133 образуется прослойка 8-карбонитрида, которая, благодаря более благоприятным условиям для диффузии углерода и азота (широкая область гомогенности ефазы), в несколько раз толще. При повышении температуры сульфоцианирования относительная активность азота значительно уменьшается и е-карбонитрид, обогащенный азотом, не может находиться в равновесии с карбонитридом цементитного типа, содержащим большое количество углерода. Поэтому на поверхности стали при температурах цианирования выше 973 К возникают тонкие слои карбонитрида, изоморфного с цементитом. В нитроцементующих атмосферах с высокой науглероживающей способностью образование у'-карбонитрида возможно только при относительно невысоких температурах. При температурах выше 923 К этот карбид имеет малую способность растворять углерод, и при внедрении в его решетку большого количества углерода у'-карбон игририд становится неустойчивым и переходит в гексагональный е-карбонитрид. Изменение твердости в зависимости от длительности процесса сульфоцианирования (рис. 4.24) можно объяснить особенностью кинетики совместного насыщения стали азотом и углеродом. На первой стадии процесса главную роль в образовании твердой фазы, то есть карбонитридной корочки на поверхности стали, играет азот, который, благодаря большей растворимости в аустените и большей диффузионной подвижности, способствует образованию карбонитридных фаз, богатых азотом и обладающих повышенной твердостью. Однако, по мере насыщения стали углеродом, чему во многом способствует азот, ускоряющий диффузию углерода в у-железе, наступает этап, характеризуемый ростом углеродистых фаз, вследствие их большей термодинамической устойчивости по сравнению с азотистыми фазами, и происходит некоторое деа |
251 когда активность углерода мала, а активность азота достаточно высока, в равновесии с карбонитридом цементитного типа может существовать екарбонитрид. Причем, карбонитрид, изоморфный с цементитом, образуется только на поверхности, где активность углерода максимальная. Глубже, под поверхностью, в зонах с более низкой активностью углерода, образуется прослойка е-карбонитрида, которая, благодаря более благоприятным условиям для диффузии углерода и азота (широкая область гомогенности е-фазы), в несколько раз толще. При повышении температуры цианирования относительная активность азота значительно уменьшается и е-карбонитрид, обогащенный азотом, не может находиться в равновесии с карбонитридом цементитного типа, содержащим большое количество углерода. Поэтому на поверхности стали при температурах цианирования выше 973 К возникают тонкие слои карбонитрида, изоморфного с цементитом. В нитроцементующих атмосферах с высокой науглероживающей способностью образование у'-карбонитрида возможно только при относительно невысоких температурах (табл. 5.3). При температурах выше 923 К этот карбид имеет малую способность растворять углерод, и при внедрении в его решетку большого количества углерода у'-карбонитририд становится неустойчивым и переходит в гексагональный е-карбонитрид. Изменение твердости в зависимости от длительности процесса цианирования (рис. 5.22) можно объяснить особенностью кинетики совместного насыщения стали азотом и углеродом. На первой стадии процесса главную роль в образовании твердой фазы, то есть карбонитридной корочки на поверхности стали, играет азот, который, благодаря большей растворимости в аустените и большей диффузионной подвижности, способствует образованию карбонитридных фаз, богатых азотом и II обладающих повышенной твердостью. Однако, по мере насыщения стали углеродом, чему во многом способствует азот, ускоряющий диффузию углерода в у-железе, наступает этап, харак 252 теризуемый ростом углеродистых фаз, вследствие их большей термодинамической устойчивости по сравнению с азотистыми фазами и происходит некоторое деазотирование планированного слоя. Углерод, поступающий из внешней среды, не увеличивает толщину твердой корки, а, в основном, диффундирует в глубину изделия, не увеличивая поверхностной твердости. При температурах более высоких, чем А1 в системе железо-азот (т.е. 863 К), создаются предпосылки для возникновения под корочкой карбонитридов аустенита и диффузии в нем атомов азота и углерода. Толщина области аустенита растет с повышением температуры. При цианировании при температуре 933 К в течение 4 ч под слоем карбонитридов образуется слой азотисто-углеродистого аустенита, толщиной 0,02...0,03 мм, плавно переходящий в мартенсит по мере приближения к сердцевине изделия. Переохлажденный аустенит такого состава очень устойчив [186]. Температура начала мартенситного превращения при высоком содержании азота сильно понижена, поэтому непосредственно под слоем карбонитрида, там, где максимальное содержание азота, в структуре имеется около 100 % аустенита, несмотря на резкое охлаждение образцов после цианирования в холодной воде. Вблизи границы с основным металлом, в областях с меньшим содержанием азота, при быстром охлаждении образуется мартенсит. Цианирование при более высокой температуре (~ 1033 К) приводит к образованию более протяженного слоя аустенитно-мартенситных структур до 0,30 мм под весьма тонкой коркой карбонитридов. Устойчивость такого аустенита ниже, чем в первом случае, поэтому, после закалки на границе карбонитридной зоны в структуре содержится ~55 % аустенита. Содержание аустенита плавно снижается по глубине цианированного слоя, и на границе с основным металлом содержание остаточного аустенита не превышает 5 %. Продукты превращения азотисто-углеродистого аустенита подпирают слой карбонитридов и повышают таким образом их несущую способность и |