|
пастой, содержащей сажу, ускоряет цементацию в (5...6) раз при 105°С [* **]. Преимущество науглероживающей среды, содержащей дисперсную карбонатно-сажевую смесь на поверхности цементуемых деталей, заключается в том, что реакция генерирования окиси углерода, приближена до предела к поверхности стали, благодаря чему скорость науглероживания (как и равномерность) резко увеличивается по сравнению с цементацией как в твердых, так и в газовых карбюризаторах. Что касается действия ускоряющих и активизирующих добавок, то многие исследователи ['"] склонны считать, что ускорение процесса цементации обусловливается, главным образом, каталитическим воздействием входящих в их состав металлов. Различия в действиях отдельных активизирующих веществ объясняется различием в тсплотах диссоциации и некоторыми другими факторами. Есть сведения [2, 11], что добавление в сажево-карбонатную смесь азотосодержащего компонента триэтаноламина позволяет снизить температуру цементации до 880°С и получить глубокие диффузионные слои за относительно короткое время. Входящий в состав карбюризатора триэтаноламин Ы(С2Н40Н)з при нагреве в нитроцементационной печи диссоциирует на СЕЦ, HCN, СО и Н2. Цианистый водород (HCN), который частично сохраняется при дожигании отходящих из печи газов, является чрезвычайно ядовитым соединением. Даже незначительное количество этого вещества, попадающее в атмосферу термического цеха, делает это производство опасным с экологической точки зрения. Для серийного и массового производства преимущества газовой цементации не вызывают сомнений [13, 15]: сокращение продолжительности процесса карбидизации в (2...3) раза; возможность направленного регулирования основных характеристик слоя, а также легкость автоматизации и механизации. В качестве карбюризатора применяют различные ** Райцесс, В.Б. Технология химико-термической обработки на машиностроительных заводах [Текст] / В.Б. Райцесс // М.: Машиностроение. 1965.97 с. ** Елютин, В.П. Взаимодействие окислов металлов с углеродом [Текст] / В.П. Елютин, Ю.А. Павлов, В.П. Поляков [и др.] // М.: Металлургия. 1976.208 с. 20 |
9 В работах [25-27] приведены результаты исследования процесса такого насыщения углеродом некоторых сталей с образованием в их поверхностных слоях большого количества карбидов диффузионной карбидизации. Осуществление диффузионной карбидизации сталей может быть достигнуто только при выполнении двух обязательных условий: 1) карбюризатор, предназначенный для такого рода цементации, должен обладать повышенной науглероживающей способностью; 2) цементуемая сталь должна быть легирована достаточным количеством карбидообразующих элементов. Наиболее подходящим карбюризатором для диффузионной карбидизаций следует признать цементующую пасту на основе сажи с ускоряющими добавками (сода, поташ, углекислый барий и др.). Реакционная способность углеродных материалов определяется их удельной поверхностью, для сажестого углерода. Эта поверхность определяется дисперсностью и кристаллической структурой сажевых частиц. В литературе имеются сообщения о том, что сажестый углерод имеет восстановительную способность в несколько раз выше, чем кокс, графит и древесный уголь [9]. Согласно В.Б. Райцесу [1], замена стандартного древесно угольного карбюризатора пастой, содержащей сажу, ускоряет цементацию в 5...6 раз при 105 °С. Преимущество науглероживающей среды, содержащей дисперсную карбонатно сажевую смесь на поверхности цементуемых деталей, заключается в том, что реакция генерирования окиси углерода, приближена до предела к поверхности стали, благодаря чему скорость науглероживания (как и равномерность) резко увеличивается по сравнению с цементацией как в твердых, так и в газовых карбюризаторах. Что касается действия ускоряющих и активизирующих добавок, то многие исследователи [1,9] склонны считать, что ускорение процесса цементации обусловливается, главным образом, каталитическим воздействием входящих в их состав металлов. Различия в действиях отдельных активизирующих веществ объясняется различием в теплотах диссоциации и некоторыми другими факторами. Есть сведения [12], что добавление в сажево карбонатную смесь азотосодержащего компонента триэтаноламина позволяет снизить темпера 10 туру цементации до 880°С и получить глубокие диффузионные слои за относительно короткое время. Входящий в состав карбюризатора триэтаноламин N(C2 Н4 ОН) з при нагреве в нитроцементационной печи диссоциирует на СН4, IICN, СО и Н2. Цианистый водород (HCN), который частично сохраняется при дожигании отходящих из печи газов, является чрезвычайно ядовитым соединением. Даже незначительное количество этого вещества, попадающее в атмосферу термического цеха, делает это производство опасным с экологической точки зрения. Другим недостатком нитроцементации является вероятность формирования дефектной структуры в поверхностной зоне диффузионного слоя. Этот дефект, называемый «темной составляющей», возникает при насыщении стали азотом и углеродом в определенных условиях. Он проявляется на нетравленых микрошлифах в виде темной сплошной или разорванной сетки на границах аустенитных зерен, распространяющейся от поверхности на глубину 10...20 % от общей толщины нитроцементованного слоя [10, 11,18]. Темная составляющая появляется при содержании азота в слое, превышающем некоторое пороговое значение, которое снижается с увеличением продолжительности нитроцементации [18]. Наличие темной составляющей отрицательно сказывается на прочностных и пластических свойствах нитроцементованных деталей. Азотирование (насыщение азотом), нитроцементация и цианирование (совместное насыщение углеродом и азотом). Нитроцементация осуществляется в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака, а цианирование в расплавленных солях, содержащих группу NaCN при температурах 840...860 и 820...950°С соответственно; борирование (насыщение бором) при нагреве в соответствующей среде; силицирование (насыщение кремнием): алитирование, хромирование (насыщение алюминием и хромом соответственно). Способы ХТО позволяют управлять такими свойствами изделий, как твердость, ударная вязкость [23], усталостная прочность [23], коррозионная стойкость [15], жаростойкость и др. [19]. Себестоимость ХТО невелика, поэтому ее применение часто оказывается более эффектным, чем использование дорогостоящих высоколегированных сталей [5-8]. |