуре 550—600°С по существу является азотированием в жидких средах, поскольку науглероживания, т.е. насыщения углеродом, не происходит. Этот процесс проводят в неразбавленных другими веществами расплавах цианистых солей, содержащих 40% (массовая доля) KCN и 60% NaCN. Высокотемпературное цианирование применяют для средне- и низкоуглеродистых сталей (обыкновенных углеродистых и легированных), низкотемпературное цианирование — для быстрорежущего инструмента. Глубина цианированного слоя зависит от времени выдержки.

Газовое цианирование (нитроцементация) проводят в смеси науглероживающих и азотирующих газов, например в смеси светильного или природного газа (90—97%) и аммиака (3—10%). Детали нагревают до температуры 850—870°С, длительность нитроцементации 2—10 ч. После нитроцементации детали подвергают закалке и низкому отпуску; твердость полученного слоя 61—63 НЯСЭ.

Диффузионная металлизация — процесс насыщения поверхностей стальных деталей различными металлами. Наиболее часто применяют металлизацию алюминием (алитирование), хромом (хромирование), кремнием (силицирование) и бором (бориро- вание). Одновременное насыщение поверхностей хромом и алюминием или хромом и вольфрамом называют хромо-алитированием, хромо-вольфрамированием. В результате диффузионной металлизации повышаются жаростойкость (окалиностойкость) до 1100°С, износостойкость, твердость (до 2000 НВ) и коррозионная стойкость стальных деталей. Насыщение проводят в твердых, жидких и газообразных средах при температуре 1000—1200°С.

Процесс диффузии при металлизации происходит значительно медленнее, чем при других видах химико-термической обработки, поэтому получение даже очень тонких слоев протекает при высоких температурах и длительных выдержках.

Алитирование стали проводят для повышения жаростойкости (окалиностойкости) деталей, работающих при температурах до 900°С.

Алитирование деталей осуществляют в порошкообразной смеси, содержащей 49% (массовая доля) алюминия, 39% оксида алюминия и 12% хлористого аммония. Смесь засыпают в стальной ящик с уложенными для алитирования деталями. Температура печи 950— 1050°С, продолжительность обработки составляет 4—12 ч. На поверхности алитированной детали образуется тонкая тугоплавкая (температура плавления более 2000°С) пленка оксида алюминия А123 толщиной 0,1 — 1 мм, предохраняющая металл от окисления. Алитированию подвергают изложницы для разлива стали, котельную арматуру. Алитированные детали устойчивы в газах, содержащих сернистые соединения. Их можно использовать вместо деталей, изготовленных из жаростойких (окалиностойких) сталей.

Читать также:  Сварка плавящимся электродом в среде защитных газов

Диффузионное хромирование стали проводят с целью повышения жаро- и коррозионностойкости. Стали, содержащие более 0,3% углерода, при хромировании приобретают высокую твердость и износостойкость вследствие образования на поверхности карбидов хрома. Наиболее широко применяют газовое хромирование в среде газообразного хлора или смеси водорода и хлористого водорода. Карбюризатором является феррохром или хром, температура в реторте или печи 950— 1050°С, глубина насыщения хромом 0,1—0,2 мм, продолжительность процесса 4—6 ч.

Химико-термическая обработка (ХТО)– процесс изменения химического состава, микроструктуры и свойств поверхностного слоя детали.

Изменение химического состава поверхностных слоев достигается в результате их взаимодействия с окружающей средой (твердой, жидкой, газообразной, плазменной), в которой осуществляется нагрев.

В результате изменения химического состава поверхностного слоя изменяются его фазовый состав и микроструктура,

Основными параметрами химико-термической обработки являются температура нагрева и продолжительность выдержки.

В основе любой разновидности химико-термической обработки лежат процессы диссоциации, адсорбции, диффузии.

Диссоциация –получение насыщающего элемента в активированном атомарном состоянии в результате химических реакций, а также испарения.

Химико термическая обработка деталей

Адсорбция – захват поверхностью детали атомов насыщающего элемента.

Адсорбция – всегда экзотермический процесс, приводящий к уменьшению свободной энергии.

