 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь Сибирь" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjf1Guop
| |
Цементация Газовая цементация Термическая обработка цементированных изделий Азотирование и цианирование
Термическая обработка стали, в результате которой изменяется химический состав поверхностных слоёв, называется химико-термической обработкой. Изделие нагревается в специально выбранной среде и изменение химического состава поверхности происходит благодаря переходу и внедрению атомов этого вещества в кристаллическую решётку стали.
Процесс проникновения одного вещества в другое при их соприкосновении называется диффузией. В зависимости от среды, в которой нагревается изделие, различают несколько видов химико-термической обработки. Наиболее распространёнными из них в промышленности являются: цементация, азотирование и цианирование.
Цементация
 Процесс цементации заключается в насыщении поверхностного слоя металла углеродом. Количество углерода на поверхности металла после правильно проведённого режима цементации должно равняться 0,9-1,0%. Цементации подвергают изделия из малоуглеродистой стали. Цементованные изделия после закалки приобретают весьма высокую твёрдость поверхностного слоя, сохраняя мягкую вязкую сердцевину. Это сочетание имеет большое значение для деталей машин, работающих на трение и одновременно на удар или скручивание (шестерни, шпиндели, поршневые пальцы и др.). Твёрдая поверхность цементованных деталей хорошо сопротивляется истиранию, а вязкая сердцевина предохраняет от поломки при ударах.
В инструментальном производстве цементация применяется при изготовлении мерительного инструмента, приспособлений, некоторых видов монтажного инструмента и т. п.
Для цементации применяется углеродистая сталь и легированная конструкционная сталь с содержанием углерода до 0,25 %. Длинные тонкие детали сложной формы, подверженные короблению, следует изготовлять из стали с нижним пределом углерода, а детали массивные несложной формы, в которых требуется более прочная сердцевина - с верхним пределом углерода, доводя, в отдельных случаях, его содержание до 0,3 и даже 0,35%.
Цементуют сталь в твёрдой, газовой и (редко) жидкой средах, способных отдать свой углерод. Эти среды носят название карбюризаторов.
Цементация в твёрдом карбюризаторе. В качестве твёрдого карбюризатора в промышленности широко применяется смесь древесного угля с углекислыми солями (углекислым барием, углекислым натрием, углекислым кальцием).
Для приготовления карбюризатора уголь раздробляют на кусочки размером 3-10 мм и просеивают для удаления пыли. Уголь употребляют дубовый или берёзовый, так как уголь из мягких пород быстро сгорает. Углекислые соли измельчают в порошок и просеивают через мелкое сито.
Первый способ, при котором получается наиболее равномерная смесь, заключается в следующем: соль растворяют в воде, поливают этим раствором уголь, перемешивают и высушивают. Допускаемая влажность 5-7%.
Второй способ заключается в тщательном перемешивании угля и соли в сухом виде. Плохо перемешанный карбюризатор даёт неравномерный слой цементации, пятнистость.
Многие заводы применяют готовый карбюризатор, изготовленный Бондюжским заводом, из угля и нескольких видов углекислых солей. Карбюризаторы, изготовляемые заводами для своих нужд, обычно состоят из 85-90% древесного угля и 10-15% по весу углекислого натрия (кальцинированной соды). Для цементации применяют смесь из 20-30% свежего карбюризатора и 70-80% отработанного. На отдельных заводах применяют вместо угля древесные опилки, добавляют в карбюризатор обугленную кость, кожу и т. п. Однако все эти добавки, а также замена угля опилками, ухудшают качество цементации.
Детали, поступающие для цементации, должны быть сухими и очищены от окалины, ржавчины, грязи, масла, стружки и т. п.
Предохранение поверхностей изделий, не подлежащих цементации. Участки деталей, которые по технологическим условиям не должны цементоваться, предохраняют от науглероживания следующими способами:
1. Оставлением припуска в изделиях, обрабатываемых резанием. В местах, не подлежащих цементации, оставляют припуск больший, чем заданная глубина цементации. Перед закалкой этот припуск удаляется на станке.
