Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цементация и азотирование стали

Цементация и азотирование стали

Процесс цементации известен с давних пор. До середины XIX века высокоуглеродистую сталь умели получать только цементацией. Сейчас ее применяют для упрочнения поверхностного слоя.

Цементация (науглероживание) – диффузионное насыщение поверхностного слоя изделий из малоуглеродистой стали (0,1-0,3%С) углеродом и последующая термическая обработка (закалка и низкий отпуск). Цель цементации – повышение твердости и износостойкости поверхности – достигается обогащением поверхностного слоя углеродом (до 0,8-1,3%) и последующей закалкой с низким отпуском. При этом сердцевина изделия, не насыщаемая углеродом, сохраняет высокую вязкость.

В практике артиллерийского производства и ремонта цементацию стали ведут на глубину 0,5–2,0 мм.

Для мелких мало нагруженных деталей, не испытывающих больших давлений и больших нагрузок на изгиб и скручивание, могут успешно применяться стали 08 и 10. Для тяжело нагруженных деталей применяют углеродистые стали 20, 25 или легированные стали с тем же содержанием углерода.

Прочность сердцевины цементированных деталей из легированной стали в несколько раз выше, чем в деталях из углеродистой стали, что предохраняет цементованный слой от разрушения и продавливания при больших нагрузках.

Цементируемые поверхности деталей механически обрабатывают, оставляя лишь припуск на окончательное шлифование. Поверхности, не подлежащие цементации, подвергают гальваническому покрытию слоем меди, через которую углерод не диффундирует, применяют также обмазку специальными пастами [8].

Различают два основных способа цементации – в твердом карбюризаторе и в газовой среде (газовая цементация).

Цементация стали в твердом карбюризаторе. В качестве карбюризатора (от лат. сarboneum – углерод) могут быть использованы древесный уголь (диаметр зерен угля от 3,5 до 10 мм), торфяной кокс, опилки, сажа и другие углеродосодержащие материалы.

Для ускорения процесса цементации к углю или коксу добавляют активизаторы – углекислые соли BaCO3, Na2CO3 и др. Количество углекислых солей в твердом карбюризаторе составляет от 20 до 40% от массы угля.

Для цементации детали, очищенные от ржавчины и грязи, помещают в ящики из жаропрочной стали. Укладка деталей производится на расстоянии 20-25 мм друг от друга (рисунок 4.13). Ящики накрывают крышками, в отверстия которых устанавливаются контрольные образцы (свидетели), и обмазывают огнеупорной глиной, или смесью глины с тальком, замешанной на жидком стекле. Подготовленные ящики помещают в печь, нагретую до 900-950 0 С.

Рисунок 4.13 – Схема расположения деталей в цементационном ящике:
1 – детали; 2 – карбюризатор; 3 – контрольные образцы; 4 – цементационный ящик; 5 – крышка; 6 – обмазка

При указанной температуре исходная структура стали превращается в аустенит, который способен растворить в себе до 1,3% С (в соответствии с линией SE диаграммы «Fe – C»). Время цементации после нагрева деталей в ящике до температуры 900–950 0 С определяется требуемой глубиной насыщения стали углеродом. Ориентировочно можно считать, что для получения цементированного слоя в 0,1 мм требуется выдержка 1 час.

При нагреве в печах уже при низких температурах в цементационных ящиках происходит образование газовой среды, богатой двуокисью углерода:

При постепенном подъеме температуры СО2 реагирует с углеродом древесного угля по следующей реакции:

При контакте с деталями (выступают в роли катализатора), нагретыми до температуры 900–950 0 С, окись углерода разлагается на углекислоту и углерод (активный, находящийся в атомарном состоянии):

.

Атомарный углерод растворяется в аустените; его содержание повышается и может достигать 1,3%.

Результаты цементации оценивают глубиной и степенью цементации. За глубину цементации принимают расстояние от поверхности вглубь до появления в структуре первых зерен феррита.

Степень цементации определяет среднее содержание углерода в поверхностном слое. Детали артиллерийской техники обычно цементуются до содержания углерода 1,0–1,2%.

Процесс твердой цементации является весьма продолжительной операцией и длится не один десяток часов. Большая продолжительность процесса связана с малой скоростью прогрева ящика, наполненного нетеплопроводным карбюризатором.

Интенсификация процесса достигается применением цементации в газовых средах.

