Цементация и азотирование

---

Цементация и азотирование обычно относятся к поверхностной химической термической обработке стали.

Цементация должна быть выполнена из низкоуглеродистой стали или низкоуглеродистой легированной стали. Ее можно разделить на твердое, жидкое и газовое Цементация трех видов. Широко используется газовое Цементация, температура нагрева 900-950 градусов по Цельсию. Глубина науглероживания в основном зависит от времени выдержки, обычно в соответствии с оценкой 0,2-0,25 мм в час. Содержание углерода на поверхности до 0,85-1,05. Обуглероживание должно быть подвергнуто термообработке, как правило, закаленное низкотемпературное отпускание. Изготавливаются износостойкие и ударопрочные детали с высокой твердостью и высокой прочностью в центре поверхности.

Азотирование является наиболее широко используемым процессом азотирования газа с температурой нагрева 500-600 градусов по Цельсию. Атомы азота и алюминия на поверхности стали. Хром. Образованный молибден нитрид, общая глубина 0,1-0,6 мм, азотирующий слой без закалки может получить очень высокую твердость, эту производительность можно поддерживать до 600-650 градусов Цельсия. Деформация заготовки невелика и может предотвратить коррозию воды. Коррозия паров и щелочных растворов. Но производственный цикл долгий, стоимость высокая, азотирующий слой тонкий и четкий, он не годится для сосредоточенной тяжелой нагрузки. Он в основном используется для обработки важных и сложных прецизионных деталей.

Покрытие, нанесение покрытия и физические методы. Перколяция – это химическое изменение, существенно другое.

Цементация стали – это нагрев низкоуглеродистой стали до высокой температуры (в целом 900–950 ° С) в среде с высоким содержанием углерода, позволяющей активным атомам углерода проникать в поверхность стали для получения высокоуглеродистого слоя. После закалки и отпуска при низкой температуре поверхность имеет высокую твердость, износостойкость и усталостную прочность, в то время как сердечник сохраняет достаточную прочность и ударную вязкость.

Химический состав цементации стали

(1) содержание углерода в цементационной стали обычно находится в диапазоне 0,15–0,25%. Для сверхмощного цементита его можно увеличить до 0,25–0,30%, чтобы ядро обладало достаточной пластичностью и вязкостью после закалки и отпуска при низких температурах. Но содержание углерода не может быть слишком низким, иначе это не может гарантировать определенную интенсивность.

(2) роль легирующих элементов в цементации стали заключается в повышении прокаливаемости, измельчении зерна, укреплении твердого раствора и влиянии на содержание углерода, толщину и микроструктуру науглероженного слоя. Легирующими элементами, обычно используемыми в цементации сталей, являются марганец, хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий и бор.

Обычно используемую науглероживающую сталь можно разделить на углеродистую науглероживающую сталь и легированную науглероживающую сталь на две категории.

(1) наиболее часто используемые углеродистые науглероживающие стали – это стали 15 и 20. Твердость поверхности науглероженной стали и углеродистой стали может достигать 56–62HRC после науглероживания и термической обработки. Но из-за низкой прокаливаемости он подходит только для небольших деталей с низкой прочностью, малой силой и износом, таких как втулки, цепи и т. д.

(2) низколегированная науглероживающая сталь, такая как 20Cr, 20Cr2MnVB, 20Mn2TiB и т. д., Ее проницаемость и прочность сердечника – Цементация высокоуглеродистой стали, детали науглероживания могут использоваться при изготовлении более важных машин общего назначения, таких как автомобили, тракторы и т.д. поршневые пальцы.

(3) в легированной науглероживающей стали, такой как 20Cr2Ni4, 18Cr2N4W, 15Si3MoWV и т. д., Из-за прочности и ударной вязкости с высокой прокаливаемостью и высокой прочностью, в основном используемых при изготовлении больших сечений, переносящих тяжелые нагрузки, сложных деталей, таких как авиационный двигатель шестерни и валы.
Цементация твердых частиц, Цементация жидких и газовых газов – температура науглероживания составляет 900–950 ° C, поверхностный слой w (углерод) составляет 0,8–1,2%, а глубина составляет 0,5–2,0 мм.

Термическая обработка после науглероживания науглероженной заготовки должна фактически рассматриваться как композитный материал с большой разницей между поверхностью и содержанием центра. Цементация может изменить только содержание углерода на поверхности заготовки, и окончательное укрепление поверхности и сердечника должно быть достигнуто путем правильной термической обработки. После науглероживания заготовка нуждается в закалке и низкотемпературном отпуске. Целью закалки является образование на поверхности высокоуглеродистого мартенсита или высокоуглеродистого мартенсита и тонкодисперсной структуры карбида. Низкотемпературная температура отпуска – 150–200 ° С.

Вопросы, требующие внимания при цементации деталей

(1) предварительная обработка перед Цементациям нормализует – для улучшения исходной микроструктуры, уменьшения и устранения полосчатой структуры видообразования, придания шероховатости поверхности тонкого материала, устранения необоснованного состояния линии Нормализующий процесс; с использованием воздушного охлаждения 860–980C и 179–217HBS.

(2) заготовка должна подвергаться механической обработке после цементации, а твердость не должна превышать 30HRC.

(3) для науглероживающих и закалочных деталей с тонкостенными канавками, тонкостенная канавка не может быть подвергнута механической обработке перед цементацией.

(4) цинк не должен использоваться для предотвращения науглероживания.