2. Накладыванием обмазки. В качестве обмазки, накладываемой на места, не подлежащие цементации, применяются: а) глина, смешанная с жидким стеклом; б) смесь из глины, песка и асбестовой мелочи, замешанная на жидком стекле; в) смесь из термоизоляционного порошка или кварцевого песка (75%) и мелкой окалины (25%), просеянных через сито с ячейками 1 х 1 мм.
3. Омеднением. Участки, не подлежащие цементации, покрывают слоем меди толщиной 0,03-0,04 мм. Этот способ требует специального гальванического оборудования.
4. Фосфатированием. Места, подлежащие цементации, предварительно покрываются цапон-лаком, после чего изделие полностью погружается в ванну с горячим водным раствором фосфатов ортофосфорной кислоты, при этом непокрытые места изделий фосфатируются, что можно наблюдать по выделению пузырьков на поверхности раствора. Прекращение выделения пузырьков указывает на окончание фосфатирования. Процесс прост и надёжен.
Детали, подлежащие цементации, упаковывают в ящики с карбюризатором. Ящики лучше всего изготовлять по форме деталей. Это уменьшает время для прогрева ящиков и улучшает качество цементованного слоя. Однако изготовлять такие ящики рационально только при цементации больших количеств деталей. Во всех прочих случаях ящики изготовляют круглые, квадратные или прямоугольные, размеры их выбираются в зависимости от размера печи и количества загружаемых в них изделий.
Наибольший размер ящиков при цементации в печах средней величины 250 х 500 х X 300 мм при толщине материала от 4 до 8 мм. Материалом для ящиков служит жаростойкая сталь, а при её отсутствии - обычная малоуглеродистая сталь. При упаковке деталей в ящики следует выдерживать расстояние между деталями 10-20 мм, а между деталями и дном 20-30 мм (фиг. 12).
При упаковке деталей карбюризатор плотно трамбуется, а ящик сверху обмазывается смесью из двух частей глины и одной части речного песка, разведённых водой до тестообразного состояния. Свидетели вкладываются в ящик для определения глубины цементации: один внутрь пакета для предъявления контрольному мастеру, а два наружных для контроля ведения процесса самим рабочим. Свидетели изготовляются из стали марки 15 или 20 диаметром 8-12 мм.
Технологический процесс цементации. Перед загрузкой ящиков в печь надо подсушить обмазку, чтобы она не растрескалась. Загрузку производить в печь, нагретую до 900 - 950°. В результате загрузки холодных ящиков в печь температура последней несколько снизится. Сквозной прогрев ящиков производить при температуре 780-800°. Практически окончание прогрева определяют по цвету подовой плиты; при недостаточном прогреве плита под ящиком будет тёмная, а при полном прогреве цвет подовой плиты будет везде одинаков. После прогрева ящиков при температуре 780-800° быстро подымают температуру до 900 - 950° и производят процесс цементации. Быстрый нагрев ящиков до температуры цементации сразу после посадки их в печь не рекомендуется, так как вследствие большой разницы температур между центром и краями ящика глбина цементации будет неодинакова. Продолжительность выдержки в зависимости от глубины цементуемого слоя приведена в табл. 12.
Окончание процесса цементации определяют по излому закалённого свидетеля. Один из свидетелей вынимается из ящика и закаливается примерно за час до предполагаемого окончания цементации, а второй - к моменту выгрузки.
Глубину цементованного слоя лучше всего определять путём травления излома закалённого свидетеля реактивом, состоящим из 100 см3 денатурированного спирта, 1 см3 соляной кислоты и 2 г хлористой меди.
Продолжительность травления - одна минута. Места не цементованные покрываются медью.
Охлаждение ящиков после цементации производят на воздухе. Распаковка горячих ящиков не рекомендуется, так как это не безопасно в противопожарном отношении и не экономно расходуется карбюризатор.
Газовая цементация
Процесс газовой цементации, разработанный советскими учёными Н. А. Минкевичем, С. К. Ильинским и В. И. Просвириным, осуществляется путём нагрева деталей в атмосфере газов, содержащих углерод. По сравнению с цементацией в твёрдом карбюризаторе цементация в газовом карбюризаторе имеет следующие преимущества: отпадает необходимость приготовления карбюризатора; сокращается время пребывания ящика с деталями в печи; уменьшается количество требуемой рабочей силы и площадей цеха и значительно улучшаются условия труда. Детали, подлежащие цементации, закладывают в муфель печи, подогретый до 900-950°, герметически закрывают и подают газ.
