Цементация стали
Цемента́ция ста́ли — поверхностное диффузионное насыщение стали углеродом с целью повышения твёрдости и износоустойчивости.
Цементации подвергают низкоуглеродистые (обычно до 0,25 % C) и легированные стали, процесс в случае использования твёрдого карбюризатора проводится при температурах 900—950 °С, при газовой цементации (газообразный карбюризатор) — при 850—900 °С.
После цементации изделия подвергают термообработке, приводящей к образованию мартенситной фазы в поверхностном слое изделия (закалка на мартенсит) с последующим отпуском для снятия внутренних напряжений.
Способы цементации:
- в твёрдом карбюризаторе
- в газовом карбюризаторе
- в кипящем слое
- в растворах электролитов
- в пастах
Цементация в твёрдом карбюризаторе
В этом процессе насыщающей средой является древесный уголь в зёрнах поперечником 3,5—10 мм или каменноугольный полукокс и торфяной кокс, к которым добавляют активизаторы. Этот процесс известен по крайней мере с XII века.
Технология процесса состоит в следующем: Загрузка деталей в стальной ящик с герметичным песчаным затвором. Укладка деталей производится таким образом, чтобы они были покрыты со всех сторон, не соприкасались друг с другом и стенками ящика. Далее ящик герметично закрывается песчаным затвором или замазывается огнеупорной глиной и загружается в печь.
Стандартный режим: 900—950 °C, 1 час выдержки (после прогрева ящика) на 0,1 мм толщины цементированного слоя. Для получения 1 мм слоя — выдержка 10 часов.
При «ускоренном» режиме цементация производится при 980 °C. Выдержка уменьшается в два раза, и для получения слоя 1 мм требуется 5 часов. Но при этом образуется цементитная сетка, которую придётся убирать многократной нормализацией металла.
В конце XIX такая цементация использовалась для производства гарвеевской брони.
Цементация в газовом карбюризаторе
Этот процесс осуществляют в среде газов, содержащих углерод. Газовая цементация имеет ряд преимуществ по сравнению с цементацией в твёрдом карбюризаторе, поэтому её широко применяют на предприятиях, изготовляющих детали массовыми партиями.
В случае с газовой цементацией можно получить заданную концентрацию углерода в слое; сокращается длительность процесса, так как отпадает необходимость прогрева ящиков, наполненных малотеплопроводным карбюризатором; обеспечивается возможность полной механизации и автоматизации процессов, и значительно упрощается последующая термическая обработка деталей, так как закалку можно проводить непосредственно из цементационной печи.
Газовый карбюризатор используется с начала XX века для цементации брони по методу Круппа.
Цементация в кипящем слое
Процесс цементации в кипящем слое проходит в атмосфере эндогаза с добавкой метана. Кипящий слой представляет собой гетерогенную систему, в которой за счёт проходящего потока газа через слои мелких (0,05—0,20 мм) частиц (чаще корунда) создаётся их интенсивное перемешивание, что внешне напоминает кипящую жидкость. Частицы корунда располагаются на газораспределительной решётке печи. При определённой скорости прохождения восходящего потока газа (выше критической скорости) частицы становятся подвижными, и слой приобретает некоторые свойства жидкости (псевдоожиженный слой). В этом состоянии сцепление между частицами нарушено, они становятся подвижными и опираются не на решётку, а на поток газа. Достоинствами процесса цементации в кипящем слое являются: сокращение длительности процесса вследствие большой скорости нагрева и высокого коэффициента массоотдачи углерода; возможность регулирования углеродного потенциала атмосферы в рабочей зоне печи; уменьшение деформации и коробления обрабатываемых деталей за счёт равномерного распределения температуры по всему объёму печи. Процесс цементации в кипящем слое может быть использован на заводах мелкосерийного и единичного производства.
