Цементація стали - поверхневе дифузійне насичення маловуглецевої стали вуглецем з метою підвищення твердості, зносостійкості.
Цементації піддають низьковуглецеві (зазвичай до 0.25% C) і леговані стали. процес в разі використання твердого карбюризатора проводиться при температурах 900-950 ° С, при газовій цементації (газоподібний карбюризатор) - при 850-900 ° С.
- в твердому карбюризаторі
- в газовому карбюризаторі
- в киплячому шарі
- в розчинах електролітів
- в пастах
Цементація в твердому карбюризаторі
Цементовальная піч XIX століття
У цьому процесі насичує середовищем є деревне вугілля в зернах поперечником 3,5-10 мм або кам'яновугільний напівкокс і торф'яний кокс, до яких додають активізатори.
Технологія процесу полягає в наступному: Завантаження деталей у сталевий ящик з герметичним піщаним затвором. Укладання деталей проводиться таким чином, щоб вони були покриті карбюризатором з усіх боків, не стикалися один з одним і стінками ящика. Далі ящик герметично закривається піщаним затвором або замазується вогнетривкої глиною і завантажується в піч.
Стандартний режим: 900-950 градусів, 1 година витримки (після прогріву ящика) на 0,1 мм товщини цементованого шару. Для отримання 1 мм шару - витримка 10 годин.
При "прискореному" режимі цементація проводиться при 980 градусах. Витримка зменшується в два рази, і для отримання шару 1 мм потрібно 5 годин. Але при цьому утворюється цементітная сітка, яку доведеться прибирати багаторазової нормалізацією металу.
Цементація в газовому карбюризаторі
Цей процес здійснюють в середовищі газів, що містять вуглець. Газова цементація має ряд переваг в порівнянні з цементацією в твердому карбюризаторі, тому її широко застосовують на заводах, що виготовляють деталі масовими партіями.
У випадку з газовою цементацією можна отримати задану концентрацію вуглецю в шарі; скорочується тривалість процесу, так як відпадає необхідність прогріву скриньок, наповнених малотеплопроводнимі карбюризатором; забезпечується можливість повної механізації і автоматизації процесів, і значно спрощується подальша термічна обробка деталей, так як загартування можна проводити безпосередньо з цементаціонной печі.
Цементація в киплячому шарі
Процес цементації в киплячому шарі проходить в атмосфері ендогаз з добавкою метану. Киплячий шар являє собою гетерогенну систему, в якій за рахунок проходить потоку газу через шари дрібних (0,05-0,20 мм) частинок (частіше корунду) створюється їх інтенсивне перемішування, що зовні нагадує киплячу рідину. Частинки корунду розташовуються на газорозподільній решітці печі. При певній швидкості проходження висхідного потоку газу (вище критичної швидкості) частки стають рухливими, і шар набуває деяких ознак рідини (псевдозріджений шар). У цьому стані зчеплення між частинками порушено, вони стають рухомими і спираються не на решітку, а на потік газу. Перевагами процесу цементації в киплячому шарі є: скорочення тривалості процесу внаслідок великої швидкості нагріву і високого коефіцієнта массоотдачи вуглецю; можливість регулювання вуглецевого потенціалу атмосфери в робочій зоні печі; зменшення деформації і викривлення оброблюваних деталей за рахунок рівномірного розподілу температури по всьому об'єму печі. Процес цементації в киплячому шарі може бути використаний на заводах дрібносерійного і одиничного виробництва.
Цементація в розчинах електролітів
Використання анодного ефекту для дифузійного насичення оброблюваної поверхні вуглецем в багатокомпонентних розчинах електролітів - один з видів швидкісний електрохіміко-термічної обробки (анодний електролітний нагрів) малогабаритних виробів. Анод -деталь при накладенні постійної напруги в діапазоні від 150 до 300 В розігрівається до температур 450-1050 ° С. Досягнення таких температур забезпечує суцільна і стійка парогазова оболонка, яка відокремлює анод від електроліту. Для забезпечення цементації в електроліт, крім електропровідного компонента, вводять вуглець речовини-донори (гліцерин. Ацетон. Етиленгліколь. Сахароза та інші).
Цементація в пастах
Цементація з нанесенням на науглероживается металеву поверхню З-містять матеріалів у вигляді суспензії, обмазки або шлікера, сушінням і подальшим нагріванням вироби ТВЧ або струмом промислової частоти. Товщина шару пасти повинна бути в 6-8 разів більше необхідної товщини цементованного шару. Температуру цементації встановлюють 910-1050 ° С.