Обработка результатов. Цементированный слой имеет переменную концентрацию углерода по толщине, убывающую от поверхности к сердцевине детали

Цементированный слой имеет переменную концентрацию углерода по толщине, убывающую от поверхности к сердцевине детали. В структуре цементованного слоя можно различить (от поверхности к сердцевине) три зоны (рис. 9.1) заэвтектоидную, состоящую из перлита и вторичного цементита в виде сетки по границам бывшего зерна аустенита; эвтектоидную, состоящую из пластинчатого перлита; доэвтектоидную – из перлита и феррита. Количество феррита в этой зоне непрерывно возрастает.

При цементации оптимальное содержание углерода в поверхностном слое составляет 0,8 … 0,9%. Более высокая концентрация углерода (1,2 … 1,3%) приводит к образованию в поверхностном слое грубой цементитной сетки или цементит выделяется в виде игл, что отрицательно сказывается на механических свойствах цементованного слоя.

На рис. 9.2 приведена структура цементированного слоя после медленного охлаждения.

В таблице 9.1 приведены результаты измерения твердости образцов.

Таблица 9.1 - Результаты измерения твердости образцов в зависимости от режимов упрочнения и охлаждения

№ обр.	Продолжи- тельность выдержки в печи, ч	Режим упрочнения	Режим охлаждения	Твердость поверх- ности образца, НВ	Твердость сердцевины образца, НВ	Толщина цементирован- ного слоя, мм
		в карбюризаторе	в воде			0,1
		в карбюризаторе	на воздухе			0,1
		без карбюризатора	в воде			нет цементирован- ного слоя
		без карбюризатора	на воздухе			нет цементирован- ного слоя
		в карбюризаторе	в воде			0,2
		в карбюризаторе	на воздухе			0,2
		без карбюризатора	в воде			нет цементирован- ного слоя
		без карбюризатора	на воздухе			нет цементирован- ного слоя

Рис. 9.2 – Структура цементированного слоя, х600

На рис. 9.3 и 9.4 приведены графические зависимости, полученные по результатам данных, приведенных в табл. 9.1.

Рис. 9.3

Рис. 9.3

Выводы:

1. Термохимическая обработка (цементирование) образцов из низкоуглеродистой стали Ст 3 приводит к увеличению твердости поверхностного слоя примерно в полтора - два раза.

2. Охлаждение в воде (закалка) значительно сильнее повышает твердость поверхностного слоя стальных образцов, чем охлаждение на воздухе (отпуск).

3. Твердость сердцевины образца практически не зависит от продолжительности выдержки в печи и от термохимической обработки (цементирования) и зависит только от режима охлаждения: при закалке твердость выше, чем при отпуске.

4. Толщина цементированного слоя увеличивается при увеличении времени выдержки в печи и, следовательно, увеличении времени диффузии углерода в глубь образца.