Что такое цементация стали

Сама по себе цементация стали является процессом, в основе которого лежит химико-термическая обработка. Сущность ее заключается в осуществлении диффузионного насыщения поверхности указанного материала достаточным количеством углерода в течение 100°C. 8–1,1%. В результате такой операции после осуществления закалки получают высокий уровень жесткости материала, при этом его пластическая сердцевина сохраняется. Это важные свойства этого процесса.

Основной задачей данного процесса является проведение обогащения верхнего слоя машинных деталей и элементов необходимым количеством углерода, процентное содержание которого в этом случае может составлять 0,8-1,1%. В результате такой операции после осуществления закалки получают высокий уровень жесткости материала, при этом его пластическая сердцевина сохраняется. Это немаловажные свойства этого процесса.

Разновидности

По степени прочности образования сердцевины принято выделять три основные группы обрабатываемого материала:

● С неукрепляемой сердцевиной. В эту группу входят такие марки цементированных углеродистых сталей, как 10, 15, 20. Используют их в деталях с небольшими размерами и малоответственными функциями. В этом случае под цементированным слоем при осуществлении закалки происходит превращение аустенита в феррито-перлитную смесь.

● С слабо укрепляющейся сердцевиной. В состав этой группы входят низколегированные хромистые стали таких марок, как 15Х, 20Х. Здесь проведение дополнительного легирования с помощью малых добавок ванадия обеспечивает получение более мелкого зерна, что приводит к улучшению пластичности и вязкости материала. С сильно укрепляющейся сердцевиной. Стали этой группы применяют при изготовлении деталей, имеющих большое сечение или сложную конфигурацию, а также подвергаются воздействию значительных ударных нагрузок или подвергаются воздействию немалых переменных напряжений. В них осуществляют введение никеля ❲12Х2Н4А, 12ХНЗА, 20ХН❳. Из-за дефицитности этого материала иногда производят его замену марганцем, при этом применяют введение небольшого количества ванадия или титана для дробления зерна.

В основном цементация стали используется для образования высокого процентного соотношения твердости поверхности детали, а также для достижения высокой износостойкости

- зубчатых колес;

- «пальцев»;

- валов;

- осей;

- «червей»;

Способы цементации

Если существует несколько видов указанного материала, то для каждого из них будет применяться своя собственная методика этого процесса. Как правило, цементированная сталь может создаваться в различных условиях и средах, а также при обязательных температурах от 850 до 950 градусов по Цельсию. Поэтому разделяют несколько способов этого действия:

1. Процесс цементации происходит в твердом карбюризаторе. В этом случае возможно использование органических веществ ❲кожек животных, древесины и т.д. ❳ и неорганических ❲кокса❳ в сочетании с разными активаторами. Обогащение углеродом будет происходить при проведении химической реакции его окисления. Применение активаторов в этом случае способствует лучшему и более быстрому ее протеканию. Такой метод особенно предпочтителен для достижения больших глубин углерода. Он эффективен при искусственном изготовлении стальных изделий. Однако этот процесс очень трудоемок, он влечет большие затраты сил, времени и энергии.

2. Процесс цементации происходит под влиянием газов. В этом методе принято использовать обогащенные газы ❲природный, магистральный и т.д. ❳ или категорию инертных ❲азот❳. Всё зависит от индивидуального подхода. К тому же цементированная сталь на основе газов создается с малым процентом алифатических граничных углеводородов, пропана или алканов. Чаще всего этот метод применяется в масштабном производстве, но очень затратен в плане денежных средств. Сходный способ применяется при термическом производстве. При этом в горячую ротортную печь вводят смеси органических высокомолекулярных соединений, например, скипидара, этилового спирта и т.п., которые, в свою очередь, обладают способностью распада под влиянием катализаторов никелевых 3). Процесс жидкостной цементации. Его используют в цианидных и безцианидных ваннах. Каждая из этих сред характеризуется своими особенностями, преимуществами и недостатками. К примеру, цианидные ванны не относятся к категории безвредных. Их принято классифицировать как опасные носители не только для окружающей среды, но и для человека. Поэтому при работе с таким материалом необходимо стараться соблюдать все предложенные меры безопасности, чтобы избежать неблагополучных последствий. А вот метод, основанный на безцианидной ванне, не рекомендуется применять ввиду того, что он приводит к необратимому загрязнению окружающей среды и наносит ему огромный вред. Указанные способы если и применяют на практике, то только лишь для получения небольших глубин углерода.

Термообработка цементированных изделий

Этот процесс является также очень важным этапом обработки деталей. Ведь даже после цементации изделие не обладает высоким процентом износостойкости и надежности. Поэтому завершающим шагом в этом случае служит работа по закаливанию и отпуску. Процесс закалки характеризуется рядом особенностей и свойств. Весь процесс цементации проходит под влиянием роста зерна, а его отдача по сечению неодинакова и расходуется неравномерно. Поэтому в работе выделяют несколько этапов закалки, каждый из которых проходит в определенных температурных условиях.