Газовая цементация имеет большое преимущество перед цементацией в твердом карбюризаторе по производительности процесса. При этом способе детали, находящиеся в герметически закрытой камере, быстро нагреваются до температуры 900–950 0 С, так как не требуется дополнительного времени на прогрев ящика и карбюризатора.

Газовая цементация впервые была применена в 1837 году на Златоустовском металлургическом заводе русским металлургом П. П. Аносовым.

В настоящее время газовая цементация является основным процессом в условиях крупносерийного и массового производства. Для единичного и мелкосерийного производства экономически выгоднее применять более простой способ твердой цементации.

В качестве цементирующих газов используют оксид углерода и газообразные углеводороды.

При температуре 900–950 0 С в присутствии стальных деталей происходит разложение указанных газов с образованием активного углерода:

Читайте так же:
Топор на длинной рукоятке

Наиболее широкое применение в качестве газообразных карбюризаторов получили предельные углеводороды CH2n+2 – метан, этан, пропан, бутан и другие, а из них метан в виде природного газа (в котором содержится 92–98% СН4).

По сравнению с цементацией в твердом карбюризаторе газовая цементация имеет ряд преимуществ. К ним относятся:

· повышение производительности процесса в 3-4 раза;

· возможность применения механизации и автоматизации;

· сокращение промежуточных операций термической обработки после цементации, что становится возможным вследствие меньшего роста зерна;

· улучшение условий труда рабочих.

Указанные преимущества способствуют все более широкому внедрению этого способа в практику производства артиллерийских систем.

После окончания твердой и газовой цементации детали подвергаются термической обработке с целью получения высокой поверхностной твердости и износоустойчивости.

В зависимости от условий работы детали может быть применен один из трех вариантов термической обработки.

1. Для неответственных деталей, которые должны обладать только высокой поверхностной твердостью, а остальные механические свойства не имеют существенного значения, применяют закалку с цементационного нагрева, т. е. от 900–950 0 С. Для снижения уровня остаточных напряжений и повышения пластичности детали после закалки подвергают низкому отпуску при температурах 150–200 0 С. Твердость поверхностного слоя составляет при этом HRC 58–62, а твердость сердцевины значительно ниже, порядка HRC 25–35 для легированных сталей и еще меньше для углеродистых.

Недостатком этого наиболее простого и наиболее дешевого вида термической обработки является крупнозернистость строения, а также несколько пониженная твердость за счет наличия повышенного количества остаточного аустенита.

Однако эти недостатки могут быть устранены применением наследственно мелкозернистых сталей, сокращением времени пребывания металла при высоких температурах (использование газовой цементации), обработкой холодом (для превращения остаточного аустенита).

2. Для ответственных деталей, к которым предъявляются повышенные требования по структуре и свойствам после цементации, применяют нормализацию от цементационного нагрева. Охлажденные детали подвергают закалке от 850-900 0 С. В результате закалки в стали произойдет измельчение зерна (нагрев выше верхней критической точки Ас3), цементационная сетка растворится. Сталь будет иметь структуру мартенсита (максимальной твердости в этом случае не получается). Окончательной обработкой является также низкий отпуск при 150–170 0 С.

3. Для особо ответственных деталей, подвергающихся в процессе эксплуатации высоким динамическим нагрузкам, применяют двойную закалку с последующим низким отпуском. Первая закалка проводится после нормализации при температуре 850–900 0 С и служит для измельчения зерна стали и растворения сетки цементита. Вторая закалка осуществляется от температуры 760–800 0 С (выше Ас1, но ниже Асm) и служит для обеспечения максимальной твердости. Структура после второй закалки – мартенсит и вкрапления цементита вторичного.

Отпуск проводится также при температуре 150–170 0 С.

При производстве артиллерийской техники цементация часто применяется для деталей затвора, полуавтоматики (ролик кривошипа, кривошип и другие). Значительный объем цементации производится в ремонтных органах, особенно при ремонте старых образцов вооружения.

Азотированиемназывается процесс химико-термической обработки, заключающийся в насыщении поверхностных слоев детали азотом и применяющийся для повышения поверхностной твердости, износоустойчивости, усталостной прочности, коррозионной стойкости, жаропрочности. Впервые азотирование было разработано и применено русским ученым Н. П. Чижевским в 1913 году.

Перед азотированием детали после закалки и высокого отпуска подвергаются окончательным операциям механической обработки (шлифование).

