водород, безусловно, принимает важное участие в поверхностной реакции насыщения стали углеродом. Это объясняется тесной связью реакции Будуара и водяного газа, о чем было сказано выше. Между коэффициентом перехода углерода и произведением Рсо.Рн2 имеется прямая зависимость (рис. 4.107 и 4.108). Как следует из рис. 4.108, часто применяемые при газовой цементации эндотермические газы не являются оптимальными добавками с точки зрения их влияния на коэффициент перехода углерода в.
4.6.3.3. Подпроцесс закалки и низкого отпуска
Основополагающие зависимости при закалке и отпуске описаны в разделах 3.2.7 и 3.2.8.
4.6.3.4. Характеристики процесса цементации в целом (науглероживания, закалки и отпуска)
В соответствии с указанным выше разделением на подпроцессы можно раздельно рассматривать характеристики науглероженных и науглероженных и закаленных деталей (рис. 4.109).
4.6.3.4.1. Характеристики науглероженных деталей
В соответствии с рис. 4.109, а науглероженный слой характеризуется: а) концентрацией углерода в слое Сс; б) глубиной проникновения углерода h (Сссердц); в) формой кривой науглероживания (ход изменения Сс).
Концентрация углерода в поверхностном слое
Здесь рассматривается концентрация углерода непосредственно на поверхности Сс (h — 0); она должна лежать в пределах от 0,7 до 0,9%. Нижний предел 0,7% определяется влиянием углерода на прокаливаемость слоя. При более низких содержаниях углерода не достигается и требуемая поверхностная твердость. Это относится прежде всего к деталям, у которых характеристический размер s соответствует нижнему пределу полосы прокаливаемости для слоя; по этим причинам всегда следует обращать внимание на поле допусков (разброс) по прокаливаемости соответствующей марки стали (см. рис. 4.101). Теоретически для достижения требуемых высоких значений поверхностной твердости достаточно иметь и более низкие значения концентрации углерода в слое (рис. 4.110). Однако, принимая во внимание указанные выше причины (прокаливаемость!) и то, что при шлифовании снимается поверхностный слой (рис. 4.111), на практике содержание углерода в поверхностном слое поддерживают не ниже 0,7%. Ограничения по верхнему пределу для С?ов, равному 0,9%, обусловлены нежелательным появлением структурно свободного цементита 
и существенным увеличением количества остаточного аустенита при высоком содержании углерода. Вообще же повышенное количество остаточного аустенита обычно наблюдается при закалке с температуры цементации (см. рис. 4.110). Обе структурные составляющие — структурно свободный цементит и остаточный аустенит — неблагоприятно влияют на свойства цементованных деталей. Цементит определяет повышенную хрупкость, а остаточный аустенит повышает склонность к образованию трещин при шлифовании.
Глубина проникновения углерода
Глубина проникновения углерода определяется как расстояние от поверхности до места, в котором концентрация углерода в сердцевине составляет величину Сссердц; отсюда обозначение h (Сссердц).  
Форма кривой науглероживания
Форма кривой науглероживания определяется градиентом концентрации углерода по h (см. рис. 4.109, а). Кривая науглероживания характеризует также зависимость изменения твердости по глубине цементованного слоя (градиент твердости), которая во многом определяет работоспособность детали. Это имеет значение в связи с часто следующим- после цементации процессом шлифования, особенно в случае зубчатых колес. Градиент концентрации углерода не должен быть слишком резким и не должен иметь скачка (рис. 4.112). Чтобы гарантировать заданный допуск на шлифование без существенной потери твердости, градиент углерода не должен быть слишком большим (резким) прежде всего в области, непосредственно примыкающей к поверхности. На рис. 4.111 эти условия наглядно показаны. Как следует из рисунка, концентрация углерода на поверхности (точка С) на кривой науглероживания 1 с большим (резким) градиентом углерода после сошлифовывания на глубину s находится за пределами допустимой области для С™в. В отличие от этого точка В на кривой науглероживания II находится еще внутри допуска,
на сспов. Таким образом, в последнем случае после сошлифовывания гарантируется требуемая поверхностная твердость цементованной и закаленной детали.
4.6.3.4.2. Характеристики цементованных деталей
К числу основных характеристик цементованных деталей относятся (рис. 4.109, б): а) поверхностная твердость; б) глубина цементации; в) прочность и вязкость сердцевины.
Будучи характеристиками, определяющими работоспособность детали, они одновременно являются контрольными параметрами процесса цементации. Прочность сердцевины и ее вязкость в большой степени определяются сочетанием размеров (формой) детали и прокаливаемостью стали, из которой она изготовлена.
Поверхностная твердость
Как следует из рис. 4.91, оптимальное значение усталостной прочности наблюдается при величине поверхностной твердости между 56 и 60 HRC (величина поверхностной твердости относится к состоянию после закалки и низкого отпуска). Поскольку 
| 
Плавка и розлив металлов
Ресурсы и шлаки в сталеплавильном процессе
Специальные виды термообработки
Прочность литейных форм
