Цементация. Все о цементации

Цементация – это процесс насыщения поверхности стальных изделий углеродом. Этим достигается повышение твёрдости и износостойкости поверхности детали с сохранением вязкой сердцевины. Различают:

· Твёрдая цементация. Детали помещают в металлический ящик, заполненный науглероживающим веществом – карбюризатором. В качестве карбюризатора используют древесный уголь с различными добавками. При температуре процесса 900°…920° древесный уголь взаимодействуя с кислородом, образует окись углерода (CO), а не двуокись (CO₂), т.к. процесс осуществляется при недостаточном количестве кислорода. Взаимодействуя с металлической поверхностью CO диссоциирует с образованием двуокиси углерода и атомарного углерода, которые и диффундируют вглубь Ме: 2CO→CO₂ + C. В качестве добавок, активирующих карбюризатор, используют соду (Na₂CO₃), K₂CO₃, BaCO₃. Процесс твёрдой цементации малопроизводителен и занимает не один десяток часов. Причина в низкой теплопроводности карбюризатора => твёрдую цементацию используют в единичном и мелкосерийном производстве.

· Газовая цементация. Используют в массовом производстве. В качестве цементуемых газов используют CO или предельные углеводороды; чаще – природный газ, содержащий 92%…94% группы CH₄. Цементацию при температурах < А_С1 не проводят, т.к. феррит практический не растворяет в себе углерод (максимум 0,02%). Цементацию проводят при температурах 900°…930°, т.е. при нагреве > А_С3 углерод неравномерно распределяется по глубине детали, отсюда и разная структура по сечению. На поверхности структура: заэвтектоидная сталь, т.е. П + Ц_II, под ним структура эвтектоидной стали: П, а в сердцевине – доэвтектоидной стали: П + Ф. За толщину слоя принимают толщину первой, второй и половину третьей зоны.

Окончательные свойства цементованного слоя достигаются в результате термообработки. Этой обработкой необходимо исправить структуру и измельчить зерно, неизбежно перегретое при выдержке и процессе ХТО. Окончательные свойства цементованного слоя формируются после низкого отпуска, который проводят при температурах 150°…160°.

Твёрдость цементованного слоя углеродистой стали достигает 62-64 HRC, в сердцевине – 20-25 HRC. Твёдость поверхностного слоя в легированных сталях после цементации несколько ниже, что объясняется присутствием в поверхности аустенита остаточного. Твёрдость сердцевины по сравнению с углеродистыми сталями выше, т.к. структура сердцевины: бейнит или бейнит + мартенсит.

Для цементации используются углеродистые и легированные стали с содержанием углерода ≤0,25.