Азот образует с железом нитриды Fe2N и Fe4N, однако более высокой прочностью и твердостью, а также вязкостью обладают нитриды хрома, алюминия, молибдена (CrN, AlN, MoN). В связи с этим обычно азотированию подвергаются стали, содержащие указанные легирующие элементы. Широкое применение в машиностроении нашла сталь 38ХМЮА, а также ствольные стали ОХМ, ОХН3М, ОХН1В и др.

Азотирование проводится в специальных печах. При азотировании газовая среда должна иметь азот в активном атомарном состоянии. С этой целью применяют аммиак NH3, который при повышенной температуре диссоциирует на азот и водород по реакции

Активный атомарный азот диффундирует в глубь детали и, соединяясь с легирующими элементами стали, образует нитриды, например:

Процесс азотирования ведется при температурах 500-520 0 С и является весьма длительным.

Для азотирования стали на глубину 0,2-0,4 мм продолжительность процесса достигает 30 часов. Детали артиллерийской техники обычно азотируют на указанную глубину.

Структура поверхностного слоя азотированной детали состоит из сорбита и нитридов. Твердость азотированного слоя в отдельных случаях может достигать HV 1200. Столь высокая твердость может сохраняться в деталях до температур 500–600 0 С.

Сопоставляя цементацию с азотированием, следует отметить, что при цементации можно получить более глубокий, но менее твердый упрочненный слой, устойчивый к нагреванию до температуры приблизительно 200 0 С.

Читайте так же:
Станок для принтов на одежду

Азотирование целесообразно применять для деталей, работающих в условиях трения, подвергающихся действию динамических нагрузок и нагревающихся в процессе работы до температур 500–600 0 С.

Почти во всех современных орудиях подвергаются азотированию клин затвора, ось кривошипов и некоторые другие детали.

Цианированием называется процесс насыщения поверхностного слоя детали углеродом и азотом с целью повышения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости. Различают газовое и жидкое цианирование.

При жидком цианировании процесс осуществляется в ваннах, содержащих расплавленные цианистые соли – цианистый натрий NaCN или цианистый кальций Ca(CN)2.

При высокотемпературном цианировании (840–880 0 С) детали находятся в ваннах от 1,5 до 2 часов, а затем калятся в масле и подвергаются низкому отпуску при температуре 150–170 0 С. Структура поверхностного слоя представляет собой азотистый мартенсит, а сердцевина имеет структуру троостомартенсита. Твердость упрочненного слоя достигает НВ 650-700, глубина – до 1 мм.

Для увеличения стойкости режущего инструмента, изготовленного из быстрорежущей стали, целесообразно проводить низкотемпературное цианирование при температуре 550–600 0 С в течение 10–15 минут. В этом случае обеспечивается упрочнение на глубину до 0,05 мм.

Существенным недостатком этого вида химико-термической обработки является опасность в работе при обращении с ядовитыми цианистыми соединениями.

Низкотемпературное газовое цианирование (нитроцементация) смесью газов NH3 и CH4 и др. менее эффективно, однако опасность при работе резко снижается. Газовое цианирование широко применяется в инструментальном производстве и служит для повышения стойкости режущего инструмента (резцов, сверл, метчиков, фрез), изготовленного из обычных сталей.

При поддержании температуры процесса около 560 С за 1–2 часа упрочненный поверхностный слой составляет 0,02–0,04 мм. Твердость режущей кромки инструмента достигает HV 940–1100.

Цементация стали в твердом карбюризаторе

Название работы: Цементация стали

Категория: Лабораторная работа

Предметная область: Производство и промышленные технологии

Описание: Сущность процесса цементации. Химико-термическая обработка, при которой поверхность стальных деталей насыщается углеродом. Термическая обработка цементованных деталей.

Дата добавления: 2013-01-06

Размер файла: 581.5 KB

Работу скачали: 343 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5.

Цель работы . Ознакомиться с процессом цементации стали в твердой и газовой среде, с термической обработкой после цементации и свойствами цементованной стали.

Сущность процесса цементации

Цементация — это химико-термическая обработка, при которой поверхность стальных деталей насыщается углеродом.

Цель цементации — получение на поверхности детали высокой твердости и износостойкости в сочетании с вязкой сердцевиной.

