Цементація - процес хіміко-термічної обробки, що полягає в дифузійному насиченні поверхневого шару стали вуглецем при нагріванні у відповідному середовищі.
Мета цементації - збагачення поверхневого шару деталей машин вуглецем до концентрації 0,8-1,1% і отримання після гарту високої твердості при збереженні пластичної серцевини. Цементації піддаються деталі, виготовлені з низьковуглецевих сталей (0,1-0,2% С) марок 15, 20 або легованих низьковуглецевих сталей марок 20Г, 20Х, 20ХФ, 12ХНЗА, 20Х2Н4А, 18ХГТ, 18Х2Н4ВА, 20ХГНР і ін.
Цементація може проводитися в твердих, газоподібних і рідких углеродсодержащих середовищах, які називаються карбюризаторами.
Цементація в твердому карбюризаторі. Найбільш старим способом є цементація в твердому середовищі (в твердому карбюризаторі). При цьому способі цементації карбюризатором служить суміш деревного вугілля і вуглекислих солей (вуглекислого барію - ВаС03, вуглекислого натрію (соди) - Na2C03 і ін.). Вуглекислі солі додаються до деревного вугілля в кількості 10-40%. У практиці цементації застосовують різні склади карбюризаторів.
Для цементації в твердому карбюризаторі деталі поміщають в цементаційний (сталевий) ящик і засипають карбюризатором. Упаковка деталей в ящик з карбюризатором повинна проводитися таким чином, щоб деталі з усіх боків були оточені карбюризатором і не стикалися один з одним, зі стінками і дном ящика. Ящик закривають кришкою і замазують вогнетривкою глиною. Через отвори в кришці в ящик вставляють стрижні з такою ж низьковуглецевої сталі, з якої виготовлені цементуемие деталі. Ці стрижні називаються «свідками» і служать вони для контролю цементації. Ящик з упакованими в ньому в карбюризаторі деталями (рис. 152) поміщають в піч і нагрівають до 900-950 ° С.
При нагріванні протікають наступні процеси. Вуглець вугілля з'єднується з киснем повітря, що знаходиться в ящику, і утворюється окис вуглецю (СО). Цей процес можна представити наступною реакцією:
2С + 02 = 2СО
Окис вуглецю розкладається на вуглекислий газ (С02) і вуглець, що утворюється у вигляді атомів (атомарний вуглець):
2СО-С02 + С
Атомарний вуглець проникає (дифундує) в поверхневий шар деталі. Так як деталі нагріті до 900-950 ° С, т. Е. Вище верхньої критичної точки Ас3у і в стали при такій температурі утворюється 7-залізо, вуглець, проникаючи в сталь, розчиняється в v-залозі з утворенням аустеніту:
Fe. + C = Fe, (C).