Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Процесс твердой цементации осуществляется следующим образом. Изделия, подлежащие цементации, укладывают в цементационные ящики, которые свариваются из малоуглеродистой стали толщиной 6-7 мм либо отливаются из жароупорной стали или из чугуна. Ящики из чугуна тяжелее железных и прогреваются более медленно. Следует иметь в виду, что на нагрев ящика до температуры цементации затрачивается много времени, поэтому необходимо применять ящики рациональной конструкции. Это не только сокращает продолжительность процесса, но и улучшает качество цементации. Цементацию мелких изделий на небольшую глубину рекомендуется осуществлять в ящиках небольших размеров (длина 500 мм, ширина 300 мм и высота 250 - 300 мм). Хорошие результаты достигаются в тех случаях, когда форма цементационного ящика приближается к форме обрабатываемых изделий. Так, для цементации шестерен, осей и втулок более выгодно применять ящики цилиндрической формы с вваренной в дно трубкой, которая способствует более быстрому выравниванию температур. При использовании таких ящиков время пребывания изделий в печи сокращается на 20 - 25%. Изделия следует располагать в цементационном ящике так, чтобы они не соприкасались друг с другом и не прикасались к стенкам ящика. Расстояние между изделиями должно быть не менее 15-20 мм, а между изделием и стенкой ящика - 20 —
25 мм. Это пространство заполняют карбюризатором и утрамбовывают его.
На дно ящика тоже насыпают слой карбюризатора толщиной 40 - 50 мм.
Самый верхний слой карбюризатора должен иметь толщину 30 - 40 мм.
Общий вес карбюризатора в ящике обычно составляет 10 - 15% от веса цементируемых изделий.
Пример правильной упаковки цементируемых изделий приведен на рис. 82. После укладки изделий ящик плотно закрывают крышкой, а щели замазывают глиной, чтобы в ящик не попадал воздух (при попадании его будет бесполезно выгорать карбюризатор, а также может иметь место окисление изделия). В крышке или стенке ящика делают несколько отверстий, в которые вставляют прутки диаметром около 10 мм, изготовленные из той же стали, что и цементируемое изделие. Эти прутки называют «свидетелями». Они необходимы для контроля процесса цементации. Кроме свидетелей, вместе с изделиями в ящики укладывают
Лидетели
Детали Нарбюризатор Железный ящик
Рис. 82. Упаковка деталей в цементационном ящике.
77
контрольные образцы. Упакованные ящики загружают в печь, предварительно нагретую до 600 - 700°, и медленно нагревают до температуры цементации. Если ящики не имеют ножек, то рекомендуется ставить их на подставки. Между ящиками должно быть расстояние 50-75 мм, а между ящиками и дверцей печи - не менее 100 - 150 мм. Это необходимо для равномерного нагрева ящиков со всех сторон.
Температура и продолжительность цементации. Большое значение для результатов обработки имеет температура цементации. Известно, что a-железо растворяет ничтожное количество углерода. Поэтому, если проводить цементацию при температурах, лежащих ниже точки Aci (723°), то на поверхности изделия образуется лишь тонкая пленка цементита, и дальнейшее проникновение (диффузия; атомов углерода в глубь изделия будет затруднено. Чтобы железо поглощало углерод, нужно a-железо перевести в у-железо, которое способно растворить до 2% углерода. Таким образом, для цементации необходимо нагреть сталь до образования структуры аустенита. Практически цементацию производят при температурах 870 - 920°, т. е. Ас3 + (20±500). Нужно ли производить цементацию при более высоких температурах?
Для ускорения процесса это весьма желательно, так как по мере повышения температуры скорость проникновения углерода в сталь быстро возрастает. Однако слишком высокая температура цементации является нежелательной из - за быстрой порчи цементационных ящиков, а также ввиду роста зерен аустенита. Кроме того, при повышенной температуре цементации наблюдается более резкий переход от цементированного слоя к сердцевине. В последнее время всё же часто применяют более высокие температуры цементации (950 -975°), при этом время цементации сокращается примерно на 7з. Такой режим обработки может быть особенно рекомендован при цементации изделий из углеродистой стали на небольшую глубину, так как указанные недостатки структуры здесь не так сильно проявляются и сравнительно легко устраняются последующей термической обработкой. Не следует изготовлять цементируемые изделия из кипящей стали ввиду повышенного содержания в ней кислорода. При цементации такой стали на поверхности часто получаются мягкие пятна. Продолжительность выдержки изделия при температуре цементации устанавливается в зависимости от требуемой глубины цементации. Время выдержки зависит также от температуры цементации и состава карбюризатора. В табл. 12 ориентировочно указана продолжительность выдержки в зависимости от глубины и температуры цементации при содержании в карбюризаторе 30% углекислого бария.
Таблица 12. Продолжительность выдержки при цементации.
Глубина слоя (в мм.) Продолжительность выдержки (в часах) при температуре цементации
900° 930°
