Задача оптимального соотношения твердости и износостойкости при высокой вязкости может быть решена как подбором марки стали с требуемыми характеристиками, так и при помощи поверхностных методов упрочнения. Например, цементации.
Цементация стали
Цементация – процесс насыщения приповерхностных слоев стальной детали углеродом.
После закалки и низкого отпуска получается твердая, износостойкая поверхность. Поскольку процессу цементации, обычно, подвергают низкоуглеродистые стали (0,12-0,23%C), сердцевина изделия сохраняет высокие показатели вязкости после закалки и отпуска.
Толщина цементованного слоя, обычно, составляет 0,5-1,8мм. Она зависит от температуры и времени выдержки. Концентрация углерода в приповерхностных слоях при цементации стали, как правило, достигает 0,8-1,2%.
Технология цементации сталей
Изделия, подвергающиеся цементации, закладываются в стальные ящики и засыпаются карбюризатором (угольная смесь с активизаторами). Ящики герметично запечатываются.
Далее следует нагрев, обычно, до 900-950°C. Время выдержки зависит от требуемой глубины цементованного слоя.
После окончания процесса цементации стали ящик охлаждают до ~400°С, после чего производят выемку изделий.
Процессы, происходящие при цементации
Цементация стали, обычно, производится на температурах выше Ac3 (см. Диаграмму железо-углерод). Атомы углерода диффундируют в решетку γ-железа (аустенита).
Кислород, взаимодействуя с углем карбюризатора при высокой температуре, образует окись углерода, которая в присутствии железа диссоциирует, образуя атомарный углерод:
2CO→CO2+Cатом.
Очевидно, что концентрация углерода падает по мере удаления от поверхности детали, подвергающейся цементации. Соответственно, после охлаждения мы получим различные структуры в зависимости от глубины. Ближе к поверхности будет заэвтектоидная зона, состоящая из перлита и цементита; далее располагается эвтектоидная зона, в которой мы находим только перлит; и еще ближе к сердцевине – доэвтектоидная зона, которая содержит перлит и феррит.
После закалки (обычно, при температуре выше Ac1 – 820-860°C) сталь приобретает мартенситную структуру (см. Элементы теории термической обработки). После низкого отпуска (как правило, 160-180°С) – структуру отпущенного мартенсита.
Цементация сталей в ООО КВАДРО
Наше предприятие уже почти четверть века производит на заказ термообработку металлов в Санкт-Петербурге, в том числе цементацию.
Звоните или отправляйте свои заявки на нашу электронную почту!
Мы производим по чертежам Заказчика или режимам термической обработки термообработку сталей (в т.ч. нержавеющих, инструментальных и т.п.), а так же иных металлов и сплавов (алюминиевых и титановых, латуней и бронз, и т.д.).
Кроме цементации стали мы производим на заказ и иные виды термической обработки металлов, например:
- закалку (в т.ч. в соляных ваннах, например, для калки быстрорезов);
- отпуск сталей;
- отжиг;
- нормализацию;
- улучшение.
