Алитированием называется
химико-термическая обработку, заключающаяся в
диффузионном насыщении поверхностного слоя стали алюминием, как
правило, при температуре 700—1100° С в соответствующей среде (табл. 24).
Алитирование применяют для повышения жаростойкости до 800—900° С и
коррозионной стойкости в атмосфере и морской воде.
Алитированию подвергаются чаще
низкоуглеродистые стали, а также жаростойкие и жаропрочные сплавы с
целью дополнительного повышения их сопротивления газовой коррозии и
увеличения ресурса. Алитирование в течение длительного времени (3000
ч и более) увеличивает жаростойкость углеродистой стали в
5—8 раз, а аустенитных сталей при 700—800° С в 3—4
раза.
Это позволяет рекомендовать
алитирование для изделий из углеродистых и экономно-легированных
аустенитных сталей, работающих до 800° С.
Однако следует иметь в виду, что в
процессе эксплуатации защитные свойства алитированного слоя снижаются. Это
объясняется диффузией атомов алюминия в-глубь основного металла (процесс
рассасывания) и встречной диффузии атомов железа к поверхности, где оии
окисляются. Процесс рассасывания алюминия приводит к уменьшению его
концентрации на поверхности. При снижении концентрации алюминия до
8,0% теряет защитные свойства алитированный слой.
Диффузионное насыщение алюминием
(алитирование) газовым методом наиболее вероятно протекает за счет
реакции диспропорционирования:
Алитированный слой (рис. 65)
представляет собой a-твердый раствор алюминия в железе. На
поверхности, в соответствии с диаграммой состояния Fe—Al, возможно
образование одной или нескольких интерметаллндных фаз состава;
FeAl2, FeAl, Fe3Al, Fe2Al5.
Вследствие малой растворимости углерода в алюминиевом феррите, он
оттесняется из поверхности вглубь, образуя под слоем os-фазы зону,
обогащенную углеродом.
При образовании в слое
интерметаллндных фаз возможна аксиальная текстура. Увеличение
содержания в стали углерода и легирующих элементов тормозит диффузию
алюминия и уменьшает толщину алитированного слоя (рис. 66) сталей. В
процессе алитирования легированных сталей происходит диффузионное
перераспределение легирующих элементов. В зависимости от природы
легирующих элементов наблюдается их диффузия в сердцевину изделия или
к поверхности. Твердость алитированного слоя не превышает HV
500. Износостойкость низкая. При высоком содержании алюминия (более
30%) диффузионный слой хрупок.
Для снижения концентрации алюминия
в слое и уменьшения хрупкости али-тированные изделия подвергают отжигу при
900—1000° С. Толщина слоя при этом возрастает на 20—40%. Порошковое и
жидкое алитирование снижает предел выносливости углеродистых сталей
тем сильнее, чем больше толщина слоя [43]. Например, при толщине
алитированного слоя более 0,2 мм предел выносливости стали 45 снижается на
35—50%, а при толщине слоя 0,05 мм на 5—10%. Тонкие алитированные слои
(0,05—0,07 мм), содержащие до 20% Al, хорошо деформируются в холодном
и горячем состоянии.
Алитированный слой на аустенитных
сталях (12Х18Н10Т, 10Х11Н23ТЗМР и др.) состоит из трех зон. На поверхности
образуется фаза, близкая к FeAl (светлый слой), промежуточный слой а
+ FeAl и далее следует v-фаза (твердый раствор алюминия
в аустените) [17].
Наиболее часто применяется газовое
алитирование в порошках и жидкий метод (в расплавленном алюминии). На рис.
67 показано влияние температуры И
продолжительности процесса алитирования в порошках стали с
различным содержанием углерода (см. табл. 24) на толщину
диффузионного слоя. Хорошие ре-