Цементации подвергают стали с низким содержанием углерода 0,1 — 0,2 %. Насыщение поверхностного слоя происходит при нагреве детали до определенной температуры в среде, легко выделяющей углерод в активном состоянии. В результате изменения химического состава поверхностного слоя меняется также его фазовый состав и микроструктура. Основные параметры химико-термической обработки — температура и продолжительность выдержки. Она обеспечивает получение упрочненного слоя одинаковой толщины от поверхности. На поверхности концентрация углерода достигает 1,1 — 1,2 %. Более высокое содержание углерода приводит к образованию значительных количеств вторичного цементита, сообщающего слою повышенную хрупкость. Глубина цементованного слоя зависит не только от температуры, при которой осуществляется процесс, но и от времени выдержки при этой температуре (рис. I ).

Обычно скорость цементации составляет примерно 0,1 мм за 1ч выдержки. Поскольку глубина цементованного слоя редко требуется более 0,5 мм, процесс осуществляют,- за 8 — 12 часов. Цементацию проводят в твердом, жидком и газообразном карбюризаторах. Среда, поставляющая углерод к поверхности детали, подвергаемой цементации, называется карбюризатором.

Твердая цементация производится в специальных ящиках, в которых детали 1 (см.рис.2) укладываются попеременно с карбюризатором 2. Ящики закрываются крышками и замазываются огнеупорной глиной для предотвращения утечки газов.

В качестве твердого карбюризатора используют дубовый или Березовый древесный уголь и активизаторы ВаСО 3 или N а 2 СО 3 (сода). При нагреве до температуры 930 — 950°С идут диффузионные процессы при которых образующиеся активные атомы углерода диффундируют в кристаллическую решетку железа. Процесс цементации в твердом карбюризаторе проводят выше Ас 3 , когда сталь находится в аустенитном состоянии, в котором растворяется до 2 % углерода. Процесс твердой цементации — продолжительная операция и занимает в зависимости от требуемой глубины цементации несколько часов. Такая продолжительность процесса объясняется

малой скоростью прогрева ящика, наполненного нетеплопроводным карбюризатором. Для контроля хода процесса цементации в ящик через отверстия вставляет два контрольных образца (свидетеля) 3, изготовленных из той же стали. По излому контрольных образцов судят, достигла ли глубина цементованного слоя заданной величины. Увеличение скорости цементации достигается применением цементации в газовых средах.

Читайте так же:
Расход масла для смазки цепи бензопилы

При газовой цементации (впервые была осуществлена Аносовым П.Д. на Златоустовском заводе) детали нагревают в герметичных печах в атмосфере углеродосодержащих газов. Для газовой цементации используют природный газ (содержит до 92 — 96 % метана) или искусственные газы, полученные пиролизом жидких углеводородов — керосина, бензола.

При газовой цементации герметически закрытая реторта печи наполнена цементирующим газом. Чаще с определенной скоростью через нее проходит цементирующий газ (рис. 3). Газовая цементация осуществляется в стационарных или методических (непрерывно действующих) конвейерных печах. Цементирующий газ приготовляют отдельно и подают в цементационную реторту.

В настоящее время газовая цементация является основным процессом для массового производства, и только для мелкосерийного, или единичного производства экномически целесообразен более простой способ твердой цементации.

Жидкая цементация производится в расплавленных солях, обычно в солях, состоящих из карбонатов щелочных металлов. Эту смесь расплавляют в ванне и цементации проводят посредством погружения деталей в расплав. Процесс ведут при 850°С на протяжении 0,5 — 3,0 часов, при этом глубина сдоя получается в пределах 0,2 — 0,5 мм. Основное достоинство процесса — возможность непосредственной закалки из цементационной ванны и малые деформации обработанных изделий.

В условиях индивидуального и мелкосерийного производства некоторое применение нашла цементация из паст. В этом случае на обрабатывавшуюся поверхность наносится обмазка, содержащая сажу (33 — 70 %), древесную пыль (20 — 60 % ), желтую кровяную соль (5 — 20 %) и другие компоненты. В качестве связующих материалов используют органические, органоминеральные и неорганические клеи. Толщина обмазки должна быть в 6 — 8 раз больше требуемой толщины цементованного слоя.

В качестве карбюризатора используют также керосин, бензол и некоторые масла. Интенсивность подачи определяют по

количеству капель жидкости в I мин и составляет от 120 — 180 капель.

