Химическая термическая обработка стали
Химическая термическая обработка стали производится для улучшения поверхностного слоя деталей, придания им повышенной твердости, износоустойчивости, жаро- или коррозионной стойкости. Для этого предварительно нагретые детали подвергают воздействию среды, из которой путем диффузии (проникновения) в поверхностный слой переходят некоторые элементы (углерод, азот, алюминий, хром, кремний и др.). Поглощаются лучше всего вещества в атомарном состоянии, при этом атомы среды, проникая в решетку кристаллов стали, образуют твердый раствор или химические соединения. Наибольшее применение получили следующие виды обработки.
Цементация – процесс поверхностного насыщения стали атомарным углеродом до концентрации 0,75-1,2%.
В зависимости от источника получения углерода различают три вида цементации:
1) твердыми углеродосодержащими смесями – карбюризаторами, к которым относятся древесный уголь и углекислые соли (ВаС03, Na2C03 и др.);
2) газовую – с помощью метана или других карбюризаторов;
3) жидкую – расплавленными солями.
При цементации стальное изделие выдерживают в углеродосодержащих средах 5-20 ч при 900-980° С. В результате такой обработки наружная поверхность изделия обогащается углеродом на глубину 0,5-2,0 мм. После цементации изделия подвергаются закалке и низкому отпуску. Цементация стали применяется для увеличения поверхностной прочности и изностойкости, внутри изделия сталь остается неизменной. Цементации подвергают углеродистые стали (с содержанием углерода от 0,1 до 0,3%) и легированные (хромистые, хромоникелевые и др.).
Азотирование – процесс насыщения поверхностного слоя азотом, при этом образуются нихриды, обладающие высокой твердостью. При азотировании изделия из легированной стали (Al, Ti, V, W, Mo, Сг), предварительно прошедшие термическую обработку, нагревают до 500-600° С в среде аммиака, который диссоциирует по реакции NH3->N+3H, выделяющийся атомарный азот диффундирует сталь и образует с легирующими элементами и железом нитриды. Азотирование повышает твердость, предел усталости, сопротивление коррозии.
Цианирование – насыщение поверхностного слоя одновременно углеродом и азотом. Цианирование повышает твердость и износоустойчивость стального изделия с поверхности. При цианировании стальное изделие выдерживают при 550-850° С в жидкой и газовой средах, содержащих углеродистые и цианистые соединения или аммиак и метан (при газовом цианировании). Продолжительность жидкого цианирования до 1 ч. Недостатком его является ядовитость и высокая стоимость.
Алитирование – процесс поверхностного обогащения стального изделия алюминием, который служит для повышения жаростойкости изделия и основан на диффузии атомарного алюминия в железо с образованием твердого раствора алюминия в железе. Алитированное изделие не окисляется и хорошо служит при температуре до 850-900° С.
Термическая обработка чугуна. Термической обработке чугуны подвергаются для устранения внутренних напряжений, уменьшения твердости отливок, улучшения структуры и механических свойств металла путем отжига, закалки и отпуска.
Отжиг производится при температуре 550° С для снятия внутренних напряжений, при температуре 850-900° С – для понижения твердости отливок, при температуре 930-1100°С – для получения ковкого чугуна. Ковкий чугун получают отжигом отливок из белого чугуна. При отжиге изменяется внутреннее строение чугуна за счет частичного выгорания углерода или за счет разложения цементита. Белые чугуны, правильно обработанные томлением (отжигом), приобретают большую пластичность и значительно легче обрабатываются.
Похожие статьи