Диффузия – перемещение адсорбированных атомов вглубь изделия.

Для осуществления процессов адсорбции и диффузии необходимо, чтобы насыщающий элемент взаимодействовал с основным металлом, образуя твердые растворы или химические соединения.

Химико-термическая обработка является основным способом поверхностного упрочнения деталей.

Основными разновидностями химико-термической обработки являются:

цементация (насыщение поверхностного слоя углеродом);

азотирование (насыщение поверхностного слоя азотом);

нитроцементация или цианирование (насыщение поверхностного слоя одновременно углеродом и азотом);

диффузионная металлизация (насыщение поверхностного слоя различными металлами).

Назначение и технология видов химико-термической обработки: цементации, азотирования нитроцементации и диффузионной металлизации

Цементация –химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя атомами углерода при нагреве до температуры900…950 o С.

Цементации подвергают стали с низким содержанием углерода (до 0,25 %).

Нагрев изделий осуществляют в среде, легко отдающей углерод. Подобрав режимы обработки, поверхностный слой насыщают углеродом до требуемой глубины.

Глубина цементации (h) – расстояние от поверхности изделия до середины зоны, где в структуре имеются одинаковые объемы феррита и перлита (h.=1…2мм).

Степень цементации –среднее содержание углерода в поверхностном слое (обычно, не более1,2 %).

Более высокое содержание углерода приводит к образованию значительных количеств цементита вторичного, сообщающего слою повышенную хрупкость.

На практике применяют цементацию в твердом и газовом карбюризаторе (науглероживающей среде).

Участки деталей, которые не подвергаются цементации, предварительно покрываются медью (электролитическим способом) или глиняной смесью.

Цементация в твердом карбюризаторе.

Почти готовые изделия, с припуском под шлифование, укладывают в металлические ящики и пересыпают твердым карбюризатором. Используется древесный уголь с добавками углекислых солей ВаСО3, Na2CO3 в количестве10…40 %.Закрытые ящики укладывают в печь и выдерживают при температуре930…950 o С.

За счет кислорода воздуха происходит неполное сгорание угля с образованием окиси углерода (СО), которая разлагается с образованием атомарного углерода по реакции:

Химико термическая обработка деталей

Образующиеся атомы углерода адсорбируются поверхностью изделий и диффундируют вглубь металла.

Недостатками данного способа являются:

значительные затраты времени (для цементации на глубину 0,1мм затрачивается1час);

низкая производительность процесса;

сложность автоматизации процесса.

Способ применяется в мелкосерийном производстве.

Процесс осуществляется в печах с герметической камерой, наполненной газовым карбюризатором.

Атмосфера углеродосодержащих газов включает азот, водород, водяные пары, которые образуют газ-носитель, а также окись углерода, метан и другие углеводороды, которые являются активными газами.

Глубина цементации определяется температурой нагрева и временем выдержки.

возможность получения заданной концентрации углерода в слое (можно регулировать содержание углерода, изменяя соотношение составляющих атмосферу газов);

сокращение длительности процесса за счет упрощения последующей термической обработки;

возможность полной механизации и автоматизации процесса.

Способ применяется в серийном и массовом производстве.

Структура цементованного слоя

Структура цементованного слоя представлена на рис. 15.1.

Химико термическая обработка деталей

Рис. 15.1. Структура цементованного слоя

На поверхности изделия образуется слой заэвтектоидной стали, состоящий из перлита и цементита. По мере удаления от поверхности, содержание углерода снижается и следующая зона состоит только из перлита. Затем появляются зерна феррита, их количество, по мере удаления от поверхности увеличивается. И, наконец, структура становится отвечающей исходному составу.

Термическая обработка после цементации

В результате цементации достигается только выгодное распределение углерода по сечению. Окончательно формирует свойства цементованной детали последующая термообработка. Все изделия подвергают закалке с низким отпуском. После закалки цементованное изделие приобретает высокую твердость и износостойкость, повышается предел контактной выносливости и предел выносливости при изгибе, при сохранении вязкой сердцевины.

Комплекс термической обработки зависит от материала и назначения изделия.

Графики различных комплексов термической обработки представлены на рис. 15.2.

