Установка для газовой цементации

Наиболее качественный цементованный слой получается при использовании в качестве карбюризатора природного газа, состоящего почти полностью из метана (СН4) и пропан-бутановых смесей, подвергнутых специальной обработке, а также жидких углеводородов.

Рисунок 6

Печи для газовой цементации

Процесс ведут при температуре 910-930 °С 6-12 ч (толщина слоя 1000-1700 мкм).

В серийном производстве газовую цементацию обычно проводят в шахтных печах. Необходимая для газовой цементации атмосфера создается при подаче в камеру печи жидкостей, богатых углеродом (керосин, синтин, спирты и т. д.). Углеводородные соединения при высокой температуре разлагаются с образованием цементующего газа.

В крупносерийном и массовом производствах газовую цементацию проводят в безмуфельных печах непрерывного действия. В этих установках весь цикл химико-термической обработки (цементация, закалка и низкий отпуск) полностью механизирован и автоматизирован. В печах непрерывного действия для цементации применяют эндотермическую атмосферу, в которую добавляют природный газ, об. %; 95-97 эндо-газа и 3-5 природного газа.

Основное преимущество эндотермической атмосферы – возможность автоматического регулирования углеродного потенциала, под которым понимают ее науглероживающую способность, обеспечивающую определенную концентрацию углерода на поверхности цементованного слоя.

Ионная цементация

Ионная цементация — цементация в сильноточном тлеющем разряде между катодом (изделием) и анодом в газовой среде при давлении ниже атмосферного (0,13-1,95 кПа). Поверхность науглероживания в результате бомбардировки ускоренными ионами, формируется в прикатодной области тлеющего разряда.

В качестве газовой среды при ионной цементации используется пропан, метан и др. углеводороды в смеси с Аr, диссоциированными NH, или N2. Ионную цементацию осуществляют в две стадии: очистка поверхности и собственно науглероживание.

Достоинства ионной цементации по сравнению с обычной газовой цементацией: ускорение процесса в 2-3 раза в результате повышения температуры процесса (1000-1050°С) и интенсификация реакции взаимодействия в газовой фазе и на поверхности насыщения; отсутствие внутреннего окисления цементованного слоя; простота управления процессом посредством изменения электрических параметров тлеющего разряда и состояния газовой среды.

Цементация в жидкой среде

Цементация стали в жидких средах. Эта цементация осуществляется весьма редко, обычно в расплавленных солях. Чаще всего применяют следующий состав солей 83—84% кальцинированной соды, 8—10% поваренной соли, 7—8% черного корунда. В ванну такого состава погружают стальные детали и получают слой толщиной до 0,2 мм за 30—40 мин.

Рисунок 7

Цементация в жидкой среде

Для получения слоя большей толщины часто применяют карбюризатор из четырех компонентов 78—81% кальцинированной соды, 5—6% поваренной соли, 7—8% хлористого алюминия и 6—8% черного корунда.

4. Цементация в пастах. Составы паст, технология нанесения.

Цементация с помощью пастообразных карбюризаторов находит применение в основном на ремонтных заводах со сравнительно небольшим, но разнообразным по номенклатуре выпуском деталей. При этом способе цементации на детали наносят слой пасты, содержащей углерод, затем их помещают в металлические ящики или муфели и загружают в печь, где при температуре 900—950°С выдерживают в течение нескольких часов. На рисунке 8, приведены некоторые составы паст, применяемых на заводах. Как можно видеть, в этих составах источником углерода служит сажа или древесно-угольная пыль. Кальцинированная сода вводится для ускорения процесса. Декстрин нужен как связующее вещество.

Рисунок 8