Для газовой цементации применяются: 1) естественный газ (дашавский, саратовский, приазовский); 2) искусственный газ; 3) генераторный газ и т. п.
Из искусственных газов наибольшее применение получил газ, приготовляемый путём разложения нефтепродуктов. Процесс приготовления газа таков: керосин подаётся каплями в нагретый стальной сосуд и там разлагается на смесь газов (процесс разложения называется пиролизом). Часть пиролизного газа подвергают дополнительной обработке - крекинг-процессу, при котором изменяется состав газа, так как при цементации одним пиролизным газом получаются плотные отложения сажи на деталях, малая глубина цементации и т. д. Для цементации применяют смесь из 40% пиролизного газа и 60% крекированного газа.
Термическая обработка цементированных изделий
Цементованные детали подвергаются закалке и отпуску. Закалку производят двойную или одинарную. При двойной закалке первая производится при температуре 860 -900° для улучшения структуры сердцевины, а вторая при температуре 760 -800° для придания твёрдости наружному слою.
На некоторых заводах считают рациональным производить одинарную закалку при температуре 760-800°. Инструменты, подвергающиеся цементации, должны обладать высокой твёрдостью и поэтому для них можно ограничиться одинарной закалкой, кроме случаев, оговоренных в технологии. После закалки изделия подвергают низкотемпературному отпуску для снятия внутренних напряжений. Инструмент, проходящий газовую цементацию, можно калить непосредственно из муфеля цементационной печи, слегка остудив его на воздухе.
Азотирование и цианирование
Азотирование. Процесс азотирования заключается в насыщении поверхностного слоя стали азотом. В результате азотирования этот слой приобретает весьма высокую твёрдость и сохраняет её при нагреве до 530-550°. Для азотирования применяют главным образом сталь, содержащую алюминий, хром и молибден.
Процесс азотирования заключается в пропускании аммиака через герметически закупоренный муфель, в котором находится деталь. Температура азотирования 500-600°. Газ, состоящий из азота и водорода, при этой температуре разлагается на составные части, из которых азот проникает в сталь, а водород удаляется из печи. Диффузия азота в сталь происходит очень медленно - в течение 40 -90 час. Большая длительность процесса и хрупкость азотированного слоя являются недостатками этого вида обработки.
Цианирование. Процесс насыщения поверхностного слоя стали азотом и углеродом называется цианированием. Различают два вида цианирования: высокотемпературное-при 750 -850° и низкотемпературное -при 530-560°. В инструментальном деле применяют в основном низкотемпературное цианирование инструментов, изготовленных из быстрорежущей стали для повышения их стойкости. Цианирование производится в жидкой, газовой и твёрдой средах.
Жидкое цианирование производится в расплавленных цианистых солях. Глубина цианирования зависит от состава ванны и продолжительности выдержки.
Цианированию подвергается окончательно обработанный и заточенный инструмент, поэтому процесс следует вести тщательно как в части соблюдения температур, так и в части осторожного обращения с инструментом.
 Газовое цианирование производится в смеси аммиака с газом, содержащим углерод. Детали загружаются в муфель печи, нагретый до 530-560°, затем в него подаются аммиак и газ, содержащий углерод, после чего печь герметически закрывается. При температуре 530-560° происходит разложение газов с выделением азота и углерода, которыми насыщается поверхность стали. В качестве газа, содержащего углерод, применяют природный, генераторный, пиролизный газы и т. п. Смесь для газового цианирования обычно состоит из 15-40% аммиака и 60-85% газа, содержащего углерод. Продолжительность выдержки в печи колеблется от 45 мин. до 2,5 часа и зависит от размера инструмента.
Твёрдое цианирование производится в смеси сухого древесного угля (60-70%) и жёлтой кровяной соли (30-40%). Приготовление смеси, упаковка в ящики и обмазка производятся так же, как и прп цементации. Продолжительность выдержки от 1 до 3 час. в зависимости от размеров инструмента. По окончании выдержки ящик охлаждается на воздухе до температуры 100-200°, после чего распаковывается. | 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