Кроме перечисленных видов цементации в последние годы появились: цементация из паст, вакуумная цементация, цементация в псевдосжиженном слое, ионная цементация, которые предназначены для цементации деталей сложного профиля, ответственного назначения для сокращения длительности процесса.

Термическая обработка цементованных деталей

Полученный в результате цементации и последующего медленного охлаждения наружный слой содержит более 0,8 % углерода и имеет структуру заэвтектоидных сталей — перлит и вторичный цементит. Глубже лежит слой эвтектоидного состава с перлитной структурой, а далее — слой с феррито — перлитной структурой. Кроме того, после цементации из-за длительной выдержки при высоких температурах стали приобретают крупнозернистость.

Эти обстоятельства необходимо учитывать при назначении обязательной после цементации термической обработки, Целью термообработки цементованной стали является упрочнение поверхности с одновременным измельчением зерна и получением вязкой сердцевины. В зависимости от назначения детали применяет различные варианты термической обработки. Менее ответственные детали подвергают закалке непосредственно с цементационного нагрева с последующим низким отпуском (рис. 4,а).

Крупное зерно аустенита, выросшее в результате длительной цементации, дает .грубокристаллический мартенсит отпуска в поверхностном слое и крупнозернистую феррито -перлитную структуру в сердцевине детали. Эти недостатки в определенной мере устраняются при использовании наследственно мелкозернистых сталей, применении газовой цементации, сокращающей время пребывания стали при высокой температуре. Использование подстуживания при закалке до 750 — 800°С снижает внутренние напряжения, а обработка холодом уменьшает количество остаточного аустенита в цементованном слое.

При более высоких требованиях к структуре детали после цементации: ее подвергают охлаждению на воздухе, однократной закалке с нагревом выше А с3 и низкому отпуску (ряс. 4,6). При этом в сердцевине и на поверхности детали происходит перекристаллизация и измельчение зерна. Однако в поверхностном высокоуглеродистом слое происходит некоторый перегрев, так как оптимальный закалочный нагрев заэвтектоидных сталей — это нагрев выше A c 1 , но ниже А с m .

Особо ответственные детали после цементации подвергают двойной закалке с низким отпуском (рис. 4,в). При первой закалке с температуры на 30 — 50°С выше Асз происходит перекристаллизация сердцевины детали с образованием мелкого аустенитного зерна, обеспечивающего мелкозернистость продуктов распада. Одновременно при этом цементитная сетка в цементованном слое растворяется.

При нагреве под вторую закалку мартенсит, полученный после первой закалки, претерпевает отпуск и при этом образуются глобулярные карбиды, увеличивающие твердость поверхностного заэвтектоидного слоя. Кроме того при второй закалке с температуры выше A c 1 на 30 — 50°С обеспечивается мелкое зерно в поверхностном слое.

После такой термообработки поверхностный зазвтектоидный слой будет иметь структуру отпущенного мартенсита с включениями глобулярных карбидов. Структура сердцевины определяется химическим составом стали. При цементации углеродистой стали из-за низкой прокаливаемости сердцевина имеет феррито-перлитную структуру. Легированная сталь при цементации позволяет получать в сердцевине структуру сорбита, троостита или даже мартенсита, но благодаря низкой концентрации углерода сердцевина будет иметь высокую ударную вязкость.

Читайте так же:
Самодельные коптильни горячего копчения своими руками фото

На рис. 5 показана структура стали, содержащей в исходной состоянии 0,15 % С, после цементации без дополнительной термической обработки (охлаждение после цементации было медленным). Микроструктура поверхностного цементованного слоя состоит из перлита и сетки цементита. По мере удаления от поверхности к сердцевине количество перлита непрерывно уменьшается и ближе к центру образца — исходная структура стали, состоящая из феррита и незначительного количества перлита.

На рас. 6 и 7 показана структура цементованной стали после окончательной термической обработки, то есть нормализации при 900°С, закалки от 770°С и отпуска при 150°С. Структура поверхностного сдоя -мартенсит отпуска (см.рис. б). Структура сердцевины — мартенсит и феррит (рис. 7). Образец закалился насквозь, но так как закалка была произведена от 770°С, то для сердцевины это будет неполной закалкой и в структуре наряду с мартенситом встречается феррит (светлые зерна).

После цементации и термической обработки твердость поверхностных слоев составляет (Н RC 58 – 63).

