Файл: Материаловедение. Лекции 5-й Семестр (Часть 2).doc

В процессе выдержки атомарный углерод образуется следующим образом: в ящике присутствует воздух, кислород которого взаимодействует с углеродом (карбидизатором). Образуется газ , который диссоциирует:

Атомарный углерод проникает в решетку(аустенит), происходит диффузия атомов углерода в.

Добавление активизаторов обогащает атмосферу ящика газом .

Стоит отметить, что процесс этот непродуктивен, требуется дополнительный нагрев ящика.

Газовая цементация более продуктивна. При ее проведении изделие нагревают в среде газов, содержащих углерод. Часто используется природный газ, состоящий из метана и пропан-бутановых смесей.

Основная реакция, обеспечивающая науглероживание краевого (поверхностного) слоя:

(аустенит)

Добавляется еще реакция:

аустенит

Температура выдержки: ,время выдержки: .

После цементации нужно проводить термическую обработку, потому что на срезе образуется сетка цементита, а кроме того, структура получается крупнозернистой (даже в сердцевине).

Термическая обработка после цементации.

Окончательные свойства формируются только после термической обработки (закалки или низкого отпуска).

Это одна из возможных схем.

1-я закалка – производится для сердцевины изделия. Цель – получение мелкого зерна.

2-я закалка – производится для диффузионного слоя. Цель – получение измельчение зерна и растворение цементитной сетки по границам зерен.

В результате второй закалки в поверхностном слое формируется структура выскооуглеродистого мартенсита.

Затем производится низкий отпуск. Цель – снятие внутренних напряжений. Получается мартенсит отпуска.

Азотирование.

Азотирование – процесс насыщения поверхностного слоя азотом. .

Цель – получение высокой твердости и износостойкости поверхностного слоя, а также его сопротивления коррозии в воде, в атмосфере, в паре и так далее. Твердость азотированного слоя превышает твердость цементованного слоя и остается высокой вплоть до температур , в то время как у цементованного слоя до.

Технология процесса азотирования:

1. Предварительная термообработка (закалка + высокий отпуск). Цель – повышение прочности и вязкости сердцевины изделия.

После термообработки в сердцевине изделия образуется структура сорбит.

2. Механическая обработка детали (резанием), а также шлифование.

3. Защита участков, не подлежащих азотированию (нанесение жидкого стекла).

4. Азотирование.

5. Окончательное шлифование.

Существует газовое и жидкостное азотирование.

Газовое азотирование проводится в герметичных камерах (ретортах), куда с определенной скоростью поступает аммиак, диссоциирующий по следующей реакции:

атомарный азот, диффундирующий в кристаллическую решетку металла, образуя следующие фазы:

фаза (твердый раствор азота в железе) – азотистый феррит.

фаза (твердый раствор азота в железе) – азотистый аустенит. Образуется, если(соответствует эвтектоидному превращению).

твердая фаза – азотистый мартенсит. Образуется при высокой скорости охлаждения, с .

твердый раствор на основе химического соединения .

фаза – на основе химического соединения .

Поверхностный слой:

Такая картина наблюдается при .

Азотированию подвергают только легированные стали, например . В этих сталях в поверхностном (диффузионном) слое будут образовываться нитриды:,,. Получаем очень высокую твердость и износостойкость.

Скорость роста диффузионного слоя будет очень медленная (азотированный слой растет в 10 раз медленнее, чем цементованный). Например, чтобы получить толщину азотированного слоя , нужно выдерживать сталь прив течение(очень длительный процесс).