Режими термічної обробки цементованих виробів

 

Якщо сталь спадково дрібнозерниста або виробу невідповідального призначення, то проводять однократне загартування з температури 820…850^oЗ (мал. б). При цьому забезпечується одержання високовуглецевого мартенситу в цементованому шарі, а також часткова перекристалізація й здрібнювання зерна серцевини.

При газовій цементації виробу по закінченні процесу підстужують до цих температур, а потім проводять загартування (не потрібен повторне нагрівання під загартування) (мал. а).

Для задоволення особливо високих вимог, пропонованих до механічних властивостей цементованих деталей, застосовують подвійне загартування (мал. в).

Перше загартування (або нормалізація) проводиться з температури 880…900^oС для виправлення структури серцевини.

Друге загартування проводиться з температури 760…780^oС для одержання дрібноголчастого мартенситу в поверхневому шарі.

Завершальною операцією термічної обробки завжди є низька відпустка, проведений при температурі 150…180^oС. У результаті відпустки в поверхневому шарі одержують структуру мартенситу відпустки, частково знімаються напруги.

Цементації піддають зубчасті колеса, поршневі кільця, черв'яки, осі, ролики.

Азотування

 

Азотування – термічна, хіміко-термічна обробка, при якій поверхневі шари насичуються азотом.

Уперше азотування здійснив Чижевский И.П., промислове застосування - у двадцяті роки.

При азотуванні збільшуються не тільки твердість і зносостійкість, але також підвищується корозійна стійкість.

При азотуванні виробу завантажують у герметичні печі, куди надходить аміак NH₃ c певною швидкістю. При нагріванні аміак дисоціюється по реакції: 2NH₃>2N+3H₂. Атомарний азот поглинається поверхнею й дифундує вглиб виробу.

Фази, що виходять в азотованому шарі вуглецевих сталей, не забезпечують високої твердість, і шар, що утвориться, тендітний.

Для азотування використовують сталі, що містять алюміній, молібден, хром, титан. Нітриди цих елементів дисперсні й мають високу твердість і термічну стійкість.

Типові сталі, що азотуються: 38ХМЮА, 35ХМЮА, 30ХТ2Н3Ю.

Глибина й поверхнева твердість азотованого шару залежать від ряду факторів, з яких основні: температура азотування, тривалість азотування й сполука сталі, що азотуюється.

Залежно від умов роботи деталей розрізняють азотування:

• для підвищення поверхневої твердості й зносостійкості;

• для поліпшення корозійної стійкості (антикорозійне азотування).

У першому випадку процес проводять при температурі 500…560^oІЗ протягом 24...90 годин, тому що швидкість азотування становить 0,01 мм/ч. Зміст азоту в поверхневому шарі становить 10...12 %, товщина шару (h) – 0,3...0,6мм. На поверхні одержують твердість близько 1000 HV. Охолодження проводять разом з піччю в потоці аміаку.

Значне скорочення часу азотування досягається при іонному азотуванні, коли між катодом (деталлю) і анодом (контейнерною установкою) збуджується тліючий розряд. Відбувається іонізація азотовмісного газу, і іони бомбардуючи поверхню катода, нагрівають його до температури насичення. Катодне розпилення здійснюється протягом 5...60 мін при напрузі 1100…1400В і тиску 0,1...0,2мм рт. ст., робоча напруга 400…1100В, тривалість процесу до 24 годин.

Антикорозійне азотування проводять і для легованих, і для вуглецевих сталей. Температура проведення азотування – 650…700^oС, тривалість процесу – 10 годин. На поверхні утвориться шар — фази товщиною 0,01...0,03мм, що має високу стійкість проти корозії. ( -фаза – твердий розчин на основі нітриду заліза Fe₃N, що має гексагональну решітку).

Азотування проводять на готових виробах, що пройшли остаточну механічну й термічну обробку (загартування з високою відпусткою).

Після азотування в серцевині виробу зберігається структура сорбіту, що забезпечує підвищену міцність і в'язкість.