Цементация в растворах электролитов
Использование анодного эффекта для диффузионного насыщения обрабатываемой поверхности углеродом в многокомпонентных растворах электролитов — один из видов скоростной электрохимико-термической обработки (анодный электролитный нагрев) малогабаритных изделий. Анод-деталь при наложении постоянного напряжения в диапазоне от 150 до 300 В разогревается до температур 450—1050 °С. Достижение таких температур обеспечивает сплошная и устойчивая , отделяющая анод от электролита. Для обеспечения цементации в электролит, кроме электропроводящего компонента, вводят углеродсодержащие вещества-доноры (глицерин, ацетон, этиленгликоль, сахароза и другие).
Цементация в пастах
Цементация с нанесением на науглероживаемую металлическую поверхность углеродосодержащих материалов в виде суспензии, обмазки или шликера, сушкой и последующим нагревом изделия ТВЧ или током промышленной частоты. Толщина слоя пасты должна быть в 6—8 раз больше требуемой толщины цементованного слоя. Температуру цементации устанавливают 910—1050 °С.
Примечания
- Уильямс, 1980, с. 106.
Литература
- , Менделеев Д. И. Цементация // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Alan R. Williams. The Manufacture of Mail in Medieval Europe: A Technical Note (англ.) // Gladius. — 1980. — Vol. XV. — P. 105—134. — ISSN 0435-029X.
Ссылки
- Энциклопедия "Производство Труб" - Глоссарий.
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Цементация стали, Что такое Цементация стали? Что означает Цементация стали?
Cementa ciya sta li poverhnostnoe diffuzionnoe nasyshenie stali uglerodom s celyu povysheniya tvyordosti i iznosoustojchivosti Cementacii podvergayut nizkouglerodistye obychno do 0 25 C i legirovannye stali process v sluchae ispolzovaniya tvyordogo karbyurizatora provoditsya pri temperaturah 900 950 S pri gazovoj cementacii gazoobraznyj karbyurizator pri 850 900 S Posle cementacii izdeliya podvergayut termoobrabotke privodyashej k obrazovaniyu martensitnoj fazy v poverhnostnom sloe izdeliya zakalka na martensit s posleduyushim otpuskom dlya snyatiya vnutrennih napryazhenij Sposoby cementacii v tvyordom karbyurizatore v gazovom karbyurizatore v kipyashem sloe v rastvorah elektrolitov v pastahCementaciya v tvyordom karbyurizatoreCementovalnaya pech XIX veka V etom processe nasyshayushej sredoj yavlyaetsya drevesnyj ugol v zyornah poperechnikom 3 5 10 mm ili kamennougolnyj polukoks i torfyanoj koks k kotorym dobavlyayut aktivizatory Etot process izvesten po krajnej mere s XII veka Tehnologiya processa sostoit v sleduyushem Zagruzka detalej v stalnoj yashik s germetichnym peschanym zatvorom Ukladka detalej proizvoditsya takim obrazom chtoby oni byli pokryty so vseh storon ne soprikasalis drug s drugom i stenkami yashika Dalee yashik germetichno zakryvaetsya peschanym zatvorom ili zamazyvaetsya ogneupornoj glinoj i zagruzhaetsya v pech Standartnyj rezhim 900 950 C 1 chas vyderzhki posle progreva yashika na 0 1 mm tolshiny cementirovannogo sloya Dlya polucheniya 1 mm sloya vyderzhka 10 chasov Pri uskorennom rezhime cementaciya proizvoditsya pri 980 C Vyderzhka umenshaetsya v dva raza i dlya polucheniya sloya 1 mm trebuetsya 5 chasov No pri etom obrazuetsya cementitnaya setka kotoruyu pridyotsya ubirat mnogokratnoj normalizaciej metalla V konce XIX takaya cementaciya ispolzovalas dlya proizvodstva garveevskoj broni Cementaciya v gazovom karbyurizatoreEtot process osushestvlyayut