Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
при глубине слоя 0,3 - 0,5 мм..... 2,5 - 3,5 часа
при глубине слоя 0,5 - 0,8 мм..... 3,5 - 5,0 часов
при глубине слоя 0,8 - 1,0 мм..... 5,0 - 6,0 часов
при глубине слоя 1,0 - 1,5 мм..... 6,5 - 8,5 часа
Термическая обработка изделий после газовой цементации почти ничем не отличается от обычной. Основным преимуществом газовой цементации по сравнению с твердой является меньшая продолжительность процесса, так как отпадает необходимость нагревать ящики и
80
твердый карбюризатор. Кроме того, достигается экономия средств, потому что не нужно доставлять и хранить большое количество твердого карбюризатора. Следует отметить также, что условия труда рабочих при газовой цементации значительно лучше, чем при твердой цементации. Указанные преимущества обеспечили широкое применение в машиностроении газовой цементации. Работники Московского автомобильного завода им. Лихачева разработали и внедрили в производство способ скоростной высокотемпературной газовой цементации шестерен при нагреве токами высокой частоты. Цементация проводится при температуре 1100°, что позволяет значительно ускорить процесс насыщения поверхности изделия углеродом. Этот способ дает возможность получить цементированный слой глубиной в 1 мм за 50 мин., т. е. в 7 - 8 раз быстрее, чем при обычной газовой цементации. При скоростной газовой цементации хромомарганцево-титановых сталей (18ХГТ и 30ХГТ), отличающихся малой склонностью к росту зерна, одновременно осуществляется и их закалка (после подстуживания до температуры 870°).
Брак при цементации. При цементации наиболее часто встречаются следующие дефекты:
1) глубина цементированного слоя не соответствует заданной техническими условиями;
2) слишком высокое или, наоборот, недостаточное содержание углерода в поверхностном слое;
3) резкий переход от цементированного слоя к сердцевине (по содержанию углерода);
4) наличие отдельных мягких мест (пятен) на поверхности;
5) отслаивание цементированного слоя. Причиной возникновения указанных дефектов является чаще всего несоблюдение технологии процесса.
Чрезмерная или недостаточная глубина цементированного слоя получается главным образом вследствие неправильно установленного времени выдержки. Если выдержка слишком велика, то глубина слоя получается больше заданной, и наоборот. Необходимо иметь в виду, что если глубина цементации получилась больше требуемой, то такой брак неисправим. Слишком высокое содержание углерода в цементированном слое получается главным образом вследствие применения очень сильного карбюризатора, содержащего большое количество углекислых солей, и при слишком высокой температуре цементации. Пониженное содержание углерода в цементированном слое наблюдается в тех случаях, когда карбюризатор содержит недостаточное количество углекислых солей и поэтому насыщение поверхности изделия углеродом протекает вяло. Резкий переход от цементированного слоя к сердцевине вызван чаще всего слишком высокой температурой цементации, особенно в начале процесса. При этом поглощение углерода поверхностью протекает быстрее, чем диффузия его в глубину. В результате возникает резкая граница между цементированным слоем и сердцевиной изделия. Этот дефект влечет за собой при дальнейшей закалке изделия отделение (отслаивание) цементированного слоя. Мягкие пятна чаще всего являются результатом небрежной подготовки изделий к цементации: либо изделия были плохо очищены и на них остались окалина, грязь, масляные пятна, либо был плохо утрамбован карбюризатор и отдельные участки изделия в процессе цементации обнажились. Из изложенного очевидно, что при проведении цементации и последующей термической обработки изделий необходимо очень тщательно соблюдать технологический режим.
АЗОТИРОВАНИЕ.
При необходимости получить высокую твердость и коррозийную стойкость поверхности изделия на небольшой глубине (0,1 - 0,5 мм) применяют химико-термическую обработку -азотирование. Сущность процесса азотирования заключается в насыщении поверхности изделия азотом. Этот процесс основан на способности железа при определенных условиях поглощать и растворять в себе атомарный азот. Поверхность азотированного изделия отличается очень высокой твердостью, кроме того, она хорошо сопротивляется коррозии в таких средах, как вода, пар, некоторые кислоты и соли.
81
Повышение твердости и коррозийной устойчивости изделия при азотировании достигается благодаря образованию в его поверхностном слое очень измельченных химических соединений азота с металлами - нитридов. Эти нитриды придают стали очень высокую естественную твердость, поэтому после азотирования не требуется никакой дополнительной термической обработки ее. В этом состоит принципиальное отличие азотирования от цементации и преимущество процесса азотирования. Для достижения хороших результатов изделия перед азотированием должны быть очищены от ржавчины, грязи и масла (пескоструйная очистка и обезжиривание поверхности).
Процесс азотирования происходит следующим образом. Изделия загружают в плотно закрывающийся муфель, который помещают в электрическую печь. По трубке в муфель подается аммиак (NH3), предварительно пропущенный через поглотитель влаги. Процесс азотирования протекает при температурах 500 - 600°. При этих температурах аммиак диссоциирует (разлагается) на свои составные части - азот и водород: 2NH3 = ЗН2 + 2N. Образовшийся атомарный азот поглощается поверхностью изделий, а водород с неразложившейся частью аммиака выходит из муфеля по отводящей трубке. Отходящие газы проходят через диссоциометр - прибор который служит для определения степени диссоциации аммиака - этого важного показателя течения процесса. Обычно при азотировании диссоциация аммиака поддерживается в пределах 25 - 40%, т. е. ведут процесс так, чтобы диссоциировало только 25 - 40% аммиака. При диссоциации свыше 60% аммиака глубина азотированного слоя уменьшается, а твердость поверхности изделия понижается, так как на ней накапливается водород, который препятствует взаимодействию металла с азотом и, кроме того, вызывает обезуглероживание стали.
