Подпишитесь на обновления сайта. Получайте новые статьи на почту:

Цементация стали

НТУ ХПИ прецизионно выполнит цементацию деталей (стали). Не только в Украине, но и в мире нас ассоциируют со словом «качество».

 

Ниже подробно изложен материал касающийся темы цементации стали

 

Цементация стали – наиболее распространенный способ химико-термической обработки  применяющийся для получения высокой поверхностной твердости, стойкости к износу и увеличения усталостной прочности.

Процесс цементации заключается в обогащении поверхностного слоя стальных деталей (будь то нелегированная, низкоуглеродистая или конструкционная легированная сталь) углеродом с последующей термической обработкой: закалкой и низким отпуском. Глубина цементованного слоя обычно находится в пределах 0,5 – 2,0 мм. Для мелких и тонкостенных деталей глубину иногда уменьшают до 0,1 – 0,3 мм, а для массивных и толстостенных – увеличивают свыше 2,0 мм.

Цементацию стальных деталей осуществляют в твердых, жидких и газовых средах, а в последнее время и в вакуумных печах при контролируемом остаточном давлении цементационного газа.

 

Стали для цементации

 

Цементованные детали после заключительной термообработки должны иметь твердый, прочный поверхностный слой, стойкий против износа и высоких контактных нагрузок, и достаточно прочную и одновременно вязкую сердцевину. В связи с последним требованием исходное содержание углерода в стали ограничивают диапазоном 0,08 – 0,25%. Если требования к вязкости сердцевины не критичны (либо если сталь легирована элементами, существенно повышающими вязкость) исходное содержание углерода в цементуемой стали можно повышать до 0,28 – 0,45%. Это позволяет закаливать сталь после цементации с более низкой температуры (без перегрева цементованной зоны), и повысить стойкость к высоким контактным нагрузкам (за счет предотвращения деформации слоев металла, лежащих под цементованным слоем).

Для цементации малонагруженных, мелких и тонкостенных деталей достаточно часто используют нелегированную низкоуглеродистую качественную сталь (сталь 10, 15 и 20). В то время как нагруженные и массивные детали под цементацию допустимо изготавливать только из легированных конструкционных сталей.

Основное назначение легирования конструкционных сталей для цементации – повышение механических свойств сердцевины и цементованного слоя, а также повышение прокаливаемости и закаливаемости стали. Большинство легирующих элементов (особенно карбидообразующих) снижают склонность зерна стали к росту при высокотемпературном нагреве (увеличивая таким образом вязкость). А хром, молибден, марганец и никель эффективно увеличивают устойчивость переохлажденного аустенита как в цементованном слое, так и в сердцевине детали, позволяя закаливать цементованные детали в масле (или даже на воздухе), и получать высокие и стабильные механические свойства в массивных и толстостенных деталях.

Влияние легирующих элементов на свойства сталей для цементации многогранно, а под час и синэргично, поэтому более подробное описание их влияния будет отдельно приведено ниже. Сейчас же лишь укажем основные классы конструкционных сталей для цементации и их типичное назначение.

1. Стали высокой пластичности и свариваемости: сталь 10, 15, 20, 15Г, 20Г.

2. Стали, применяющиеся в условиях износа при трении (поршневые пальцы, шлицевые валы, шнеки, малонагруженные зубчатые колеса): 15Х, 20Х, 15ХФ, 18ХГ, 15ХМ, 20ХМ, 20ХН.

3. То же, но при повышенных механических нагрузках и для более массивных деталей (стали повышенной прочности, вязкости и прокаливаемости): 12ХН3А, 12ХН4А, 20ХН2М, 20ХН3А, 20ХН4А, 14Х2Н3МА, 18Х2Н4ВА, 18ХГН2МФБ, 18Х2Н4МА.

4. Стали с добавками титана для тяжелонагруженных зубчатых колес с высокой прочностью сердцевины зуба: 18ХГТ, 25ХГТ, 30ХГТ, 20ХГНТР.

5. Стали с добавками титана для особо тяжелонагруженных деталей и зубчатых колес: 15ХГН2ТА, 15Х2ГН2ТА, 15Х2ГН2ТРА, 25Х2ГНТА.

6. Высокопрочные стали специальных способов выплавки для ответственных тяжелонагруженных деталей (тяжелонагруженные валы, в т.ч. турбинные, турбинные диски, буровой инструмент, бронеплиты): 30ХН2ВФА-Ш, 36Х2Н2МФА-Ш, 38ХН3МФА-Ш, 45ХН2МФА-Ш.