Цементации подвергают разнообразные детали: зубчатые колеса, поршневые пальцы, червяки, оси и другие детали, иногда значительных размеров (например, крупногабаритные кольца и ролики шарикоподшипников).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

  1. Ознокомиться с правилами техники безопасности.
  2. Кратко изложить цель работы и теорию вопроса.
  3. Измерить на приборе Роквелла твердость сталей до цементации и после цементации и термообработки.
  4. Изучить и схематически зарисовать микроструктуры сталей, указать структурные составляющие.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

  1. Что понимается под цементацией стали?
  2. Какова цель цементации?
  3. Какие стали подвергают цементации?
  4. От чего зависит глубина цементованного слоя?
  5. Для чего после цементации производится термообработка?
  6. Что такое карбюризатор?
  7. В чем суть твердой цементации?
  8. Какие вещества активизируют процесс цементации?

Почему процесс твердой цементации более продолжителен по сравнению с газовой цементацией?

Цементация стали в твердом карбюризаторе

Пробовал, становится крайне хрупким с КРУПНЫМ зерном, трещит как олово. Может и можно — но не знаю как. Речь о 40х13.

——————
если работа охоте мешает нафиг такая работа нужна

quote: Originally posted by mmrtst:

Прокопенков Г.К. рассказывает про цементацию 40х13

НЕ ПОВТОРЯТЬ! опасно — помните о ТБ.

Это другой нож из 40Х13 с цементированной РК. Был тоже сделан для реза, но трудится на кухне.

http://fotki.yandex.ru/users/komout/view/539676/

ПыСы: к фотке серьезно не относится Фотографировал Дмитрий аки dast

Труба Ф25, конец нарезается с торца зубчиками , кропотливо ножовкой по металлу, греем горелкой(ацет+кислород),зубья от центра выворачиваем наружу. вы спросите а причем тут сабж? Так ведь вот он. Далее , со слов стариков того времени, будем цементировать зубья, а именно, на до красна нагретые зубья, сыпем буру, а вот далее . Ломаем компрессионные поршневые кольца от авто неважно какой марки( чугун, как оказалось)и наплавляем иха на зубья, оне конечно получаютсо корявенькие, разновсяко, но уверяю вас , я не знаю почему , но бить отверстия в стенах песня шлямбур сам лезет, ударил провернул ударил провернул, и самое интересное ни сколов ни заминов ну и относительно касательно острыми зубья остаются довольно долго, а ведь это всего навсего ст3, мало того тонко нарезанная да еще и отведена под отрицательным углом из нутри.

Нож конечно таким макаром «цементированный» будет сродни напильнику, кмк, хотя могу и ошибаться. )))

жги дальше. напалма я гляжу много

опаньки. приплыли.
да вы батенька новое открыли в материаловедении
металл там токмо железо. чесна чесна. ну большая часть.
а сталь и чугун есть . сплав!! (твёрдый раствор) железа с углеродом (и другими элементами)

Содержание углерода в стали не более 2,14 %. и то не факт, порошковые стали содержат больше углерода.

Да неужели? А технологией выплавки не отличаются?

сталь отличается от чугуна не только количеством углерода, но ещё и кучей параметров, включая кристаллическую решётку, фазами состояния углерода, вязкостью, твердостью, ковкостью и т.д и т.п.
а не только процентами С в общей массе.

quote: Originally posted by Neded:

Нет, не может. Чугун и сталь так называются только потому, что в них разное содержание углерода. Все остальное от лукавого.Бросьте ерничать, вы не на дискотеке

2 недед
А если серьезно, Вы не правы. Доказывать нечего не буду (ибо баян). Но, если сами все знаете, зачем вопросы задавать?

А вообще-то, на счет цементации, стоит просто посчитать, сколько руб/кВт/час на кг будет стоить цементация «малоуглеродистой нержавейки», и сколько стоит кг хотябы тойже самой К110 (Х12Ф1), имеющей стабильный состав и предсказуемые свойства.

Читайте так же:
Сварочные работы для начинающих видео

ещё будем выступать и спорить с очевидным??
ась?
или чугуном обзовём сию достойную сталь??
идите и учите материаловедение. в Мастерской ваши попытки рассказывать сказки будут пресечены и вы будете опозорены очень быстро.
тут давно всё это прошли и сжевали и стёрли в пыль.

после этого можно вообще разговор окончить.
прочитайте элементарное,потом сами поймете свою ошибку может быть.
тоже самое и про ковкий чугун и коури икс-и аналоги.

