4. ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ И
ТЕРМИЧЕСКАЯ
ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ
ПОДШИПНИКОВ
ИЗ ЦЕМЕНТУЕМЫХ СТАЛЕЙ 20Х2Н4А,
18ХГТ, 15Г
Цементуемые стали применяют для
подшипников массовых типов наружным диаметром 40—150 мм и крупногабаритных
подшипников диаметром до 2 м, испытывающих в процессе эксплуатации
значительные ударные и контактные нагрузки.
Процесс химико-термической
обработки деталей крупногабаритных подшипников из стали 20Х2Н4А
состоит из следующих операций: цементация, высокий отпуск, закалка,
низкотемпературный отпуск. Подшипники из стали 18ХГТ и 15Г после
цементации проходят закалку и низкий отпуск.
Технология цементации и термической обработки деталей крупногабаритных подшипников из стали 20Х2Н4А
Цементация. Перед цементацией
кольца укладывают на специальные литые жароупорные крестовины, причем
кольца диаметром свыше 700 мм укладывают комплектно (во внутрь наружных
колец помещаются внутренние), меньшего диаметра укладывают отдельными
стопками. Для циркуляции газа и цементации торцов колец между ними
помещают прокладки. Масса одной садки составляет примерно 4 т. Ролики
загружаются на специальном приспособлении, представляющем собой
жароупорный шток с закрепленными дисками, на которые устанавливаются
ролики.
Процесс цементации осуществляется
в шахтных электропечах в газообразном карбюризаторе природным нли,
преимущественно, городским газом состава, %: 70—90 СН4, 1—5 СО,
5-20 Н», «1,0 С02, «1,0 О».
Детали загружаются в прогретую до
930—940° С печь. Подача природного или городского газа в течение 10 ч
составляет 3 м3/ч, а затем снижается до 1 м3/ч. При
появлении большого количества избыточных карбидов подача газа снижается до
0,5 м3/ч.
Толщина цементованного слоя
зависит от температуры и продолжительности цементации (рис. 1). В начале
процесса цементации скорость науглероживания со-стазляет примерно 0,1
мм/ч, а в конце процесса — 0,03 мм/ч. В среднем для получения слоя
общей толщины порядка 8—10 мм скорость цементации может быть принята 0,05
мм/ч. Учитывая, что скорость цементации с течением времени
замедляется, подача цементующего газа по ходу процесса должна
снижаться.
В зависимости от конфигурации и
размера колец и роликов, припуска на шлифовку и требуемой толщины слоя в
готовых деталях, продолжительность цементации составляет 50—200 ч. По
окончании цементации во избежание образования карбидной сетки
приспособление с деталями охлаждается в масле до температуры 120—100° С в
течение 5—15 мин, а затем оно переносится на маслосборник на 3—5 мин
и далее загружается в шахтную печь для отпуска. Приспособление с
роликами охлаждается на воздухе 10—15 мин.
Как правило, при длительной
цементации на поверхности наблюдается высокая концентрация углерода
(рис. 2). После цементации при 930—940° С продолжительностью 150 ч
высокое содержание углерода порядка 1,5—2,0% сохраняется на глубине
нескольких десятых миллиметра, а затем резко снижается до 1,0—1,2%, и
далее концентрация снижается медленно и плавно.
