Металловедение и термическая обработка металлов. Сизов И.Г - 93 стр.

UptoLike

сталей необходим для того, чтобы сердцевина изделия, не
насыщенная углеродом при цементации, сохраняла высокую
вязкость после закалки.
На цементацию поступают механически обработанные
детали с припуском на шлифование 0,05-0,10 мм. В случае
необходимости упрочнения только части детали, участки, не
подлежащие упрочнению, защищают тонким слоем меди
(0,02-0,04мм), которую наносят электролитическим
способом, или изолируют специальными защитными
обмазками, состоящими из смеси огнеупорной глины, песка и
асбеста, замешанных на жидком стекле или другом
связующем. Иногда применяют сплошную цементацию с
последующим удалением части цементованного слоя
механической обработкой, проводимой до закалки.
Цементация в твердой среде и цементация в газовой
среде - это основные два вида цементации. Среда,
поставляющая углерод к поверхности детали, подвергаемой
цементации, называется КАРБЮРИЗАТОРОМ.
Цементация в твердом карбюризаторе производится в
специальных стальных ящиках, в которых детали
укладываются попеременно с карбюризатором. Ящики
закрываются крышками и замазываются огнеупорной глиной
для предотвращения утечки газов. В качестве твердого
карбюризатора используют дубовый или березовый
древесный уголь и активизаторы ВаСО
3
и Na
2
CO
3
или СаСО
3
.
Диффузия углерода в сталь возможна только, если
углерод находится в атомарном состоянии, получаемом,
например, диссоциацией газов, содержащих углерод (СО,
СН
4
и др.). При цементации в твердом карбюризаторе
активные атомы образуются в результате прохождения
реакций:
2 С +О
2
2СО, ВаСО
3
+С ВаО + 2 СО,
2 СО СО
2
+ С
Атомарный углерод адсорбируется поверхностью стали
и диффундирует в глубь металла. Энергия активации
диффузии углерода в γ-железе достигает 17-20, а в α-железе
31-32 ккал/(ч-атом). Однако цементацию при температурах
ниже точки A
I
не ведут вследствие малой растворимости
углерода в α-железе. Цементацию, как правило, проводят при
температурах выше точки Ас3, обычно около 920-950° С,
когда аустенит, растворяющий в больших количествах
углерод, устойчив. При цементации стали атомы углерода
диффундируют в решетку γ-железа. По достижении, предела
насыщения аустенита углеродом, определяемого линией SE
на диаграмме Fe - Fe
3
C (рис. 5, а), на поверхности может
образоваться сплошной слой цементита.
В реальных условиях цементации образование на
поверхности слоя цементита наблюдается крайне редко.
Обычно при температуре цементации (выше точки Ас
3
)
диффузионный слой состоит только из аустенита, а после
медленного охлаждения - из продуктов его распада - феррита
и цементита. После цементации характерно неравномерное
распределение углерода по сечению детали. Наружный слой
содержит более 0,8 % углерода и имеет структуру
заэвтектоидной стали - перлит и вторичный цементит, (рис.
5, б). Глубже лежит слой эвтектоидного состава с перлитной
структурой, а далее - слой с феррито-перлитной структурой.
За техническую глубину цементированного слоя
обычно принимают сумму заэвтектоидной, эвтектоидной и
половины переходной зоны (рис. 5).
В процессе цементации в твердом карбюризаторе при
температуре 910-930° С за 5,5 - 6,5 часа образуется слой
толщиной 0,7-0,9 мм, а за 9-11 часов - 1,2-1,5 мм на
углеродистой стали 20.
Предельное содержание углерода на поверхности,
определяемое линией SE, тем больше, чем выше температура
насыщения. С повышением температуры увеличивается
толщина слоя за данный отрезок времени.
180 179