 

Технологическая подготовка стали для цементации

 

Подлежащие цементации детали обычно подают в термический цех после предварительной механической обработки с припуском на грубое и окончательное шлифование до 0,25 мм, или с припуском только на окончательное шлифование 0,05 – 0,15 мм. В случае если цементации подвергаются длинномерные или тонкостенные изделия, коробление которых в процессе цементации может быть значительным, припуск на механическую доводку может быть увеличен до 0,75 – 1,5 мм с соответствующим увеличением глубины цементованного слоя.

Желательно, чтобы детали поступающие на цементацию не содержали на поверхности загрязнений (плотная окалина, лакокрасочные покрытия и т.п.). При этом присутствие на поверхности небольшого количества масла, тонкого слоя или отдельных участков ржавчины как правило не ухудшают качество цементации (примесь масла при нагревании подвергается пиролизу и выделяя свободный углерод может даже активизировать процесс цементации, в то время как оксиды железа в виде следов коррозии быстро восстанавливаются до губчатого металлического железа на начальном этапе цементации и не препятствуют проникновению углерода в сталь).

Если поступающие на цементацию детали имеют поверхности, не подлежащие цементации, их защищают специальными покрытиями, стойкими в условиях углерод-содержащих восстановительных атмосфер при температурах 820 – 950 ºС (в случае традиционных режимов цементации) и 975 – 1050 ºС (в случае высокотемпературной цементации). В качестве таких покрытий могут использоваться:

1. Обмазки на основе кварцевого песка, окалины и огнеупорной глины, замешанных на воде или жидком стекле.

2. Обмазки на основе хлористой меди и свинцового сурика, замешанные на спиртовом растворе канифоли.

3. Гальваническое малопористое меднение.

Вторым, достаточно технологичным способом, позволяющим оставить поверхности не подлежащие цементации в исходном состоянии, является оставление припусков превышающих глубину цементованного слоя и снимаемых после цементации перед закалкой.

 

Цементация в твердом карбюризаторе

 

Одним из самых известных и исторически сложившихся видов цементации стали является цементация в твердом карбюризаторе. Она осуществляется при нагревании стали в ящике или реторте с древесным углем. В результате взаимодействия древесного угля с кислородом воздуха, находящимся в ящике, образуется монооксид углерода, который, контактируя с поверхностью цементуемой стали, выделяет активный атомарный углерод, диффундирующий в сталь. Освободившаяся в ходе этого процесса двуокись углерода снова взаимодействует с древесным углем, и цикл реакций повторяется, обеспечивая непрерывность процесса.

Суголь + О2 → СО2

Суголь + СО2 → 2СО

2СО → Сатомарный + СО2

Поскольку исходное содержание кислорода в воздухе лишь около 20%, а древесный уголь в восстановительной атмосфере обладает определенной химической устойчивостью, для ускорения процесса цементации применяют добавки активаторов. Самыми распространенными активаторами являются карбонаты натрия и бария. При нагревании эти соли разлагаются с выделением соответствующих окислов металла и двуокиси углерода. Таким образом во-первых повышается исходная концентрация оксидов углерода в газовой фазе, а во вторых выделившиеся окислы натрия или бария частично разрушают кристаллическую решетку угля, увеличивая его восстановительную активность.

Na23 → Na2O + СО2

BaCО3 → BaO + СО2

Изменение концентрации СО в газовой фазе

Рис 1. Изменение концентрации СО в газовой фазе, образующейся в цементационном ящике при цементации в древесном угле
с добавкой 15% Na23: 1) температура в центре ящика, 2) концентрация СО %.

Поскольку увеличение исходной концентрации оксидов углерода не является единственным путем активирования цементации, почти аналогичное ускорение цементации достигается и при добавлении многих других соединений: K2Cr2O7, KMnO4, BaO, NaOH, и т.д. Их влияние сводится к “разрыхлению” кристаллической решетки исходного угля что приводит к ускорению реакции: Суголь + СО2 → 2СО, активизируя таким образом весь процесс.

Установлено, что глубина цементованного слоя увеличивается с повышением содержания в карбюризаторе солей Na23 и BaCО3 до 4 – 5 %. При дальнейшем повышении содержания этих солей глубина слоя почти не изменяется, хотя концентрация углерода в поверхностном слоя цементованной стали и продолжает немного повышаться. Карбюризаторы, содержащие углекислый барий медленнее истощаются, поэтому их чаще используют.