Вопрос для металлистов: до какой предельной степени в % можно науглеродить цементацией в твердом карбюризаторе нелегированную сталь?

Процесс цементации стали

Термическая обработка металлов приводит к улучшению технических и эксплуатационных характеристик материалов. Одна из разновидностей такой обработки – процесс цементации (цементация стали).

Что такое цементация

Это увеличение таких показателей, как износостойкость и твердость поверхности обрабатываемых деталей и изделий. Но внутри структура остается по-прежнему вязкой.

Чтобы этот процесс прошел по требуемому сценарию, необходимы:

  • высокая температура;
  • среда, которая выделяет свободный углерод.

Последний просто внедряется в верхний слой стальной заготовки, насыщает ее собой, делая поверхность высокопрочной. Такой слой называется обогащенным.

Виды цементации

Процесс цементации стали делится на несколько разновидностей, в основе которой лежат условия обогащения. То есть тип среды, где происходит сам процесс. Здесь четыре позиции:

  • в твердой среде;
  • в жидкой – здесь используются солевые растворы;
  • газообразной;
  • в вакууме.

Есть еще две технологии: нанесение на поверхность специальной пасты и так называемая нитроцементация. Последняя – это не только насыщение стали углеродом, но и азотом.

Как происходит цементация стали

Цементация стали

Многие производства используют первый вид цементации стали – в твердой среде. Для этого используют огнеупорную глину и карбюризатор, состоящий из солей, в которые добавлен измельченный древесный уголь. Карбюризатор – это и есть атомарный углерод, который под действием высоких температур начнет переходить в структуру стали.

Сам процесс, в соответствии с которым происходит металлообработка, делится на несколько этапов:

  1. Подготовка заготовки. Ее обязательно очищают от грязи, ржавчины и окалин, а затем обезжиривают.
  2. Деталь покрывают глиной.
  3. Эта конструкция укладывается в форму, в которой уже заложен карбюризатор. Форма изготовлена из огнеупорной стали.
  4. Все это устройство еще раз покрывают глиной.
  5. Форму закладывают в печь. Она должна быть холодной.
  6. Температура цементации – 850-950С. Именно до такого значения и нагревается печь.
  7. Через требуемое время нагревательный прибор останавливают. Форма должна остынуть естественным путем.

Что касается времени проведения операции, то она определяется из расчета вхождения углерода в сталь. Обычно это 0,1 г/ч. К примеру, если требуется облагородить поверхностный слой 1 г углерода, то на это потребуется 10 часов.

В газовой технологии используются газы, образованные из нефтепродуктов. Обычно это керосин. Его просто подают в нагретую печь, где уже заложена цементируемая деталь.

Жидкостный вариант отличается от двух предыдущих. Здесь нагревается сама среда, которую размещают в ванной. При достижении температуры жидкости +850С в нее вносят стальную заготовку. На поверхности последней образуется защитный слой.

Вакуумное цементирование проводится в печи, куда подается ацетилен. Внутри устройства создается пониженное давление, равное почти вакууму – 0,019 атм.

Преимущества цементации металлов

Цель цементации стали – упрочнение внешнего слоя заготовки. И это главное преимущество технологии. К примеру, твердость углеродистой стали – 58-61 HRC. После цементации эта характеристика становится 60-64.

Качество конечного результата зависит от размеров зерен углерода, которые присутствуют на поверхности цементированного изделия. Если обнаружены крупные частицы, то деталь еще раз нагревают до +900С, а после этого проводят отпуск.

Структура стали после цементации в своей основе не изменяется. Меняется только поверхностный слой, куда проникает углерод. При этом процентное содержание последнего по глубине слоя не одинаково. Оно больше к поверхности, и меньше в глубине.

Часто этот процесс используют для упрочнения низкоуглеродистых сталей. Это к вопросу, какие стали подвергаются цементации. К примеру, до проведения упрочнения концентрация углерода в сплаве составляет 0,1-0,3%. После этот показатель достигает 0,8-1,1%.

Цементирование – самый часто используемый способ увеличения износостойкости стальных изделий. Если грамотно подойти к проведению данного процесса, а также соблюдать требования техники безопасности, то можно продлить срок службы деталям любого устройства и механизма.

footer-logoЦСР — Металлоконструкции и Металлообработка

Мы надежная компания, в основе деятельности которой – правила честной конкуренции и жесткого контроля качества услуг.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector