Что такое газовая цементация стали? Цементация стали

Как осуществляется газовая цементация стали?

Цементация – это технология насыщения поверхности стального изделия углеродом. Цементация применяется в случаях, когда по условиям эксплуатации деталей и механизмов необходимо чтобы изделие имело очень твердую поверхность и «вязкую» сердцевину.

СодержаниеСвернуть

Технология цементации стали

Существует несколько видов цементации стали, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки:

• Цементация в твердой среде;
• Цементация в газовой среде;
• Цементация в кипящем слое эндогаза с добавкой метана;
• Цементация в растворе электролита.

Основными видами цементации являются процессы, идущие в твердом и газовом карбюризаторе. Как уже было сказано, цель данной операции – «насытить» поверхностный слой изделия из стали углеродом до содержания 0,75-1,25%. Далее изделие подвергается термообработке: закалке и отпуску.

Обработанная таким образом деталь обладает высокой износостойкостью поверхностного слоя и способностью воспринимать знакопеременные нагрузки.  Цементации подвергают следующие детали машин и механизмов: коленчатые валы, оси, цапфы подшипников, плунжеры, толкатели и другие детали, работающие в тяжелых условиях знакопеременных и истирающих нагрузок.

Процесс насыщения поверхностного слоя углеродом идет со скоростью примерно 0,1 миллиметр за час выдержки в среде с высоким содержанием свободного углерода. Учитывая, что для большинства изделий необходимо получить упрочненный слой не менее 0,7 мм, цементацию стали можно охарактеризовать как «длительный процесс».

Цементации подвергаются изделия, изготовленные из легированных сталей с содержанием собственного углерода от 0,15 до 0,25%, способные к упрочнению поверхностного слоя и сохранению «вязкости» сердцевины после закалки.

Газовая цементация стали

Технология газовой цементации стали разработана и реализована русским П.П. Аносовым в 1837 году на Златоустовском металлургическом заводе. В этом случае процесс насыщения углеродом происходит в герметичных муфельных печах при температуре 930-1050 градусов Цельсия, в среде газов содержащих свободный углерод. Это такие газообразные среды как: метан, светильного газ или газ, образующийся в процессе пиролиза керосина, бензола или машинного масла.

Особенности технологии газовой цементации

Газовая цементация, является преимущественной технологией в крупносерийном и массовом производстве. С помощью газовой цементации можно достигнуть значительной глубины насыщения углеродом (от 0,5 до 2 миллиметров).

Различают стандартную цементацию (процесс идет при температуре 950 градусов Цельсия) и ускоренную цементацию – при температуре 1000-1050 градусов Цельсия. Увеличением температуры процесса можно достичь двукратного уменьшения времени насыщения углеродом (со стандартных 15 часов до «ускоренных» 8 часов).

Преимущества цементации в газовом карбюризаторе

• Значительное увеличение производительности за счет отсутствия промежуточной операции упаковки деталей в ящики и отсутствия необходимости прогрева ящиков;
• Значительное сокращение трудозатрат и производственных площадей;
• Имеется возможность регулирования хода процесса и получения насыщенного слоя необходимой глубины и «процентности» углерода;
• Отсутствие деформации насыщаемых изделий;
• Возможность проведения термообработки изделий сразу после окончания цементации;
• Возможность частичной механизации и автоматизации процесса.

Недостатки цементации в газовом карбюризаторе

• Применяется более сложное и соответственно более дорогостоящее оборудование;
• Необходимость в высококвалифицированном (более дорогом) обслуживающем персонале;
• Сложность эксплуатации цементационных печей;
• Повышенные требования Техники Безопасности.

salecement.ru

Цементация стали — Википедия РУ

Цемента́ция ста́ли — поверхностное диффузионное насыщение стали углеродом с целью повышения твёрдости, износоустойчивости.

