Для
выбора содержания углерода в сердцевине не существует никаких
неизменных правил. Чаще всего (см. гл. II) содержание углерода в стали
составляет около 0,15%. Бывают, однако, случаи, когда цементуемая сталь
применяется с большим содержанием углерода. Самое высокое содержание
углерода на поверхности (р толстых слоях цементации) доходит до
1,2%.
При
цементации в газовой среде можно точно управлять степенью науглероживания.
Учитывая это, не допускают повышения содержания углерода на
поверхности больше 0,9%, даже во время получения толстых слоев, и чаще
придерживаются эвтектоидного состава. Ниже приведены случаи, когда следует
придерживаться в период цементации наибольшего содержания углерода в
пределах 0,65—0,8%. Кривая (рис. 12) показывает твердость углеродистой
стали, закаленной в воде. Максимальная твердость достигается при
эвтектоидном составе. Более высокое содержание углерода вызывает появление
структурно свободного цементита, который уже не повышает твердости стали,
но увеличивает сопротивление трению. Поэтому температуру термической
обработки слоя выбирают такой, чтобы выполнить требования,
предъявляемые к свойствам слоя и сердцевины.
На рис.
13 на части диаграммы равновесия железо — углерод наглядно показан
цементованный слой с содержанием углерода от 1,2 до 0,15% при различных
температурах. При температуре цементации разрез слоя выглядит как
однородный аустенит. Зерно его соответствует первоначальному природному
зерну стали, так как обогащение ее при цементации углеродом не
изменяет величины зерна.
Предположим, что,
закончив цементацию, сталь оставили постепенно охлаждаться. При понижении
температуры до уровня В в сердцевине появляется феррит и
сохраняется еще незначительное количество аустенита; перекристаллизация
вызывает, в зависимости от скорости охлаждения, измельчение зерна. С
повышением содержания углерода количество аустенита в слое возрастает
до тех пор, пока вблизи эвтектоидной точки существует зона только из
аустенита. Ближе к поверхности цементованного слоя между зернами
аустенита появляется небольшое количество цементита.
При
дальнейшем медленном охлаждении до температуры С наступает распад
аустенита на перлит. Зерно в доэвтектоидном слое остается мелким; в
заэвтектоидном оно не меняется по величине. Такое состояние
сохраняется при охлаждении до температуры окружающей
среды.
Более
сложны условия закалки от температуры А или В при охлаждении
после цементации и новом нагревании. Если закалить сталь от температуры
цементации, то доэвтектоидная-