Химико термическая обработка деталей

Рис. 15.2. Режимы термической обработки цементованных изделий

Если сталь наследственно мелкозернистая или изделия неответственного назначения, то проводят однократную закалку с температуры 820…850 o С(рис. 15.2 б). При этом обеспечивается получение высокоуглеродистого мартенсита в цементованном слое, а также частичная перекристаллизация и измельчение зерна сердцевины.

При газовой цементации изделия по окончании процесса подстуживают до этих температур, а затем проводят закалку (не требуется повторный нагрев под закалку) (рис. 15.2 а).

Для удовлетворения особо высоких требований, предъявляемых к механическим свойствам цементованных деталей, применяют двойную закалку (рис. 15.2 в).

Первая закалка (или нормализация) проводится с температуры 880…900 o Сдля исправления структуры сердцевины.

Вторая закалка проводится с температуры 760…780 o Сдля получения мелкоигольчатого мартенсита в поверхностном слое.

Завершающей операцией термической обработки всегда является низкий отпуск, проводимый при температуре 150…180 o С.В результате отпуска в поверхностном слое получают структуру мартенсита отпуска, частично снимаются напряжения.

Читать также:  Формула для расчета потребления электроэнергии

Цементации подвергают зубчатые колеса, поршневые кольца, червяки, оси, ролики.

Азотирование –химико-термическая обработка, при которой поверхностные слои насыщаются азотом.

Впервые азотирование осуществил Чижевский И.П., промышленное применение – в двадцатые годы.

При азотировании увеличиваются не только твердость и износостойкость, но также повышается коррозионная стойкость.

При азотировании изделия загружают в герметичные печи, куда поступает аммиак NH3 c определенной скоростью. При нагреве аммиак диссоциирует по реакции:2NH3>2N+3H2. Атомарный азот поглощается поверхностью и диффундирует вглубь изделия.

Фазы, получающиеся в азотированном слое углеродистых сталей, не обеспечивают высокой твердость, и образующийся слой хрупкий.

Для азотирования используют стали, содержащие алюминий, молибден, хром, титан. Нитриды этих элементов дисперсны и обладают высокой твердостью и термической устойчивостью.

Типовые азотируемые стали: 38ХМЮА, 35ХМЮА, 30ХТ2Н3Ю.

Глубина и поверхностная твердость азотированного слоя зависят от ряда факторов, из которых основные: температура азотирования, продолжительность азотирования и состав азотируемой стали.

В зависимости от условий работы деталей различают азотирование:

для повышения поверхностной твердости и износостойкости;

для улучшения коррозионной стойкости (антикоррозионное азотирование).

В первом случае процесс проводят при температуре 500…560 o С в течение24…90часов, так как скорость азотирования составляет0,01 мм/ч. Содержание азота в поверхностном слое составляет10…12 %, толщина слоя (h) –0,3…0,6мм. На поверхности получают твердость около1000HV. Охлаждение проводят вместе с печью в потоке аммиака.

Значительное сокращение времени азотирования достигается при ионном азотировании, когда между катодом (деталью) и анодом (контейнерной установкой) возбуждается тлеющий разряд. Происходит ионизация азотосодержащего газа, и ионы бомбардируя поверхность катода, нагревают его до температуры насыщения. Катодное распыление осуществляется в течение 5…60мин при напряжении1100…1400В и давлении0,1…0,2мм рт. ст., рабочее напряжение400…1100В, продолжительность процесса до24 часов.

Антикоррозионное азотирование проводят и для легированных, и для углеродистых сталей. Температура проведения азотирования – 650…700 o С, продолжительность процесса –10часов. На поверхности образуется слойХимико термическая обработка деталей— фазы толщиной0,01…0,03мм, который обладает высокой стойкостью против коррозии. (Химико термическая обработка деталей–фаза – твердый раствор на основе нитрида железаFe3N, имеющий гексагональную решетку).

Азотирование проводят на готовых изделиях, прошедших окончательную механическую и термическую обработку (закалка с высоким отпуском).

После азотирования в сердцевине изделия сохраняется структура сорбита, которая обеспечивает повышенную прочность и вязкость.