Цементации подвергают низкоуглеродистые (обычно до 0,25 % C) и легированные стали, процесс в случае использования твёрдого карбюризатора проводится при температурах 900—950 °С, при газовой цементации (газообразный карбюризатор) — при 850—900 °С.

После цементации изделия подвергают термообработке, приводящей к образованию мартенситной фазы в поверхностном слое изделия (закалка на мартенсит) с последующим отпуском для снятия внутренних напряжений.

Способы цементации:

• в твёрдом карбюризаторе
• в газовом карбюризаторе
• в кипящем слое
• в растворах электролитов
• в пастах

Цементация в твёрдом карбюризаторе

В этом процессе насыщающей средой является древесный уголь в зёрнах поперечником 3,5—10 мм или каменноугольный полукокс и торфяной кокс, к которым добавляют активизаторы. Этот процесс известен по крайней мере с XII века[1].

Технология процесса состоит в следующем: Загрузка деталей в стальной ящик с герметичным песчаным затвором. Укладка деталей производится таким образом, чтобы они были покрыты карбюризатором со всех сторон, не соприкасались друг с другом и стенками ящика. Далее ящик герметично закрывается песчаным затвором или замазывается огнеупорной глиной и загружается в печь.

Стандартный режим: 900—950 °С, 1 час выдержки (после прогрева ящика) на 0,1 мм толщины цементированного слоя. Для получения 1 мм слоя — выдержка 10 часов.

При "ускоренном" режиме цементация производится при 980 градусах. Выдержка уменьшается в два раза, и для получения слоя 1 мм требуется 5 часов. Но при этом образуется цементитная сетка, которую придётся убирать многократной нормализацией металла.

Цементация в газовом карбюризаторе

Этот процесс осуществляют в среде газов, содержащих углерод. Газовая цементация имеет ряд преимуществ по сравнению с цементацией в твёрдом карбюризаторе, поэтому её широко применяют на заводах, изготовляющих детали массовыми партиями.

В случае с газовой цементацией можно получить заданную концентрацию углерода в слое; сокращается длительность процесса, так как отпадает необходимость прогрева ящиков, наполненных малотеплопроводным карбюризатором; обеспечивается возможность полной механизации и автоматизации процессов, и значительно упрощается последующая термическая обработка деталей, так как закалку можно проводить непосредственно из цементационной печи.

Цементация в кипящем слое

Процесс цементации в кипящем слое проходит в атмосфере эндогаза с добавкой метана. Кипящий слой представляет собой гетерогенную систему, в которой за счёт проходящего потока газа через слои мелких (0,05-0,20 мм) частиц (чаще корунда) создаётся их интенсивное перемешивание, что внешне напоминает кипящую жидкость. Частицы корунда располагаются на газораспределительной решётке печи. При определённой скорости прохождения восходящего потока газа (выше критической скорости) частицы становятся подвижными, и слой приобретает некоторые свойства жидкости (псевдоожиженный слой). В этом состоянии сцепление между частицами нарушено, они становятся подвижными и опираются не на решётку, а на поток газа. Достоинствами процесса цементации в кипящем слое являются: сокращение длительности процесса вследствие большой скорости нагрева и высокого коэффициента массоотдачи углерода; возможность регулирования углеродного потенциала атмосферы в рабочей зоне печи; уменьшение деформации и коробления обрабатываемых деталей за счёт равномерного распределения температуры по всему объёму печи. Процесс цементации в кипящем слое может быть использован на заводах мелкосерийного и единичного производства.

Цементация в растворах электролитов

Использование анодного эффекта для диффузионного насыщения обрабатываемой поверхности углеродом в многокомпонентных растворах электролитов — один из видов скоростной электрохимико-термической обработки (анодный электролитный нагрев) малогабаритных изделий. Анод-деталь при наложении постоянного напряжения в диапазоне от 150 до 300 В разогревается до температур 450–1050°С. Достижение таких температур обеспечивает сплошная и устойчивая парогазовая оболочка, отделяющая анод от электролита. Для обеспечения цементации в электролит, кроме электропроводящего компонента, вводят углеродсодержащие вещества-доноры (глицерин, ацетон, этиленгликоль, сахароза и другие).