Способ предотвращения науглероживания

(1) метод увеличения припуска заключается в том, чтобы зарезервировать определенное количество припуска на обработку в месте, где не требуется цементация, и количество пребывания более чем в два раза больше, чем у цементированного слоя. После науглероживания науглероженный слой сначала превращается в закалку.

(2) метод меднения: покрытие слоя меди 0,02–0,04 мм в месте без цементации, слой меди должен быть плотным и не подвергаться воздействию сырого металла.

(3) метод нанесения покрытия: покрытие против просачивания наносится на деталь без науглероживания.

(4) метод оснастки – специальный самодельный инструмент, герметизирующий детали без науглероживания.

Азотирование стали – (усиление азотирования, сопротивление азотированию)

Процесс химической термической обработки, при котором атомы азота проникают в поверхность стали и образуют закаленный слой, обогащенный азотом. По сравнению с науглероживающими, азотирующими деталями с высокой твердостью и износостойкостью, высокой усталостной прочностью, стойкостью к истиранию с высокой коррозионной стойкостью, процессом высокотемпературного азотирования в следующей фазе стали (450-600 ° С) и небольшой деформацией объем немного увеличен. Недостаток в том, что цикл длинный (время азотирования обычной технологии азотирования газа составляет от десятков до 100 ч), стоимость высокая, слой тонкий (обычно около 0,5 мм) и хрупкий, и он не выдерживает слишком много контактное напряжение и ударная нагрузка.

Азотирование стали – теоретически, все стальные материалы могут быть азотированы. Но мы используем только сталь, которая подходит для азотирования и может дать удовлетворительный эффект, называемая азотированная сталь. Где Mo, V, содержащие Cr, Ti, Al и другие элементы из низко- и среднеуглеродистой легированной конструкционной стали, инструментальной стали, нержавеющей стали (азотирование из нержавеющей стали перед удалением пассивирующей пленки на поверхности заготовки, из нержавеющей стали, тепло- сталь может быть непосредственно использована в процессе ионного азотирования), чугун с шаровидным графитом может быть азотированным.

После азотирования, хотя детали имеют высокую твердость, высокую износостойкость и высокую усталостную прочность, но только тонкий слой поверхности (сталь Cr Mo Mo в слое азотирования 500–540C на 35–65 ч, всего 0,3–0,65 мм). Необходимо иметь прочную и прочную сердечную ткань в качестве твердой основы азотирующего слоя, чтобы играть максимальную роль азотирования. Вообще говоря, большинство азотирующих деталей работают в условиях трения и сложной динамической нагрузки, и производительность как поверхности, так и сердечника очень высока.

Более высокая температура, чтобы собрать грубую поверхность, не может получить более высокую твердость, и сердце не может иметь более высокую прочность и выносливость. Чтобы одновременно получить высокую твердость и износостойкость, а также получить прочную и прочную сердцевинную структуру, необходимо добавить в сталь стабильный нитрид с азотом, в дополнение к укреплению легирующих элементов в сердце. Например, Al, Ti, V, W, Мо, Cr и т. Д. Могут образовывать стабильные соединения с азотом. Среди них Cr, W, Mo, V также могут улучшать микроструктуру стали, улучшать прочность и ударную вязкость стали.

В настоящее время для азотирования используется специальная сталь 38CrMoAlA, в которой алюминий и азот имеют большое сродство, что является основным легирующим элементом для образования нитридов и повышения прочности азотированного слоя. AlN стабилен и не растворяется в стали при температуре около 1000 ° С. Благодаря действию алюминия сталь обладает хорошими азотирующими свойствами. Поверхность из азотированной стали имеет твердость 1100–1200HV (эквивалентно 67–72HRC). Тенденция обезуглероживания стали 38CrMoAlA является серьезной, и для каждого процесса должен быть большой припуск на обработку.

Углеродистую сталь и обычную легированную сталь не следует выбирать для азотированных деталей с высокой твердостью и высокой износостойкостью. Углеродистую сталь и обычную легированную сталь можно использовать для улучшения коррозионной стойкости аммонирующих деталей.

Вопросы, требующие внимания при азотировании

(1) подготовительную термическую обработку перед азотированием – азотирование заготовки должно быть закалено и отпущено перед азотированием, чтобы получить отпущенную бейнитную структуру Температура отпуска обычно выше, чем температура азотирования в процессе закалки и отпуска.

(2) предварительная термообработка и предварительная обработка перед азотированием. Внутреннее напряжение, возникающее во время механической обработки, должно быть устранено перед азотированием, чтобы стабилизировать размер детали. Температура снятия напряжения должна быть ниже температуры отпуска, время выдержки больше времени отпуска, а затем медленно охлаждаться до комнатной температуры. Нельзя использовать нормализацию для деталей с большим размером сечения. Сталь для штамповки и литья под давлением должна быть закалена и отпущена и не должна подвергаться отжигу.

(3) шероховатость поверхности частей азотирования Ra должна быть не более 1,6 мкм, поверхность может истираться, иметь повреждения, ржавчину и другие дефекты. Части, которые не могут быть обработаны вовремя, должны быть смазаны маслом для защиты от ржавчины. При чистке печи очищайте чистый бензин, чтобы обеспечить чистоту.

(4) заготовка с острым углом и острым краем не должна подвергаться азотированию.

(5) защита локальных не азотированных деталей не подходит для припуска на обработку.

(6) заготовка, не обработанная шлифованием, не должна подвергаться азотированию.