Химическа термична обработка на стомана
В сравнение с втвърдяването на повърхността, този вид обработка има следните предимства:
- формата на детайлите не е важна;
- голяма разлика в свойствата на сърцевината и повърхностния слой на детайла;
- възможно е да се премахнат последствията от прегряване.
По време на химико-термичната обработка детайлът се поставя в среда, богата на химичен елемент, който насища метала. Най-често това е газ. Това включва три процеса:
1) дисоциация (разпадане на газови молекули с образуване на активни атоми), например:
2СО → СО2 + С или NH3 → ЗН + N
2) абсорбция - абсорбция (разтваряне на активни атоми) повърхност метал;
3) дифузия - проникване на насищащия елемент дълбоко в метал.
В резултат се образува дифузионен слой, на повърхността на който концентрацията на дифузиращия химичен елемент е най-голяма.
Продължителността на химическия процес на термична обработка се определя от необходимата дълбочина на дифузионния слой.
Процесите на химическа термична обработка на стоманата включват:
Втвърдяване на стомана.По време на карбуризирането настъпва повърхностно насищане на стоманата с въглерод, в резултат на което се получава твърд високовъглероден повърхностен слой. Като правило нисковъглеродната стомана е циментирана. Следователно сърцевината на детайла се оказва мека и вискозна.
Разграничете твърдо и газ циментиране.
Твърдо карбуризирането се състои в поставяне на циментираните части в контейнер, пълен с карбонизиращ агент (карбуризиращ агент). Въгленът обикновено се използва като карбуризатор. Кислород, присъстващ във въздуха при температура 900-950 ° С комбинирайки се с въглерода на карбуратора, образува въглероден оксид (CO). При тези температурни условия обаче въглеродният окис е нестабилен и се разлага при контакт с метална повърхност:
2CO → CO2 + C
Атомният въглерод се абсорбира от повърхността на детайла.
Добавяне на соли на въглероден диоксид (ВаСO3, Nа2СO3, К2СO3) към карбуратора в количество 10-30% активира процеса.
Процесът на твърдо карбуризиране изисква значително време (до няколко десетки часа), което е неговият недостатък, който се елиминира чрез газообработяване. През херметически затворената камера на пещта, където са поставени частите, циментиращият газ тече непрекъснато. Циментиращите газове са въглероден окис и газообразни въглеводороди (метан, етан, пропан, бутан и др.). Разграждането на тези съединения води до образуването на активен атомен въглерод:
2CO → CO2 + C
Циментиране под критичната точка Ac1 не изпълнявайте, тъй като α-желязото на практика не разтваря въглерода и от него се образува само повърхностна кора от циментит с незначителна дебелина. Повишаването на температурата на циментиране рязко увеличава дълбочината на циментиращия слой.
Този режим е най-икономичен, но запазва грубите зърна на повърхностния слой и сърцевината.
Режим, при който след карбуризиране се извършва бавно охлаждане и след това се извършва закаляване с повторно нагряване (Фигура 2.12, b), или дори двойно втвърдяване (първото е по-високо от температурата Ac3,за сърцевината, втората - над температуратаAc1, за повърхност) - (cm. фигура 2.12, в), което осигурява по-добри механични свойства на детайла.
Във всички случаи, след закаляване, за облекчаване на вътрешните напрежения, закалените стомани се закаляват при ниска температура (150 - 200 ° C). В резултат на тази обработка повърхността на легираните стомани трябва да има твърдост 58-62 HRC, а ядрото е 25-35 HRC; въглеродни стомани - по-малко от 20 HRC.