Цементация в пастах

Цементация с нанесением на науглероживаемую металлическую поверхность С-содержащих материалов в виде суспензии, обмазки или шликера, сушкой и последующим нагревом изделия ТВЧ или током промышленной частоты. Толщина слоя пасты должна быть в 6—8 раз больше требуемой толщины цементованного слоя. Температуру цементации устанавливают 910—1050 °С.

Примечания

Литература

Ссылки

1. Цементуемые стали | Металлолом

Цементация стали осуществляется путем поверхностного насыщения изделия угле­родом до эвтектоидной или заэвтектоид — ной концентрации. Конечные свойства изделий до­стигаются в результате последующей термической обработ­ки. При цементации наиболее существенно изменяются поверхностная твердость, износостойкость и усталостная прочность изделий. Глубина цементованной зоны может быть различна для разных деталей и составляет 0,3— 2,5 мм в зависимости от размеров и назначения изделия.

Цементацию проводят в твердой, жидкой и газовой сре­дах, наибольшее развитие получила газовая цементация. Цементация является трудоемким и длительным процессом, поэтому в последнее время применяют разные способы ин­тенсификации этого процесса: ионную цементацию, цемен­тацию в активизированных газовых средах, в электропро­водном кипящем слое, в виброкипящем слое и др.

Цементации подвергают низкоуглеродистые стали с со­держанием углерода 0,08—0,25 %, что обеспечивает полу­чение вязкой сердцевины. Для некоторых высоконагружен — ных деталей (зубчатые колеса и др.) содержание углерода в стали может быть повышено до 0,35 % . С повышением содержания углерода в стали уменьшается глубина цемен­тованного слоя, увеличивается прочность и понижается вяз­кость сердцевины.

Цементацию проводят при температурах выше точки Аз в аусте — нитной области. Температурный интервал цементации составляет 920— 980 "С. Имеется положительный опыт применения для некоторых легиро­ванных сталей высокотемпературной цементации при 980—1050 °С. Прн этом значительно ускоряется процесс цементации вследствие увеличе­ния коэффициента диффузии углерода, однако одновременно растет зер­но аустенита и увеличивается коробление деталей. Поэтому для высо­котемпературной цементации необходимо применять стали с наследст — венномелким зерном илн легировать сталь элементами, замедляющими рост аустенитного зерна при нагреве (тнтан, ванадий).

Термическая обработка нзделнй после цементации заключается в закалке н низкотемпературном отпуске, причем закалка может осуще­ствляться непосредственно от температуры цементации (одинарная тер­мическая обработка) или после охлаждения от температуры цемента­ции (в этом случае часто применяют охлаждение на воздухе — норма­лизацию) и повторного нагрева до температуры несколько выше точки Аз с последующей закалкой и отпуском (двойная термическая обработ­ка). Закалку от температуры цементации часто применяют после под- стужнвания до 840—860 dC с целью уменьшения коробления изделий.

Химический состав и механические свойства качествен­ных цементуемых углеродистых конструкционных сталей регламентируется ГОСТ 1050—74, а легированных ГОСТ 4543—71.

В табл. 16 приведены химический состав и гарантируе­мые механические свойства некоторых легированных конст­рукционных сталей, применяемых для цементации.

Таблица 16. Состав и механические свойства (не менее)

Примечания: I. Условные обозначения охлаждающей среды: в — вода, 2. Механические свойства приведены после термической обработки ио ука-

Легирующие элементы влияют на скорость процесса це­ментации, глубину цементованного слоя и концентрацию углерода в поверхностной зоне. Некарбидообразующие элементы, такие как никель, кремний, кобальт, ускоряют диффузию углерода в аустените при 950 0C. В то же время эти элементы снижают растворимость углерода в аустените и тем самым уменьшают максимальное содержание угле­рода в поверхностном слое. Наиболее сильно ускоряет диф­фузию углерода в аустените и понижает содержание угле­рода в цементованном слое кремний. Однако при более вы­соких температурах (1000, 1100°С) кремний уменьшает коэффициент диффузии углерода в аустените.

