HomeОбработка сталиХимико-термическая › Химико-термическая обработка стали

Химико-термическая обработка стали

Химико-термическая обработка сталиХимико-термическая или термо-химическая обработка стали представляет вид обработки, совмещающий в себе как обыкновенную термическую обработку, так и химический процесс — диффузию элементов в железо (сталь).

 

Подобно поверхностной закалке, изменение свойств происходит в поверхностных слоях изделий, так что этот вид обработки может быть назван также поверхностной обработкой, отличающейся от поверхностной закалки тем, что предварительно производится изменение состава металла с поверхности. Понятно, что эта обработка находит применение в тех случаях, когда изделия должны обладать отличными свойствами на поверхности.

 

Чаще всего требуется, чтобы поверхность обладала высокой твердостью, сопровождаемой стойкостью против износа, а также сопротивлением коррозии — разъедающему или окисляющему действию окружающей среды.

 

Наиболее известным и старым способом является химико-термическая обработка железа углеродом, которая называется цементированием или цементацией. 1 -Лишь с недавнего времени стали применять обработку другими элементами: N, А1, Cr, Si и пр. По аналогии, термин «цементирование» применяют и к другим элементам: цементирование азотом, цементирование алюминием и т. д.

 

Впрочем, для этих операций имеются специальные наименования: азотирование (азотизация), алитирование, хромирование, силицирование и т. д. Обобщающим термином для подобных процессов является термо-диффу-зионная металлизация.

 

Для всех процессов цементирования можно отметить общее положение: наибольшая интенсивность процесса наблюдается лишь тогда, когда диффундирующий элемент выделяется в атомарном.  В прежнее время существовал даже способ получения стали из железа путем диффузии углерода в железные образцы насквозь. Такая сталь называлась ц е-м е н т н о й. Отсюда и произошло название «цементит».

 

Что касается самого термина для обозначения процесса, то в этом отношении до сих пор нет определенности и применяют как термин «цементация», так и«цементи-оование».

Термическая обработка стали т. е. активном состоянии при разложении какого-либо соединения (in statu nascendi). Легче всего такое разложение производится в газовом состоянии.

 

Поэтому для проведения цементирования стремятся получить в качестве цементирующего вещества газ или летучие соединения. Выделяющийся при этом активированный атом элемента либо проникает в решетку основного металла — растворителя, образуя с ним твердый раствор внедрения или замещения вплоть до точки насыщения при соответствующей температуре, либо на поверхности произойдет взаимодействие элементов (так называемая реактивная диффузия) с образованием химического соединения, возможного в данной системе, и от него уже будет распространяться диффузия в глубь металла.

 

Как протекает процесс цементирования в каждом частном случае, всецело зависит от природы компонентов и типа диаграммы состояния, образуемой ими. Кинетика процессов в большинстве случаев является недостаточно выясненной.

 

Не останавливаясь на ней, можно лишь утверждать, что во всяком процессе цементирования, если исходить из одного и того же металла, результаты обусловливаются следующими главнейшими факторами:

1) качеством (составом) взятого цементирующего вещества — цементатора;

2) температурой проведения операции;

3) продолжительностью (временем) операции.

 

В случае же проведения цементирования в металле различного качества, последнее также будет оказывать влияние на результаты.

Оценка этих результатов производится по измерению глубины цементирования, т. е. по расстоянию от поверхности (в сечении) слоя металла с заметной диффузией, и по степени цементирования, т. е. по максимальной концентрации в металле продиф-фундировавшего компонента (очевидно, близ самой поверхности).

 

Глубину цементирования определяют обычно по макрошлифу поперечного сечения цементированного образца, а иногда даже просто по излому. Точнее ее можно определить по микроструктуре того же поперечного сечения. По микроструктуре можно определять и степень цементирования. Для этого же применяют химический анализ при послойном снятии стружки с поверхности.

 

Интересно отметить, что диффузия элемента, внедряющегося в решетку растворителя, протекает обычно гораздо скорее, чем при замещении. Это объясняется тем, что в последнем случае продвижение атома в решетке обусловливается наличием свободных мест («вакансий» — см, § 3) в решетке растворителя. Последних может оказаться недостаточно для того, чтобы атом растворителя мог свободно продвигаться в решетке.

 

После этих общих замечаний перейдем к рассмотрению отдельных видов химико-термической обработки и, прежде всего, цементирования железа углеродом.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.