Нітроцементація
Нітроцемента́ція або га́зове ціанува́ння[1] сталей — різновид хіміко-термічної обробки, який полягає в одночасному дифузійному насиченні поверхневих шарів сталі атомарним вуглецем (карбоном) та азотом в газовому середовищі при високих температурах, що підвищує твердість, стійкість проти спрацювання, витривалість і корозійну стійкість виробів[2]. Товщина дифузійного шару може становити 0,25…1,5 мм[1].
Технологічні параметри процесу
Нітроцементацію проводять у суміші навуглецьовувального газу й аміаку при температурах 700…930 °C протягом від 2 до 15 год. Одночасне насичення сталі вуглецем та азотом дозволяє скоротити тривалість дифузійної обробки, порівняно з цементацією та азотуванням, внаслідок прискорення дифузії вуглецю. Розрізняють нітроцементацію низькотемпературну (при температурі 700…750 °C) і високотемпературну (840…930 °C).
Проводиться переважно в шахтних або муфельних печах, до ендотермічного (з поглинанням тепла) середовища яких додають природний газ (5…10 %) та аміак (3…10 %)[1].
При низькотемпературній нітроцементації в інтервалі від 700…750 °C та високому азотному потенціалі атмосфери на поверхні виробу утворюється ε-фаза з формулою Fe2-3(N, С), під нею розташовується аустеніт, збагачений азотом, який при гартуванні частково перетворюється у мартенсит. Такий процес застосовують для отримання тонких зміцнених шарів товщиною від 0,1 до 0,15 мм при виготовленні виробів, схильних до жолоблення.
Найчастіше процес нітроцементації проводять в інтервалі температур від 840 до 860 °С. У цьому випадку шар нітридів відсутній.
Після нітроцементації деталі гартують в оливі та, для зменшення деформацій, піддають низькотемпературному відпуску в оливі, при 180…200 °C. В разі наявності великої кількості залишкового аустеніту деталі після гартування обробляють холодом.
| Температура, °С | Нітроцементація | Цементація | ||
|---|---|---|---|---|
| DN·10−11, м2/c | DC·10−11, м2/c | DC·10−11, м2/c | DC нітроцементації/DC цементації | |
| 850 | 0,3 | 0,38 | 0,17 | 2,24 |
| 900 | 0,6 | 0,75 | 0,38 | 1,97 |
| 950 | 1,08 | 1,17 | 0,87 | 1,38 |
Переваги
Порівняно з цементацією нітроцементація має такі переваги:
- низька температура процесу та скорочений на 50-60 % виробничий цикл;
- менші деформації і жолоблення виробів, а також зерна сталей;
- підвищені корозійна та зносостійкість деталей;
- відносно низька вартість та вища екологічна безпека.
Використання
Нітроцементація підвищує твердість, стійкість проти зношування та витривалість матеріалів, а іноді і їхню корозійну стійкість, збільшуючи тим самим довговічність та надійність деталей машин[1]. Нітроцементація знайшла широке застосування в автомобільній промисловості для поверхневого оброблення зубчастих коліс і валів.
Див. також
Примітки
- Нітроцементація // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
- ДСТУ 2494-94 Метали. Оброблення зміцнювальне. Терміни та визначення.
Джерела
- Афтанділянц Є. Г. Матеріалознавство: Підручник / Є. Г. Афтанділянц, О. В. Зазимко, К. Г. Лопатько. — К.: Вища освіта, 2012. — 548 с. — ISBN 978-966-2393-67-5.
- Хільчевський В. В. Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів: Навчальний посібник. К.: Либідь, 2002. — 328 с. — ISBN 966-06-0247-2
- Лахтин Ю. М. Основы металловедения. — М.: Металлургия, 1988. — 320 с.
Посилання
- Нітроцементація // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 134. — ISBN 978-966-7407-83-4.