Как правило, карбидообразующие элементы понижают коэффициент диффузии углерода в аустените. Например, в стали с 1,2 % Si и 1 % легирующего элемента при темпера­турах, отвечающих интервалу цементации, наблюдается замедление диффузии углерода при легировании в такой последовательности: марганец, молибден, ванадий, воль­фрам, хром (Томас и Леан).

Карбидообразующие элементы повышают максималь­ную концентрацию углерода в поверхностном слое по срав­нению с углеродистой нелегированной сталью, что связано с интенсивным карбидообразованием в поверхностном слое (рис. 98). С повышением температуры содержание углеро­да в цементованном слое легированных сталей уменьша­ется.

177

Влияние легирующих элементов на глубину цементован­ного слоя определяется их влиянием на коэффициент диф-

Цементуемых конструкционных сталей

М — масло, в(м) — вода илн масло, вз — воздух, занным режимам без цементации.

12—970

Фузии и концентрацию углерода в поверхностном слое. На рис. 99 приведена зависимость глубины цементованного слоя h от содержания легирующих элементов при температуре цементации 925 °С.

В легированных сталях после цементации и закалки кро­ме мартенсита и карбидов присутствует также остаточный аустенит, количество которого может быть значительным.

В небольшом количестве остаточный аустенит в цемен­тованном слое может быть даже полезным, так как при этом повышается пластичность и особенно ударная вынос­ливость, но при больших его содержаниях существенно сни-

Рис. 98. Распределение углерода по глубине цементованного слоя стали (А. Н. Минкевич):

1 — нелегированная сталь; 2 — сталь, легированная карбидообразующим элемен­том; 3 — сталь, легированная иекарбидообразующим элементом

Рнс. 99. Влияние легирующих элементов Ha глубину цементованного Слоя после цементации при 925 0C (А. П. Гуляев)

Жается твердость стали, поэтому для высоколегированных цементуемых сталей в целях уменьшения количества ос­таточного аустенита проводят обработку холодом после закалки.

При легировании цементуемых конструкционных сталей часто осуществляется комплексное легирование нескольки­ми элементами. Так, введение кремния в хромоникелевые цементуемые стали позволяет повысить их ударно-уста­лостную выносливость посредством уменьшения глубины заэвтектоидной зоны и увеличения количества карбидов.

Широко применяется легирование цементуемых сталей элементами, задерживающими рост зерна аустенита при нагреве (ванадием или титаном). Особенно благоприятно легирование цементуемых сталей никелем, который повы­шает вязкость цементованного слоя и сердцевины и пони­жает порог хладноломкости. Однако вследствие дефицит­ности никеля наблюдается тенденция к замене высокони­келевых сталей малоникелевыми (например, стали 18ХГСН2МВА и 18ХГСН2МА используют взамен 18Х2Н4ВА и 20Х2Н4А и сталь 14ХГСН2МА вместо 12ХНЗА и 12К2Н4А).

Оптимальное содержание уг­лерода при цементации в поверх­ностном слое составляет 0,8— 0,9 %. Увеличение содержания углерода до более высоких значе­ний способствует выделению кар­бидов по границам зерен, что мо­жет приводить к образованию трещин в цементованном слое и снижению механических свойств (рис. 100).

Рис. 100. Влияние содержания углерода в цементованном слое (глубина слоя 1,0 мм) на механические свойства стали после закал­ки и низкого отпуска (И. Г. Козловский, Ю. Ф. Оржеховский):

I — 12X2h5A; 2 — 18ХГ

2. Азотируемые стали

Азотирование представляет собой процесс поверхностного насыщения стали азотом. Наиболее распространен процесс азотирования в газовых средах на основе аммиака. Как правило, процесс азотирования осуществляется при темпе­ратуре до 600°С (низкотемпературное азотирование).

Азотирование конструкционных сталей проводят для по­вышения их твердости, износостойкости, теплостойкости и коррозионной стойкости. Перед азотированием изделия под­вергают закалке и высокому отпуску.

^ 250о

^ 2300

0,5 0,7 0,9 1,1 1,3Z°/°

12*

179

Строение диффузионного слоя азотированных сталей определяется диаграммой железо — азот (рис. 101). При азотировании стали в области температур ниже эвтектоид — ной (590 °С) диффузионный слой состоит из трех фаз: е, Y’(Fe4N) и а. В общем случае формирование структуры диффузионного слоя азотируемой стали зависит от состава стали, температуры и длительности нагрева, а также и ско­рости охлаждения после азотирования.

Высокая твердость и износостойкость азотируемых кон­струкционных сталей обеспечиваются главным образом нитридами легирующих элементов (N, MoN, AlN). Одна­ко из-аа наличия углерода в легированных конструкцион­ных сталях при азотировании фактически образуются кар — бонитридные фазы.

Легирующие элементы существенно влияют на глубину h азотированного слоя и поверхностную твердость (рис.

102). Уменьшение глубины азо­тированного слоя при легиро­вании обусловлено уменьшени­ем коэффициента диффузии азота в феррите. Углерод уменьшает также коэффици­ент диффузии азота.

Из азотируемых конструк­ционных легированных сталей наиболее широко применяют сталь 38Х2МЮА. Однако в по­следнее время разработан ряд новых конструкционных ста­лей, подвергаемых азотирова­нию: ЗОХЗВА, 30ХН2ВФА, 40ХНВА, 20ХЗМВФА и др. В табл. 17 приведены химиче­ский состав и механические свойства некоторых азотируе­мых конструкционных сталей.

При азотировании в интервале температур 500—6000C толщина диффузионного слоя невелика и поэтому высокие механические свойства достигаются в тонком поверхност­ном слое и по мере удаления от поверхности быстро пада­ют. Обычно при легировании несколькими элементами твердость азотированного слоя больше, чем при легирова­нии одним элементом (рис. 103).

Наиболее высокая поверхностная твердость при азоти­ровании достигается в хромомолибденовых сталях, допол­нительно легированных алюминием, типичным представи­телем которых является сталь 38Х2МЮА. Подобные стали для азотирования применяют в США: нитраллой — Nitr 135М, в Англии —EN41, в ФРГ —32А1СгМо4, в Шве­ции — 2940.

500

OZ 4 6 8 10 Fe —«¦ N, % (по массе)

Рис. 101. Диаграмма состояния си­стемы Fe-N

900 850 800

0

CsT 750

1

§ 700 §-

^ 650

Si

600

Cf-

550

Пониженным содержанием алюминия или без алюминия, имеющие меньшую поверхностную твердость, но более плав­ное падение твердости по глубине диффузионного слоя (ста­ли 38Х2ВФЮА, 40ХФА, 40Х, 20ХЗВА и др.).

Снижение поверхностной твердости азотированного слоя с HV 900—1000 до 650—900 позволяет повысить износостой-

Вместе с тем износостойкость стали не всегда коррели­рует с твердостью. Так, повышение температуры азотиро­вания стали 38Х2МЮА с 560 до 620 °С повышает ее изно­состойкость, хотя поверхностная твердость при этом пони­жается. Понижение поверхностной твердости при повыше­нии температуры азотирования связано с уменьшением содержания азота в е-фазе из-за усиления его диффузии с поверхности в глубь изделия.