Одним из самых распространенных твердых карбюризаторов является состав из 85 – 90 % древесного угля и 10 – 15 % BaCО3. Поскольку этот состав обладает определенным “запасом активности” при циклическом использовании применяют карбюризатор состоящий из 20 – 25 % свежего карбюризатора и 75 – 80 % отработанного карбюризатора.

Следует отметить, что карбюризаторы применяемые для цементации стали должны обладать определенной химической чистотой. Так попадание в карбюризатор серосодержащих соединений (пирит, сернокислые соли) может вызвать разъедание поверхности деталей, а повышение содержания SiO2 ведет к образованию на поверхности деталей стекловидных наплывов, под которыми  цементованный слой не образуется.

В принципе, при цементации в твердом карбюризаторе прямой контакт между карбюризатором и поверхностью детали необязателен. Образующаяся в цементационном ящике газовая среда достаточно активна, чтобы мог образоваться нормальный цементованный слой и у деталей находящихся на некотором удалении от карбюризатора. Поэтому жестких требований к схеме укладки деталей на цементацию обычно не предъявляется.

Температуры, принятые для цементации в твердом карбюризаторе, как правило, составляют 920 – 950 ºС. В случае применения высокотемпературной цементации они могут быть повышены до 980 – 1050 ºС, если остальные технологические факторы позволяют применить подобный режим.

Зависимость продолжительности цементации от требуемой глубины слоя при цементации в твердом карбюризаторе показана в табл. 1.

 

Таблица 1. Продолжительность цементации от требуемой глубины слоя при цементации в твердом карбюризаторе при температуре 920 ºС.

Глубина слоя в мм.

Продолжительность цементации ч.

0,4 – 0,7

4 – 5

0,6 – 0,9

5,5 – 6,5

0,8 – 1,2

6,5 – 10

1,0 – 1,4

8 – 11,5

1,4 – 1,8

11,5 – 16

2,0 – 2,4

19 – 24

 

Цементация в жидкой среде

 

Процесс цементации стали можно осуществить в соляной ванне состава:
78 – 85 % Na23, 10 – 15 % NaCl и 6 – 8 % SiC (карбид кремния).

В ванне протекают следующие основные реакции:

2Na23 + SiC → Na2SiO3 + Na2O + 2СО + C

3Na23 + SiC → Na2SiO3 + 2Na2O + 4СО

2СО → Сатомарный + СО2

Каждые 3 часа ванну необходимо освежать, добавляя около 0,5 % карбида кремния (используется зернистость № 26 – 50). Кроме того, добавляют углекислый натрий до требуемого уровня ванны. Один раз в 1 – 1,5 месяца ванну необходимо полностью менять. В такой ванне при температуре 880 – 900 ºС в течение 30 мин получается общий слой глубиной 0,15 – 0,2 мм включая эвтектоидный слой глубиной 0,07 – 0,1 мм. Следует отметить, что более глубокие слои (требующие увеличения времени выдержки и температуры) в такой ванне получать не рационально. Поэтому основной промышленной областью применения жидкостной цементации является получение неглубоких цементованных слоев на тонкостенных и прецизионных деталях.

 

Газовая цементация

 

Первые успешные опыты по газовой цементации были осуществлены еще в 1837 г. П.П. Аносовым. Однако широкое применение газовой цементации в производстве началось лишь спустя 100 лет, с появлением печей непрерывного действия. При этом первым карбюризатором, примененным для газовой цементации, была среда полученная при пиролизе керосина.

В настоящее время для газовой цементации применяются печи непрерывного действия с длинными горизонтальными муфелями из окалиностойкого сплава, шахтные муфельные и безмуфельные печи, а также печи с вращающимися ретортами.

Детали загружают на цементацию на поддонах, в проволочных корзинах, или в специальной оснастке, на которых они располагаются с технологическими просветами 5 – 20 мм между цементуемыми поверхностями (для свободной циркуляции цементационного газа). При этом мелкие детали можно нагружать навалом в неглубокие поддоны или корзины, которые затем собирают в этажерки для увеличения производительности процесса.

Для газовой цементации применяют самые различные углеродсодержащие газы – карбюризаторы:

- природный газ (92 – 97%  СН4)

- природный газ разбавленный для городских нужд (65 – 90%  СН4)

- светильный газ (20 – 35%  СН4, 5 – 25% СО)

- нефтяной газ (50 – 60%  СН4)

- коксовый газ (20 – 25%  СН4, 4 – 10% СО)

- сжиженные газы (пропан, бутан и пропано-бутановая смесь)

Также распространено использование продуктов газификации или пиролиза керосина, синтина, бензола, пиробензола, веретенного и трансформаторного масел и т.д. Сложные углеводороды в процессе газификации и крекинга при цементации распадаются в основном до метана. При получении эндогаза образуется также СО.