Цианирование и нитроцементация

Цианирование– химико-термическая обработка, при которой поверхностьнасыщается одновременно углеродом и азотом.

Осуществляется в ваннах с расплавленными цианистыми солями, например NaCNс добавками солейNаCl, BaClи др. При окислении цианистого натрия образуется атомарный азот и окись углерода:

Химико термическая обработка деталей

Глубина слоя и концентрация в нем углерода и азота зависят от температуры процесса и его продолжительности.

Цианированный слой обладает высокой твердостью 58…62HRC и хорошо сопротивляется износу. Повышаются усталостная прочность и коррозионная стойкость.

Продолжительности процесса 0,5…2 часа.

Высокотемпературное цианирование –проводится при температуре800…950 o С, сопровождается преимущественным насыщением стали углеродом до0,6…1,2 %, (жидкостная цементация). Содержание азота в цианированном слое0,2…0,6 %, толщина слоя0,15…2 мм. После цианирования изделия подвергаются закалке и низкому отпуску. Окончательная структура цианированного слоя состоит из тонкого слоя карбонитридовFe2(C, N), а затем азотистый мартенсит.

По сравнению с цементацией высокотемпературное цианирование происходит с большей скоростью, приводит к меньшей деформации деталей, обеспечивает большую твердость и сопротивление износу.

Низкотемпературное цианирование– проводится при температуре540…600 o С, сопровождается преимущественным насыщением стали азотом

Проводится для инструментов из быстрорежущих, высокохромистых сталей, Является окончательной обработкой.

Основным недостатком цианирования является ядовитость цианистых солей.

Нитроцементация– газовое цианирование, осуществляется в газовых смесях из цементующего газа и диссоциированного аммиака.

Состав газа температура процесса определяют соотношение углерода и азота в цианированном слое. Глубина слоя зависит от температуры и продолжительности выдержки.

Высокотемпературная нитроцементацияпроводится при температуре830…950 o С, для машиностроительных деталей из углеродистых и малолегированных сталей при повышенном содержании аммиака. Завершающей термической обработкой является закалка с низким отпуском. Твердость достигает56…62HRC.

На ВАЗе 95 % деталей подвергаются нитроцементации.

Низкотемпературной нитроцементацииподвергают инструмент из быстрорежущей стали после термической обработки (закалки и отпуска). Процесс проводят при температуре530…570 o С, в течение1,5…3часов. Образуется поверхностный слой толщиной0,02…0,004мм с твердостью900…1200HV.

Нитроцементация характеризуется безопасностью в работе, низкой стоимостью.

Диффузионная металлизвция –химико-термическая обработка, при которой поверхность стальных изделий насыщается различными элементами: алюминием, хромом, кремнием, бором и др.

При насыщении хромом процесс называют хромированием, алюминием –алитированием, кремнием –силицированием, бором –борированием.

Диффузионную металлизацию можно проводить в твердых, жидких и газообразных средах.

При твердой диффузионной метализацииметаллизатором является ферросплав с добавлением хлористого аммония (NH4Cl). В результате реакции металлизатора сHClилиCL2образуется соединение хлора с металлом (AlCl3, CrCl2, SiCl4), которые при контакте с поверхностью диссоциируют с образованием свободных атомов.

Жидкая диффузионная метализацияпроводится погружением детали в расплавленный металл (например, алюминий).

Газовая диффузионная метализация проводится вгазовых средах, являющихся хлоридами различных металлов.

Диффузия металлов протекает очень медленно, так как образуются растворы замещения, поэтому при одинаковых температурах диффузионные слои в десятки и сотни раз тоньше, чем при цементации.

Диффузионная металлизация – процесс дорогостоящий, осуществляется при высоких температурах (1000…1200 o С) в течение длительного времени.

Одним из основных свойств металлизированных поверхностей является жаростойкость, поэтому жаростойкие детали для рабочих температур 1000…1200 o С изготавливают из простых углеродистых сталей с последующим алитированием, хромированием или силицированием.

Исключительно высокой твердостью (2000HV) и высоким сопротивлением износу из-за образования боридов железа (FeB, FeB2) характеризуются борированные слои, но эти слои очень хрупкие.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *