Химико-термическая обработка

Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова

Кафедра материаловедения.

РЕФЕРАТ

Химико-термическая обработка:

Цементация, азотирование, цианирование.

Выполнил:

Студент гр. МС-12-98

Карпов С. Н.

Проверил

Преподаватель

Алексеева Н. А.

Чебоксары, 1999 год.

Химико-термическая обработка стали.

ЦЕМЕНТАЦИЯ.

Цементация - наиболее распространенный в машиностроении способ химико-

термической обработки стальных деталей - применяется для получения высокой

поверхностной твердости, износостойкостью и усталостной прочности деталей.

Эти свойства достигаются обогащением поверхностного слоя низкоуглеродистой

и нелегированной стали углеродом до концентрации эвтектоидной или

заэвтектоидной и последующей термической обработкой, сообщающей

поверхностному слою структуру мартенсита с тем или иным остаточным

количеством остаточного аустенита и карбидов.

Глубина цементированного слоя обычно находится в пределах 0,5 - 2,0 мм

(иногда для мелких деталей в пределах 0,1 - 0,3 мм, а для крупных - более

2,0 мм). Цементацию стальных деталей осуществляют в твердых, газовых и

жидких карбюризаторах. За последние годы все большее развитие получает

газовая цементация.

Диффузия углерода в сталь.

По количественной характеристике диффузии углерода в железо накоплены

многочисленные данные.

Коэффициент диффузии углерода в ?-железо более чем на порядок выше,

чем в ?-железо, имеющее значительно более плотно упакованную решетку.

Диффузия углерода в феррите обуславливает возможность протекание таких

низкотемпературных процессов, как коагуляция и сфероидизация карбидов в

отожженной стали, карбидообразование при отпуске закаленной стали,

графитизация и т. д. Однако, цементация при температурах существования ?-

железа не производится ввиду ничтожной растворимости в этой фазе углерода.

Цементация проводится при температурах 920-950 ?С и выше, при которых сталь

находится в аустенитном состоянии.

Концентрационная зависимость коэффициента диффузии углерода в

аустените выражается уравнением:

Dc=(0,07 + 0,06C%)e -32000/RT

Или по другим данным:

Dc=(0,04 + 0,08C%)e -31350/RT.

Из приведенных зависимостей следует, что коэффициент диффузии углерода

в аустените увеличивается с увеличением содержания углерода в стали. Это,

очевидно, связано с увеличением искажения кристаллической решетки аустенита

и термодинамической активностью углерода.

Легирующие элементы оказывают существенное влияние на диффузию

углерода в аустените, что связано с искажением кристаллической решетки,

изменением энергии межатомной связи в твердом растворе и термодинамической

активности углерода.

Результаты изучения влияния легирующих элементов на коэффициент

диффузии углерода в аустените при 1100о С приведены на рисунке 1. При

других температурах влияние некоторых элементов на коэффициент диффузии

углерода в аустените изменяется. карбидообразующие элементы обычно