Цементація сталі - технологічний процес і його опис. Цементація сталі в домашніх умовах

Сама по собі цементація сталі є процесом, в основі якого лежить хіміко-термічна обробка. Суть її полягає у здійсненні дифузійного насичення поверхні зазначеного матеріалу достатньою кількістю вуглецю при нагріванні в певному середовищі.

Цементація сталі. Мета даної дії

Основним завданням зазначеного процесу є проведення збагачення верхнього шару машинних деталей і елементів необхідною кількістю вуглецю, процентний вміст якого в даному випадку може становити 0,8-1,1%. В результаті такої операції після здійснення гарту отримують високий рівень твердості матеріалу, при цьому його пластична серцевина зберігається. Це важливі властивості даного процесу.

Різновиди

За ступенем міцності освіти серцевини прийнято виділяти три основні групи оброблюваного матеріалу:

• З незміцнюючих серцевиною. До цієї групи входять такі марки Цементовані сталей вуглецевих, як 10, 15, 20. Використовують їх в деталях з невеликими розмірами і маловідповідальних функціями. У даному випадку під цементованої шаром при здійсненні гарту відбувається перетворення аустеніту в ферито-перлітною суміш.
• З серцевиною, зміцнюючих слабо. До складу цієї групи включають хромисті низьколегованісталі таких марок, як 15Х, 20Х. Тут проведення додаткового легування за допомогою малих добавок ванадію забезпечує отримання більш дрібного зерна, що призводить до поліпшення пластичності і в`язкості матеріалу.
• З сильно зміцнюючих серцевиною. Стали даної групи застосовують при виготовленні деталей, які володіють великим перетином або складною конфігурацією, а також відчувають вплив значних ударних навантажень або піддаються впливу чималих змінних напруг. У них здійснюють введення нікелю (12Х2Н4А, 12ХНЗА, 20ХН). Через дефіцитності даного матеріалу іноді проводять його заміну марганцем, при цьому застосовують введення невеликої кількості ванадію або титану для дроблення зерна.

В основному цементація сталі використовується для утворення високого процентного співвідношення твердості поверхні деталі, а також для досягнення високої зносостійкості, яка створюється завдяки застосуванню термічної обробки після проведення зазначеного процесу.

Які деталі піддаються даної операції

Цементація сталі застосовується для наступних виробів:

- зубчастих коліс-

- "Пальців" -

- валов-

- осей-

- ричагов-

- "Черв`яків" -

- деталей підшипників (великогабаритних кілець і роликів) та ін.

Способи цементації

Якщо існує кілька видів зазначеного матеріалу, то для кожного з них буде застосовуватися своя власна методика даного процесу. Як правило, цементована сталь може створюватися в різних умовах і середовищах, а також при обов`язковій температурі від 850 до 950 градусів за Цельсієм. Тому поділяють кілька методів цієї дії:

1. Процес цементації, що відбувається в твердому карбюризаторі. У цьому випадку можливе використання органічних речовин (кісток тварин, деревини і т.д.) і неорганічних (коксу) у поєднанні з різними активаторами. Збагачення вуглецем буде відбуватися при проведенні хімічної реакції його окислення. Застосування активаторів в даному випадку сприяє кращому і швидкому її протікання. Такий метод особливо доцільний для досягнення великих глибин науглероживания. Він є ефективним при штучному виготовленні сталевих виробів. Однак даний процес дуже трудомісткий, він тягне за собою великі витрати сил, часу та енергії.

2. Процес цементації, що відбувається під впливом газів. У цьому методі прийнято використовувати збагачені гази (природний, магістральний та ін.) Або категорію інертних (азот). Все залежить від індивідуального підходу. До того ж Цементовані сталь на основі газів створюється з малим відсотком аліфатичних граничних вуглеводнів, пропану або алканів. Найчастіше цей метод застосовується у масштабному виробництві, але є дуже витратним в плані грошових коштів. Схожий спосіб застосовується при термічному виробництві. При цьому в гарячу ротортную піч вводять суміші органічних високомолекулярних сполук (наприклад, скипидару, етилового спирту і т.д.), які, у свою чергу, мають здатність розпаду під впливом каталізаторів (нікелевих).

3. Процес рідинної цементації. Його застосовують у ціанідних і бесціанідних ваннах. Кожна з цих середовищ характеризується своїми особливостями, перевагами і недоліками. Приміром, ціанідні ванни не відносяться до категорії нешкідливих. Їх прийнято класифікувати як небезпечні носії не тільки для навколишнього середовища, але і для людини. Тому при роботі з таким матеріалом необхідно намагатися дотримуватися всі визначені заходи безпеки, щоб уникнути неблагополучних наслідків. А ось метод, заснований на бесціанідной ванні, чи не рекомендовано застосовувати в силу того, що він веде до необоротного забруднення навколишнього середовища і завдає їй величезної шкоди. Зазначені способи якщо і застосовують на практиці, то тільки лише для отримання невеликих глибин науглероживания.

Термообробка цементованних виробів

Даний процес є також досить важливим етапом обробки деталей. Адже навіть після цементації виріб не володіє високим відсотком зносостійкості і надійності. Тому завершальним кроком у даному випадку служить робота по загартовуванню та відпуску. Процес гарту характеризується низкою особливостей і властивостей. Весь процес цементації проходить під впливом зростання зерна, а його віддача по перетину є неоднаковою і витрачається нерівномірно. Тому в роботі виділяють кілька етапів гарту, кожен з яких відбувається в певних температурних умовах.

Висновок

Ознайомившись з вищесказаним, можна сказати, що організація зазначеного процесу при виготовленні сталевих виробів є дуже важливою. Дана дія значно зміцнить поверхневий шар деталі. При володінні певними навичками в цій сфері та наявності необхідних матеріалів та обладнання може бути здійснена цементація сталі в домашніх умовах.