H, Мм HV

Содержание элемент од, %

Рис. 102. Влияние легирующих элементов иа глубину азотированного слоя (азотирование прн 550 С, 24 ч) и поверхностную твердость (Ю. М. Лах — тин)

Для некоторых азотируемых изделий чрезмерно высо­кая поверхностная твердость является нежелательной из — за охрупчивания поверхностного слоя, затруднения опера­ции шлифования и др. В этом случае используют стали с

Таблица 17. Состав и механические свойства (не менее)

Примечание, м — масло, в — вода.

Азотируемых конструкционных сталей

mitalolom.ru

Цементация - сталь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Цементация - сталь

Cтраница 1

Цементация стали 18ХГТ производится при 940 - 950 С с последующе.  [2]

Цементация стали при температуре ниже АГ1 не нашла практического применения, так как а-железо растворяет ничтожное количество углерода, и после цементации при низких температурах на поверхности стали образуется лишь тончайшая корочка цементита, не представляющая ценности для практического использования. Цементацию стали обычно ведут пр температуре выше АСз, когда сталь имеет структуру аустенита, в котором углерод растворяется в значительных количествах. С повышением температуры увеличивается растворимость углерода в аустените и соответственно содержание углерода в цементованном слое. Ход процесса цементации можно представить следующим образом: при повышении температуры увеличиваются скорость распада науглероживающих реагентов, выделяющих углерод, и поглощение его поверхностью стали. Одновременно возрастает скорость диффузии углерода вглубь. Если при определенных температурах скорость диффузии углерода возрастает быстрее, чем скорость поглощения углерода поверхностью стали, то концентрация углерода в поверхностном слое при повышении температуры цементации уменьшается.  [3]

Цементация стали 527 - 530 Цементы кислотоупорные 422, 423 Центробежные вентиляторы см. Вентиляторы Центробежные насосы 160 ел.  [4]

Цементация стали осуществляется атомарным углеродом. При цементации твердым карбюризатором атомарный углерод образуется следующим образом. В цементационном ящике имеется воздух, кислород которого при высокой температуре взаимодействует с углеродом карбюризатора, образуя окись углерода. Окись углерода в присутствии железа диссоциирует по уравнению 2СО - - СО, Сат.  [5]

Цементация стали - процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом при нагреве без доступа воздуха до температуры выше точки Ас3 ( до 900 - 950 С) в среде углерода или газов, содержащих углерод.  [6]

Цементация стали осуществляется атомарным углеродом. При цементации твердым карбюризатором атомарный углерод образуется следующим образом. В цементационном ящике имеется воздух, кислород которого при высокой температуре взаимодействует с углеродом карбюризатора, образуя окись углерода. Окись углерода в присутствии железа диссоциирует по уравнению 2СО - СО2 Сат.  [7]

Цементация стали осуществляется атомарным углеродом. При цементации твердым карбюризатором атомарный углерод образуется следующим образом. В цементационном ящике имеется воздух, кислород которого при высокой температуре взаимодействует с углеродом карбюризатора, образуя окись углерода.  [8]

Цементация стали осуществляется атомарным углеродом. При цементации твердым карбюризатором атомарный углерод образуется следующим образом. В цементационном ящике имеется воздух, кислород которого при высокой температуре взаимодействует с углеродом карбюризатора, образуя окись углерода. Окись углерода в присутствии железа диссоциирует по уравнению 2СО - СО, Сат.  [9]

Цементация стали может производиться в твердом карбюризаторе, окружающем изделия в ящике из жароупорного сплава, или в газовой среде, состоящей из углеводородов или окиси углерода, в муфеле. Газовая цементация является более производительным и передовым методом.  [10]

Цементация стали - получение твердой рт п закаленной корки на поверхности изделий из мяг - ч кой стали. На каком физическом явлении основан процесс цементации.  [11]

Цементация стали в твердом карбюризаторе является сложным процессом и фактически происходит при участии газообразной фазы, которая формируется в ящике под действием высоких температур. В ящике остается воздух, абсорбированный древесным углем и заполняющий пространство между зернами карбюризатора.  [12]