Жидкие газифицируемые карбюризаторы обычно подают в печи в виде капель или в распыленном состоянии.

При применении богатых карбюризаторов параллельно с процессом цементации происходит интенсивное образование сажи и кокса. Поскольку этот сопутствующий процесс нежелателен, в богатые карбюризаторы вводят так же 3 – 5% аммиака.

 

Таблица 1. Продолжительность газовой цементации стали 25ХГТ в безмуфельной печи при 950 ºС для получения слоя требуемой глубины.

Глубина слоя в мм.

Продолжительность цементации ч. (эндогаз без добавки аммиака)

Продолжительность цементации ч. (эндогаз с добавкой аммиака)

0,5 – 0,7

6

5,25

0,6 – 0,9

7

6,5

0,8 – 1,3

9

7,5

1,2 – 1,6

12

9

 

При применении газовой цементации был разработан и приобрел популярность ступенчатый режим, при котором углеродный потенциал атмосферы сначала поддерживается высоким (обеспечивающим получение в поверхностном слое концентрации углерода 1,3 – 1,5%), а затем снижается, для того чтобы остаточная концентрация углерода в поверхностном слое составляла 0,8 – 0,85%.

Такой ступенчатый режим газовой цементации стали позволяет сократить продолжительность процесса, сохраняя высокое качество.

В целом, в зависимости от величины садки, плотности укладки, сечения (толщины) деталей, и состава карбюризатора продолжительность процесса может изменяться в широких пределах.

 

Вакуумная цементация

 

Вакуумная цементация – это высокотемпературный вариант газовой цементации который проводится при давлении меньше атмосферного. Температура вакуумной цементации обычно лежит в пределах 980 – 1050 ºС (хотя в некоторых случаях диапазон может достигать 900 – 1095 ºС). Печная атмосфера обычно полностью состоит из богатого цементационного газа, такого как природный газ, чистый метан или пропан. Иногда в качестве газа-носителя используется азот. Во время непосредственной стадии цементации давление в камере печи поддерживают в пределах 7 – 55 кПа. При этом цементационная атмосфера непрерывно циркулирует через печь, в то время как давление поддерживается на постоянном уровне. Либо печь циклически откачивается и заполняется цементационным газом в процессе цементации.

Вакуумная цементация протекает путем прямой диссоциации углеводородного карбюризатора на поверхности стали с выделением атомарного углерода и высвобождением водорода.

СН4 + Fe → Fe(С) + 2H2

Как уже упоминалось, стадия цементации проводится при давлении в пределах 7 – 55 кПа, однако наиболее часто применяемое давление составляет 35 кПа (или приблизительно 1/3 от атмосферного давления). Для поддержания давления используется цементационный газ. Стадия диффузии углерода в сталь осуществляется в вакууме при давлении менее 15 Па.

Типичный цикл обработки при вакуумной цементации осуществляется следующим образом:

- детали, очищенные от поверхностных загрязнений, загружаются в  специальную оснастку (конфигурация оснастки, и всей садки в целом зависит от размеров, формы и массы деталей, а также от габаритов рабочего пространства печи и расположения несущих элементов ее пода);

- после этого полученная садка загружается в холодную печь;

- далее производится откачка (обычно механическим вакуумным насосом), и по достижении необходимого разрежения производится нагрев садки до температуры цементации (при этом комбинация вакуума и высокой температуры способствует удалению с поверхности деталей всех остаточных загрязнений, оставляя чистую активную поверхность, готовую к адсорбции углерода);

- затем подается природный газ (или другой богатый цементационный газ) и давление в печи возрастает до 7 – 55 кПа;

- после того, как цементационный газ циркулировал через печь заданный и строго контролируемый промежуток времени, рабочее пространство печи откачивают снова, и осуществляют стадию диффузии углерода в сталь;

- далее осуществляют необходимую выдержку на стадии диффузии, чтобы получить желаемое распределение концентрации углерода в цементованном слое и необходимую глубину самого слоя;

- в некоторых случаях циклы цементации и диффузии повторяют один и более раз, чтобы получить необходимые параметры цементованного слоя (как правило, такие режимы применяются для получения глубоких слоев);

- когда стадия диффузии завершена печь как правило заполняется азотом (или другим инертным неокислительным газом) и производится охлаждение деталей потоком этого газа (нагнетаемого вентилятором) до температуры около 425 ºС, чтобы произвести перекристаллизацию и измельчить зерно;

- далее печь немедленно откачивается снова, и производится нагрев деталей под закалку до температуры примерно 845 ºС (до температуры аустенизации);

- когда нагрев под закалку завершен садка переносится в охлаждающую зону установки, где производится закалка (как правило – закалка в масло).