v srede gazov soderzhashih uglerod Gazovaya cementaciya imeet ryad preimushestv po sravneniyu s cementaciej v tvyordom karbyurizatore poetomu eyo shiroko primenyayut na predpriyatiyah izgotovlyayushih detali massovymi partiyami V sluchae s gazovoj cementaciej mozhno poluchit zadannuyu koncentraciyu ugleroda v sloe sokrashaetsya dlitelnost processa tak kak otpadaet neobhodimost progreva yashikov napolnennyh maloteploprovodnym karbyurizatorom obespechivaetsya vozmozhnost polnoj mehanizacii i avtomatizacii processov i znachitelno uproshaetsya posleduyushaya termicheskaya obrabotka detalej tak kak zakalku mozhno provodit neposredstvenno iz cementacionnoj pechi Gazovyj karbyurizator ispolzuetsya s nachala XX veka dlya cementacii broni po metodu Kruppa Cementaciya v kipyashem sloeProcess cementacii v kipyashem sloe prohodit v atmosfere endogaza s dobavkoj metana Kipyashij sloj predstavlyaet soboj geterogennuyu sistemu v kotoroj za schyot prohodyashego potoka gaza cherez sloi melkih 0 05 0 20 mm chastic chashe korunda sozdayotsya ih intensivnoe peremeshivanie chto vneshne napominaet kipyashuyu zhidkost Chasticy korunda raspolagayutsya na gazoraspredelitelnoj reshyotke pechi Pri opredelyonnoj skorosti prohozhdeniya voshodyashego potoka gaza vyshe kriticheskoj skorosti chasticy stanovyatsya podvizhnymi i sloj priobretaet nekotorye svojstva zhidkosti psevdoozhizhennyj sloj V etom sostoyanii sceplenie mezhdu chasticami narusheno oni stanovyatsya podvizhnymi i opirayutsya ne na reshyotku a na potok gaza Dostoinstvami processa cementacii v kipyashem sloe yavlyayutsya sokrashenie dlitelnosti processa vsledstvie bolshoj skorosti nagreva i vysokogo koefficienta massootdachi ugleroda vozmozhnost regulirovaniya uglerodnogo potenciala atmosfery v rabochej zone pechi umenshenie deformacii i korobleniya obrabatyvaemyh detalej za schyot ravnomernogo raspredeleniya temperatury po vsemu obyomu pechi Process cementacii v kipyashem sloe mozhet byt ispolzovan na zavodah melkoserijnogo i edinichnogo proizvodstva Cementaciya v rastvorah elektrolitovIspolzovanie anodnogo effekta dlya diffuzionnogo nasysheniya obrabatyvaemoj poverhnosti uglerodom v mnogokomponentnyh rastvorah elektrolitov odin iz vidov skorostnoj elektrohimiko termicheskoj obrabotki anodnyj elektrolitnyj nagrev malogabaritnyh izdelij Anod detal pri nalozhenii postoyannogo napryazheniya v diapazone ot 150 do 300 V razogrevaetsya do temperatur 450 1050 S Dostizhenie takih temperatur obespechivaet sploshnaya i ustojchivaya otdelyayushaya anod ot elektrolita Dlya obespecheniya cementacii v elektrolit krome elektroprovodyashego komponenta vvodyat uglerodsoderzhashie veshestva donory glicerin aceton etilenglikol saharoza i drugie Cementaciya v pastahCementaciya s naneseniem na nauglerozhivaemuyu metallicheskuyu poverhnost uglerodosoderzhashih materialov v vide suspenzii obmazki ili shlikera sushkoj i posleduyushim nagrevom izdeliya TVCh ili tokom promyshlennoj chastoty Tolshina sloya pasty dolzhna byt v 6 8 raz bolshe trebuemoj tolshiny cementovannogo sloya Temperaturu cementacii ustanavlivayut 910 1050 S PrimechaniyaUilyams 1980 s 106 Literatura Mendeleev D I Cementaciya Enciklopedicheskij slovar Brokgauza i Efrona v 86 t 82 t i 4 dop SPb 1890 1907 Alan R Williams The Manufacture of Mail in Medieval Europe A Technical Note angl Gladius 1980 Vol XV P 105 134 ISSN 0435 029X SsylkiEnciklopediya Proizvodstvo Trub Glossarij rus