Цементация стали осуществляется атомарным углеродом. При цементации твердым карбюризатором атомарный углерод образуется в следующих условиях. В цементационном ящике имеется воздух, кислород которого при высокой температуре взаимодействует с углеродом карбюризатора, образуя окись углерода.  [13]

Цементация стали в твердом карбюризаторе является сложным процессом и фактически происходит при участии газообразной фазы, которая формируется в ящике под действием высоких температур. В ящике остается воздух, абсорбированный древесным углем и заполняющий пространство между зернами карбюризатора.  [14]

Цементация стали состоит из собственно цементации и закалки.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Цементация стали — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

При твердофазной цементации цементуемые детали упаковываются в цементационные ящики, загружаются в печь, нагретую до температур 600-700 °С, а затем нагреваются до температуры цементации — 930-950 °С. По окончании процесса цементации ящики вынимаются из печи, охлаждение деталей происходит внутри цементационных ящиков на воздухе. Цементация в жидкофазном карбюризаторе применяется для мелких деталей. Недостатками цементации в жидкой среде является неравномерность глубины цементованного слоя и необходимость частых регенераций углероднасыщенного расплава. В случае серийного и крупносерийного производства цементованных изделий наибольшее распространение получила цементация в газообразных карбюризаторах, а также вакуумная цементация. При вакуумной цементации детали помещают в нагревательную печь, вакуумируют, а затем нагревают до 1000-1100 °С, после этого в печь подается газообразный карбюризатор — очищенный природный газ, пропан или бутан. Этот метод позволяет ускорить процесс цементации, повысить качество получаемого слоя.

megabook.ru

Цементация стали: тонкости процесса

Цементация — процесс химико-термической обработки, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагреве в соответствующей среде.

Цель цементации — обогащение поверхностного слоя деталей машин углеродом до концентрации 0,8—1,1% и получение после закалки высокой твердости при сохранении пластичной сердцевины. Цементации подвергаются детали, изготовленные из низкоуглеродистых сталей (0,1—0,2% С) марок 15, 20 или легированных низкоуглеродистых сталей марок 20Г, 20Х, 20ХФ, 12ХНЗА, 20Х2Н4А, 18ХГТ, 18Х2Н4ВА, 20ХГНР и др.

Цементация может проводиться в твердых, газообразных и жидких углеродсодержащих средах, которые называются карбюризаторами.

Цементация в твердом карбюризаторе. Наиболее старым способом является цементация в твердой среде (в твердом карбюризаторе). При этом способе цементации карбюризатором служит смесь древесного угля и углекислых солей (углекислого бария — ВаС03, углекислого натрия (соды) — Na2C03 и др.). Углекислые соли добавляются к древесному углю в количестве 10—40%. В практике цементации применяют различные составы карбюризаторов.

Для цементации в твердом карбюризаторе детали помещают в цементационный (стальной) ящик и засыпают карбюризатором. Упаковка деталей в ящик с карбюризатором должна производиться таким образом, чтобы детали со всех сторон были окружены карбюризатором и не соприкасались друг с другом, со стенками и дном ящика. Ящик закрывают крышкой и замазывают огнеупорной глиной. Через отверстия в крышке в ящик вставляют стержни из такой же низкоуглеродистой стали, из которой изготовлены цементуемые детали. Эти стержни называются «свидетелями» и служат они для контроля цементации. Ящик с упакованными в нем в карбюризаторе деталями (рис. 152) помещают в печь и нагревают до 900—950° С.