Поскольку весь цикл обработки осуществляется в чистых, строго контролируемых средах, детали после вакуумной цементации выходят с чистыми светлыми поверхностями, и при отсутствии коробления и структурных деформаций, могут не требовать окончательной доводки.

 

Высокотемпературная цементация

 

Как уже упоминалось, основным температурным диапазоном для процесса цементации стали является 910 – 960 ºС. Однако в ряде случаев рационально повышать температуру цементации до 980 — 1050 ºС, благодаря чему длительность обработки можно существенно сократить, повышая таким образом производительность процесса.

Однако при выполнении высокотемпературной цементации должно выполняться несколько условий. Во-первых – закалка после высокотемпературной цементации должна выполняться как самостоятельная операция, при которой производится промежуточное охлаждение деталей и перекристаллизация (дробление) зерна. С той же целью (измельчение зерна и повышение вязкости и прочности прошедшей цементацию и закалку стали) рекомендуется применять легированные наследственно мелкозернистые стали, такие как 18ХГТ, 25ХГНМ, 20ХГНТР и т.п. Во-вторых – повышение температуры цементации усиливает коробление, поэтому этот процесс накладывает определенные ограничения на форму деталей, и может потребовать некоторого увеличения припусков на доводку. И в заключение – материалы, применяемые для цементационной оснастки и самой рабочей камеры печи должны обладать необходимым запасом жаропрочности и стойкости к жесткому термоциклическому режиму работы.

 

Влияние легирующих элементов на свойства сталей для цементации и цементованного слоя

 

Теперь рассмотрим влияние легирующих элементов на свойства сталей для цементации. Как уже упоминалось выше, для цементации как правило применяются легированные стали, поскольку нелегированные стали имеют ряд врожденных недостатков:

- они склонны к короблению;

- склонны к стремительному росту зерна при нагреве до температуры цементации – и как следствие, снижению вязкости и прочности;

- обладают крайне низкой устойчивостью переохлажденного аустенита и как следствие – неглубокой прокаливаемостью (1-3 мм) и необходимостью закалки в воду (1.5 – 5% содовый или солевой раствор);

- необходимость закалки нелегированных сталей в воду сопряжена с неизбежным риском усиленного коробления и появления трещин в связи с чем часть деталей (а иногда и вся партия) может оказаться бракованной;

- нелегированным сталям присуща хрупкость цементованного слоя и низкая прочность сердцевины.

В связи с этим для цементации как правило применяются легированные стали. Основная роль легирующих элементов в сталях для цементации следующая:

1. Хром (Х). Существенно увеличивает прокаливаемость и закаливаемость цементованного слоя и сердцевины цементованной стали. Каждый 1% хрома увеличивает прокаливаемость примерно на 10 – 15 мм. Кроме этого введение хрома до 1.5 – 2% увеличивает максимальную твердость закаленного цементованного слоя и повышает прочность сердцевины стали. Хром, являясь карбидообразующим элементом, также способствует измельчению зерна в цементованном слое, особенно в заэвтектодидной и эвтектоидной его зоне.

2. Никель (Н). Никель является сильным аустенит-стабилизирующим элементом. В связи с этим введение никеля в цементуемую сталь увеличивает прокаливаемость еще эффективнее, чем введение хрома (примерно на 12 – 20 мм на каждый 1% никеля). Кроме этого, увеличение содержания никеля в стали вплоть до 3 – 4% почти линейно увеличивает прочность и вязкость сердцевины цементованной стали и вязкость цементованного слоя, поэтому цементуемые стали легированные никелем применяются для тяжело нагруженных деталей.

3. Марганец (Г). Марганец, так же как и никель, является сильным стабилизатором аустенита, благодаря чему так же эффективно увеличивает закаливаемость цементованной стали. Однако он не повышает прочность стали так же эффективно как никель. А в количествах более 1.5 – 2% может вызвать увеличение количества остаточного аустенита в цементованном слое после закалки, снижая его твердость, прочность и однородность свойств. Поэтому для легирования сталей для цементации марганец применяется широко, но вводится в ограниченных количествах (до 1.5 – 2%).

