Подобно
этому и при цементации в расплавленных солях, где химические равновесия
зависят от температуры и состава смеси, направление необходимой реакции
определяется избытком соответствующего реагента.
При
газовой цементации устанавливается равновесие между составными частями
газовых смесей и поверхностью стали. Здесь принимают во внимание две
равновесные системы — систему диссоциации окиси С—С02—СО,
которой соответствует обратимая реакция
(18)
и систему
углеводородную С—Н2—СН4,
которой соответствует тоже обратимая реакция
(19)
Железо
участвует в реакции только в состоянии твердого раствора.
При
исследовании указанных систем концентрацию эффективных компонентов,
как правило, выражают в объемных процентах или приводят парциальные
давления. В последнем случае нет необходимости учитывать
неэффективные компоненты.
Процессы
цементации осуществляют обычно при температуре, соответствующей
аустенитному состоянию стали; следует помнить о содержании углерода в
аустените. Из диаграммы равновесия Ре — С следует, что наибольшая
растворимость углерода в аустените при 1130° С достигает 2,0%; при
температуре цементации около 900° С — соответственно меньше. В
феррите при 723° С растворяется только 0,025% углерода.
В
технической практике не исследуются воздействия равновесия
изолированных систем, поэтому анализ равновесных состояний не дает
объективных данных. В тех случаях, когда трудно точно применить
теоретические предпосылки, стараются практически приблизиться к ним; тогда
знание теории равновесных систем очень полезно.
Равновесие системы
С — С02 — СО — (Ы2). Газ с компонентами,
соответствующими этому равновесию, практически не применяется. С
указанными компонентами мы встречаемся при цементации в твердых
карбюризаторах, но в несколько иных условиях; поэтому равновесие
представляет интерес. Этот газ можно сравнить с генераторным газом,
получаемым при перегонке сухих древесных углей.
Для
предотвращения реакции, обратной нужному направлению С02+С
^ 2СО, в газовой смеси поддерживают избыток компонента СО; иначе возникает
процесс, противоположный цементации. Однако чистый СО обладает малой
способностью к
науглероживанию (рис. 63), поэтому поддерживают
непрерывное течение реакции в направлении, обратном тому,
котороеука-