При нагреве протекают следующие процессы. Углерод угля соединяется с кислородом воздуха, находящимся в ящике, и образуется окись углерода (СО). Этот процесс можно представить следующей реакцией:2С + 02 = 2СО

Окись углерода разлагается на углекислый газ (С02) и углерод, образующийся в виде атомов (атомарный углерод):2СО-С02 + С

Атомарный углерод проникает (диффундирует) в поверхностный слой детали. Так как детали нагреты до 900—950° С, т. е. выше верхней критической точки Ас3у и в стали при такой температуре образуется 7-железо, углерод, проникая в сталь, растворяется в v-железе с образованием аустенита:Fe.. + C = Fe,(C).

trastcomp.ru

Цементация стали - Слесарное дело

Цементация (науглероживание) – это технология термообработки сталей. Она применяется для подготовки стали к другому виду термообработки, закалке. Цементация предназначена для тех марок стали, которые из-за низкого содержания в них углерода не поддаются или плохо поддаются закалке. Суть этой технологии состоит в том, что заготовка из такой стали насыщается углеродом (науглероживается) до такой степени, чтобы обеспечить возможность её закалки. Чаще всего науглероживанию подвергают только верхний слой металла, чтобы в нем образовалось больше мартенсита, чем в сердцевине, и сформировался твердый поверхностный слой. При этом сердцевина стальной заготовки чаще всего должна оставаться вязкой и мягкой.

Цементация проводится в различных средах при температурах от 850°C до 950°C. По типу среды различаются следующие методы:

1) цементация в твердом карбюризаторе, при которой применяются неорганические (кокс) и органические вещества (древесина, кости животных и т.п.) с добавлением активаторов. Насыщение углеродом происходит в результате химической реакции окисления углерода. Активаторы способствуют протеканию этой реакции.

2) газовая цементация, при которой используются специально обогащенные газы (природный газ, магистральный газ и др.) или инертный газ (азот). При этом к газу, применяемому для цементации, добавляются небольшие количества алифатических предельных углеводородов, алканов, чаще всего пропана.

Аналогичный метод все чаще внедряется в термических производствах. В этом случае в горячие ретортные печи вводятся смеси высокомолекулярных органических соединений (скипидара, этилового спирта и др.), которые затем разлагаются под действием никелевых катализаторов.

3) жидкостная цементация двух типов: в цианидных и в бесцианидных ваннах.

Однако, поскольку в соляной ванне помимо прочего также содержится азот, может происходить его поглощение сталью. А это может неблагоприятно сказаться на последующей обработке заготовки резанием.

Кроме того, цианидные ванны опасны для окружающей среды и человека. Поэтому при использовании жидкостной цементации в цианидных ваннах необходимо соблюдать предписанные меры безопасности. В этой связи более целесообразным является применение бесцианидных ванн. В наши дни жидкостная цементация, даже в бесцианидных ваннах, почти не применяется в связи с высоким уровнем загрязнения окружающей среды.

Преимущества и недостатки различных методов цементации:

1) Цементация в твердом карбюризаторе особенно целесообразна для достижения большой глубины науглероживания, а также при штучном производстве изделий из стали. Недостатком этого метода являются высокая трудоемкость и плохая варьируемость условий науглероживания.

2) В серийном или массовом производстве целесообразно применять газовую цементацию, так как этот метод позволяет достаточно широко варьировать условия науглероживания. Единственным недостатком является высокая себестоимость.

3) Жидкостную цементацию применяют для получения небольшой глубины науглероживания, так как уже при незначительной продолжительности погружения заготовки в ванну происходит достаточно большое насыщение углеродом её поверхностного слоя. Поэтому слишком большая продолжительность погружения ведет к коррозии заготовки.

slesario.ru

• 
  Сортамент труб стальных таблица гост 10704 91
• 
  Гост 380 2018 сталь углеродистая обыкновенного качества марки
• 
  Рапид сталь характеристики
• 
  Как закалить сталь правильно
• 
  Процесс производства трубы стальные
• 
  Марка рессорной стали
• 
  Масса стали нержавеющей стали
• 
  Трубы горячедеформированные из коррозионностойкой стали
• 
  Маркировка легированных и углеродистых сталей
• 
  Марка конструкционной стали обыкновенного качества
• 
  Оцинкованная сталь листовая с полимерным покрытием