ляется требуемыми свойствами
детали (чаще 0,8—0,95% С). При оптимальных соотношениях первого и
второго периода продолжительность цементации для получения слоя заданной
толщины сокращается. Применение комбинированного цикла позволяет увеличить
общую толщину цементованного слоя в 1,8 раза при одновременном увеличении
эффективной толщины слоя в 4 раза.
По этой же причине, чем больше в
стали углерода, тем меньше толщина цементованного слоя при данных
температуре и продолжительности насыщения.
На толщину диффузионного слоя
большое влияние оказывают легирующие элементы. Изменяя величину О и С0, легирующие элементы могут
увеличить или уменьшить толщину слоя. Влияние их на толщину слоя зависит
от того, какой из этих факторов будет превалировать. Так например, хром и
вольфрам уменьшают коэффициент диффузии углерода в аустените 0£, но,
повышая концентрацию углерода на поверхности С0, несколько
увеличивают толщину цементованного слоя. Никель, наоборот, увеличивает
£>£ (снижая энергию активации диффузии), но уменьшает концентрацию
углерода на поверхности и поэтому уменьшает толщину слоя. Марганец почти
не влияет на но повышает концентрацию углерода на поверхности
С0, вследствие чего несколько увеличивает толщину
цементованного слоя.
Следовательно, результаты
цементации определяются соотношением между концентрацией углерода на
поверхности и величиной коэффициента диффузии.
Легирующие элементы оказывают
большое влияние на толщину диффузионного слоя при азотировании (с.
322), борировании (с. 344) и диффузионном насыщении металлами (с.
350).
2. ЦЕМЕНТАЦИЯ, НИТРОЦЕМЕИТАЦИЯ
И ЦИАНИРОВАНИЕ
Цементация
Цементацией (науглероживанием)
называется химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном
насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагревании в
соответствующей среде—карбюризаторе (табл. 3). Цементацию, как
правило, проводят при температурах выше точки Ас3
(930—950° С), когда устойчив аустенит, растворяющий углерод в больших
количествах.
Окончательные свойства
цементованные изделия приобретают в результате термической обработки,
выполняемой после цементации (табл. 4).
Назначение цементации и
последующей термической обработки — придать поверхностному слою высокую
твердость и износостойкость, повысить предел контактной выносливости и
предел выносливости при изгибе и кручении.
Наибольшее распространение
цементация получила для повышения долговечности таких ответственных и
напряженных изделий, как шестерни.
Стали для цементации. Цементуемые
стали должны обладать высокой прокаливаемостью и закаливаемостью
поверхностного слоя для обеспечения требуемой прочности и твердости,
а прокаливаемость сердцевины должна регулироваться в достаточно узких
пределах [НЯС
30—43). Вместе с этим, при высоких значениях предела прочности,
предела выносливости при изгибе, предела контактной выносливости
после химико-термической обработки в стали необходим обеспечить и
удовлетворительную вязкость. Поэтому цементуемые стали должны быть
наследственно мелкозернистыми (балл 6—8). Кроме того, применение
мелкозернистых сталей позволяет использовать наиболее рациональный
режим непосредственной закалки или закалки с подстуживанием после
цементация, вследствие чего уменьшается деформация деталей и снижаются
затраты на их обработку.
Цементуемые стали также должны
обладать хорошей обрабатываемостью резанием, поэтому предварительная
термическая обработка должна обеспечивать оптимальную микроструктуру. При
неудовлетворительной микроструктуре заготовок ухудшается качество
рабочей поверхности, а возникающие в процессе резания внутренние
напряжения способствуют увеличению деформации изделий при последующей
химико-термической обработке.
