Влияние предварительной подготовки деталей на химико-термическую обработку

На качество деталей, подвергаемых химико-термической обработке, влияет подготовка деталей. Детали после обработки на металлорежущих станках должны быть тщательно промыты в горячем 3—5%-ном содовом растворе. Промывка необходима для удаления масляной пленки, образовавшейся при охлаждении в процессе резания, грязи и ржавчины. Масляная пленка, оставшаяся на детали, затрудняет контакт с углеродсодержащими, азотсодержащими и другими компонентами карбюризатора, что приводит к значительному снижению толщины насыщенного слоя (на 0,3—0,4 мм). Промытые детали должны быть просушены, так как влага, попадая в рабочее пространство печи, изменяет состав атмосферы (увеличивает содержание кислорода и двуокиси углерода), что приводи! к замедлению процесса насыщения.

Детали после обработки на металлорежущих станках не должны иметь на обработанных поверхностях рисок, заусенцев и острых кромок. Заусенцы и кромки прогреваются быстрее и подвергаются более интенсивному насыщению, что приводит к хрупкости слоя. Шлифовать следует термически обработанные детали, так как с уменьшением шероховатости поверхности скорость насыщения уменьшается.

Общие сведения о цементации

Цементацией называется процесс поверхностного насыщения углеродом для получения требуемого распределения углерода по сечению детали, высокой твердости поверхностного слоя при высокой прочности сердцевины детали, что достигается последующей термической обработкой после цементации.

Цементации подвергают разнообразные детали: зубчатые колеса, пальцы, валы, оси, рычаги, червяки, детали подшипников (крупногабаритные кольца и ролики), станков и приборов, работающие на истирание при больших давлениях и испытывающие

многократные циклические нагрузки. Толщина цементованного слоя определяется условиями работы деталей и в большинстве случаев составляет 0,5—1,5 мм.

На результат цементации влияют следующие факторы: 1) режим цементации (температура, время выдержки); 2) состав среды (карбюризатора), содержащей углерод; 3) режим последующей термической обработки (после цементации); 4) состав стали. Различают цементацию в твердом карбюризаторе, газовую (с подачей в печь газового или жидкого карбюризатора) и жидкостную (при нагреве в соляной ванне). Наиболее широкое применение имеет газовая цементация.

по сравнению с а-железом, несмотря на то, что скорость диффузии углерода в а-железо выше, чем в у-железо. С повышением температуры цементации и увеличением времени выдержки увеличивается глубина цементованного слоя. Однако при возрастании температуры выше 900—950° С вместе с ускорением процесса происходит и рост зерна аустенита, что нежелательно.

Оптимальное содержание углерода на поверхности диффузионного слоя для обеспечения высоких прочностных показателей (предела прочности при изгибе, предела выносливости) деталей из цементованных сталей устанавливается 0,8—1,0%. При большем содержании углерода в слое может образоваться грубая цементитная сетка, что приводит к хрупкости слоя и снижает эксплуатационную надежность и долговечность деталей

Цементуемые стали

Для получения после цементации и последующей термической обработки высокой твердости поверхности и пластичной сердцевины детали изготовляют из низкоуглеродистых сталей, содержащих 0,1—0,296 С, с неупрочняемой сердцевиной — качественных конструкционных сталей 10, 15, 20, автоматных сталей А12, А20, сталей обыкновенного качества СтЗ, Ст4. Углеродистые стали применяют для изготовления малонагруженных деталей, работающих в основном на износ, когда прочность сердцевины не влияет на эксплуатационные свойства детали.

  =

- 120—135 кгс/мм2 (1200—1350 МН/м2) имеют стали 25ХГТ. 20Х2Н4А, 25Х2ГНТА с повышенным содержанием углерода (до 0,3% С). Получающаяся после цементации и последующей термической обработки твердая и прочная сердцевина деталей из сталей с повышенным содержанием углерода предохраняет цементованный слой от продавливания при больших удельных нагрузках. Это позволяет снизить толщину цементованного слоя, т. е. сократить длительность цементации. Кроме того, преимуществом сталей с повышенным содержанием углерода являете их большая прокаливаемость а также то, что после цементации и закалки получается меньшее количество остаточного аустенита в связи с более низкой температурой закалки и подстуживании. При выборе цементуемой стали необходимо учитывать ее прокаливаемость. склонность к перегреву, количество остаточного аустенита после закалки, склонность к деформации в процессе термической обработки, обрабатываемость резанием, стоимость и т. п. Легирующие элементы влияют на свойства цементуемой стали -- увеличивают прокаливаемость, уменьшают склонность к росту зерна при нагреве, обеспечивают получение высоких механических свойств, но ухудшают обрабатываемость резанием.

Получили распространение цементуемые стали, легированны*: титаном, цирконием, бором. Титан и цирконий задерживают рост зерна аустенита, поэтому стали, легированные этими элементами, являются наследственно мелкозернистыми. Изготовленные из таких сталей детали закаливают непосредственно после выемки им газовой цементационной печи (с предварительным подстуживанием).