Нитроцементация (азотонауглероживание)

Нитроцементация – химико-термическая обработка сталей, состоящая в одновременном насыщении деталей углеродом и азотом. При нагреве в аустенитной области азот способствует ускорению диффузии углерода. Это дает возможность снижения температуры насыщения, что имеет следующие преимущества: уменьшается степень окисления в процессе ХТО; уменьшается коробление при охлаждении; предотвращается рост зерна.

Целью нитроцементации является повышение твердости, износостойкости и коррозионной стойкости. Нитроцементация применяется для низкоуглеродистых и низколегированных сталей (сумма элементов – менее 5 %) и имеет широкое применение в автомобильной и автотракторной промышленности для нешлифуемых деталей сложной формы. Насыщающая среда – углеродсодержащий газ с 3 - 5 % аммиака. Температура процесса – не выше 880 ºС (обычно 840 - 860ºС). Продолжительность процесса 4 – 10 часов. Термическая обработка проводится непосредственно с температуры нитроцементации. Заключительной операцией является отпуск при 160 - 180ºС.

Результат: глубина диффузионного слоя составляет 0,3 - 0,8 мм, твердость 58 - 64 HRC или 570 - 700 НV; высокий предел выносливости; меньшая степень коробления, чем после цементации.

Разновидностью процесса нитроцементации является цианирование, которое проводится в расплавах солей, содержащих цианистый натрий. Процесс является более производительным, чем цементация. Цианированные детали по сравнению с цементованными имеют более высокую износостойкость и предел выносливости. Однако существенным недостатком процесса является сильная ядовитость цианистых солей.

Карбонитрация – процесс одновременного насыщения азотом и углеродом в расплавах нетоксичных солей. Карбонитрация отличается тем, что применяются неядовитые соли.

Сравнение процессов насыщения сталей приведено в таблице 2.11.

Таблица 2.11

Параметры процессов хто, характеристики слоя и свойства сталей

	Вид ХТО
		цементация	азотирование	нитроцементация
Технология ХТО	Температура, °С	910 – 950	500 – 600	820 – 860
	Время, ч	5 – 10	20 – 60	1
Свойства слоя	h,мм	1,5 – 2 (до 6)	0,2 – 0,4	0,3 – 1
	Твердость, HRC	58 – 62	62 – 64	58 – 64
Особенности термообработки		После ХТО – 2 закалки + отпуск	До ХТО – закалка + отпуск	Совмещение ХТО и ТО: закалка при температуре нитроцементации
Преимущества		Глубокие слои	Высокая твердость слоя	Высокая производительность
Недостатки процесса		Окисление поверхности, необходимость шлифования	Большая длительность	–
Область применения (детали)		Тяжелонагру- женные	Детали сложной формы, тонких сечений	Детали нешлифуемые