4. Молибден (М). Пожалуй, молибден является элементом, оказывающим наиболее комплексное благоприятное воздействие на свойства сталей для цементации (наряду, и совместно с никелем). Введение молибдена в сталь для цементации увеличивает прокаливаемость на 8 – 15 мм на каждые 0.25 – 0.45% молибдена. Добавка молибдена (являющегося одновременно карбидообразователем) способствует измельчению зерна, препятствует его росту при высокотемпературном нагреве, повышает твердость, прочность и вязкость, а так же однородность свойств цементованного слоя и сердцевины стали. Почти все наиболее качественные высокопрочные стали для цементации содержат комплекс хром – никель – молибден в той или иной пропорции (от низколегированных сталей типа 25ХГНМ до высоколегированных 18Х2Н4МА, 38ХН3МФА-Ш), поскольку эти три элемента дополняют, а нередко и взаимно усиливают влияние друг друга на свойства цементованной стали.

5. Ванадий (Ф). Ванадий является одним из самых сильных карбидообразователей, применяющихся для легирования стали для цементации. Он эффективно измельчает зерно и препятствует его росту при высокотемпературном нагреве (даже при длительных выдержках), улучшает однородность свойств цементованного слоя и сердцевины стали после цементации. Таким образом, ванадий наиболее существенно повышает однородность свойств и вязкость (при сохранении высокой прочности и твердости).

6. Титан (Т). Природа влияния титана на свойства сталей для цементации почти полностью аналогична ванадию. При совместном введении эти элементы не усиливают и не дополняют влияние друг друга, поэтому для придания стали стабильного мелкого зерна, увеличения вязкости и однородности свойств применяются либо ванадий либо титан.

7. Ниобий (Б). Действует аналогично ванадию и титану и для легирования сталей для цементации используется редко (являясь более дорогим элементом).

8. Вольфрам (В). Действие вольфрама в сталях для цементации сходно с действием молибдена, однако он дороже молибдена и поэтому применяется ограниченно.

9. Бор (Р). Бор является элементом наиболее эффективно увеличивающим прокаливаемость, стабильность границ зерен и вязкость стали (по отношению к массовой доле добавки). Однако полезное влияние бора проявляется лишь при очень высокой химической чистоте исходной стали, и лишь при очень высоком качестве выплавки. В противном случае добавка бора может ухудшить все выше указанные свойства (вместо того чтобы улучшать их) из-за сегрегации и роста скоплений примесей на границах зерна стали. Поэтому стали легированные бором применяются редко, и требуют тщательного контроля свойств. Добавка бора вводится в них в количестве 0,003 – 0,008%.

 

Качество цементации

 

Качество цементации принято оценивать по эффективной толщине диффузионного слоя. А основными параметрами являются структура и твердость.

Структура цементованного слоя как правило плавно изменяется по мере уменьшения концентрации углерода от поверхности к сердцевине (рис. 2).

 Изменение концентрации углерода, изменение твердости

Рис 2. Изменение концентрации углерода, изменение твердости (после закалки и низкого отпуска), и изменение микроструктуры по толщине цементованного слоя (в отожженном образце).

 

В отожженном состоянии цементованный слой состоит из нескольких зон: заэвтектоидной (перлит + цементит и карбиды), эвтектоидной (перлит) и доэвтектоидной (перлит + феррит). Эффективную толщину слоя принято определять металлографически (на отожженных образцах) при увеличении Х200 – Х600 (иногда бывает достаточно увеличения Х100 – Х200). Критерием для определения границы эффективной толщины цементованного слоя служит структура, состоящая на 50% из феррита и на 50% из перлита, что в нелегированной стали соответствует ~ 0,4% С.

В качестве базового параметра очень часто применяют твердость (микротвердость) после цементации и последующей термообработки (закалки с низким отпуском). При этом твердость на границе эффективной толщины цементованного слоя должна составлять HV 540 – 600 или HRC 50, твердость сердцевины при этом, как правило, составляет HRC 28 – 45.

Очень важным показателем качества цементации и последующей термообработки является однородность свойств по всей поверхности цементованной стали и отсутствие локальных дефектов (мягких пятен, трещин и коробления).

Понравилась статья? Расскажите друзьям.
Общайтесь с нами:

Добавить комментарий