Цементация: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
мРедакция без резюме |
пренаписване на съдържанието |
||
Ред 1:
{{редактирам}}
''Цементацията''' е химико-термичен процес, при който се извършва [[дифузия|дифузионно]] повърхностно насищане на нисковъглеродни и нисколегирани [[стомана|стомани]] с елемента [[въглерод]]. Затова понякога се нарича и навъглеродяване. Целта е да се постигне повишена [[твърдост]] и [[износоустойчивост]] на цементираните детайли. Това се получава, като след цементацията детайлите се подлагат на [[закаляване]] и нискотемпературно [[отвръщане]].
Същност: Детайлите се загряват в пещи до температури, съответстващи на долната зона на [[аустенит]]ната област (880 – 950 [[градус Целзий|°C]]). Задържат се в продължение на около 1 час за пълно прогряване и още няколко часа за дифузионното насищане. Обикновено дълбочината на цементирания слой е 1 мм, но може да варира от 0,5 до 1,5 мм. Следва закаляване, при което навъглероденият [[аустенит]] се превръща в [[мартензит]]. За снемане на вътрешните напрежения детайлите се подлагат на нискотемпературно отвръщане (180 – 200 °C).
Видове:
Твърда цементация: Това е най-старият метод за повърхностно навъглеродяване. Детайлите се подреждат в херметически затворени стоманени кутии, запълнени от всички страни с [[графит]], [[кокс]] или [[дървени въглища]]. Цементацията се извършва в пещи при температура 950°C. Процесът се води в бедна на кислород среда, при която се извършва дисоциация на въглеродния оксид 2CO → 2C + O2. Дифузионният процес е бавен, около 0,1 мм/час. Така за слой от 1 мм са необходими около 10 часа.
Течна цементация: Детайлите се потапят във вани с разтопени соли, съдържащи циан. Постига се едновременно насищане с въглерод и азот от циановия анион [:C≡N:]. Използван в миналото, днес методът е отхвърлен поради опасност от натравяне.
Газова цементация: Днес най-използваният метод. Прилага се както в камерни, така и в шахтови пещи с нагрят въздух или друг газ, наситен с [[въглеводород]]и. Обикновено това е технически [[пропан]]-[[бутан]], но може да се използва [[метан]] или [[ацетилен]]. Цементацията се извършва при температури от 900 до 920°C и процесът е двойно по-кратък в сравнение с твърдата цементация. Съществува тенденция за повишаване на температурата за съкращаване на времето. Прекомерното повишаване на температурата обаче води до нарстване размера на зърното (неблагоприятен фактор, който се отстранява с двойно закаляване).
Усъвършенствана разновидност е технологията за цементация в контролируеми атмосфери, при която в газовата среда (ендотермичен газ) се поддържа такова количество въглерод, колкото искаме да получим в навъглеродената стомана (например 0,8 %). Допълнително предимство е възможността за пълно механизиране и автоматизиране на процеса.
Механизъм на процеса и фазови превръщания:
Нисковъглеродната стомана (до 0,3 % въглерод) при стайна температура представлява α-желязо с обемно-центрирана кристална решетка (ОЦК), която разтваря въглерод в минимални количества. За да разтвори повече въглерод, трябва да нагреем над температурата на фазово превръщане, когато α-Fe ([[ферит]]) се превръща в γ-Fe ([[аустенит]]) със стенно-центрирана кристална решетка (СЦК). Критичната температура на [[фазово превръщане]] от ОЦК в СЦК за чистото желязо е 911°C, но намалява с увеличаване на съдържанието на въглерод и пада до 727°C за евтектоидните стомани (с 0,8 % въглерод) и на [[Диаграма на състоянието Fe – C|Железно-въглеродната диаграма]] се отбелязва с линията GS. За разглежданите нисковъглеродни стомани (0,1 – 0,3 % С), които се подлагат на цементация, тези температури на [[фазов преход]] са в диапазона 890 – 870°C. Наличието на легиращи елементи като [[хром]], [[никел]], [[манган]] разширяват аустенитната област, т.е. температурата на фазово превръщане се понижава.
Намирайки с в аустенитната област, γ-желязото поема въглеродни атоми, като образува [[твърд разтвор]] на внедряване, т.е въглеродът не измества атомите на желязото от техните места, а се внедрява в празните пространства на стенно-центрираната кристална решетка.
При рязкото охлаждане ([[закаляване]]) на γ-желязото отново се превръща в α-желязо, но с много по-високо съдържание на въглерод. Тази нова структура носи името [[мартензит]] и представлява силно преохладен и преситен с въглерод твърд разтвор в α-желязо с ОЦК.
Мартензитът има характерна иглеста структура с висока твърдост.
При бързото охлаждане със закаляване на желязото или стоманата съдържанието на повърхността на обработения материал става висока, докато ядрото остава жилаво.
| |||