Химико-термическая обработка стали

Азотированная сталь  обладает высокой эрозионной стойкостью в потоках горячей воды и водяного пара.

 

Цианирование.

Для цианирования на небольшую  глубину используют ванны составом:

№1 NaCN 20-25%, NaCl 25-50%, Na₂CO₃ 25-50%, температура цианирования 840-870 ⁰С, продолжительность процесса - 1ч.

№2 цианплав ГИПХ 9%, NaCl 36%? CaCl₂ 55%.

Реакции идущие в ванне  №1:

2NaCN + O₂ = 2NaCNO

2NaCNO + o2 = Na₂CO₃ + 2N + CO.

реакции идущие в ванне  №2:

Ca(CN)2 = CaCN2 + C

CaCN2 + O2 = CaO + CO + 2N

2Ca(CN)2 + 3O2 = 2CaO + 4CO + 4N.

После цианирования непосредственно  из ванны производится закалка.

Структура нитроцементованного  и цианированного слоя.

При цианировании при 850-900 ⁰С в цианистых ваннах, содержащих цианплав, и при глубоком цианировании при 900-950 ⁰С в низкопроцентных ваннах с цианистым натрием и хлористым барием сталь с поверхности насыщается углеродом примерно до той же концентрации, что и при цементации, и лишь немного азотом. При цианировании в ванне №1 сталь насыщается углеродом несколько меньше, чем при цементации, а азотом в поверхностной зоне слоя больше, чем в других ваннах.

Низкотемпературная нитроцементация  и цианирование.

Низкотемпературной нитроцементации  и цианированию при 560-700 ⁰С подвергаются стали различного назначения для повышения их поверхностной твердости, износостойкости, предела выносливости, теплостойкости и противозадирных свойств. Обычно такая обработка проводится при 560-580 ⁰С, т. е. при температуре, которая немного ниже минимальной температуры существования  g-фазы в системе Fe - N. Поэтому в процессе обработки при такой температуре на стали образуется, по существу, азотированный слой, а углерод проникает на глубину лишь нескольких микрон, где может образовываться тонкая карбонитридная зона.

Свойства нитроцементованной и цианированной стали.

Нитроцементованная и  цианированная конструкционная  сталь благодаря присутствию  азота более износостойка, чем  цементованная.

Нитроцементация и цианирование существенно повышают предел выносливости, причем нитроцементация в большей  степени, чем цианирование, а в ряде случаев в большей степени, чем цементация.

При цианировании невозможно регулировать концентрацию азота и  углерода в слое. Поэтому в цианированном  слое количество остаточного аустенита  всегда больше, чем в нитроцементованном.

В связи с этим сжимающие напряжения создаются в цианированном слое лишь на некотором расстоянии от поверхности, что приводит к снижению предела выносливости стали. Этим и объясняется меньшая долговечность цианированных деталей по сравнению с нитроцементованными.

При цианировании необходимо производить наклеп деталей дробью, создающий на поверхности (вследствие превращения остаточного аустенита  в мартенсит) высокие напряжения сжатия. Усталостные испытания зубьев цианированных зубчатых колес на изгиб с циклической нагрузкой показали, что наклеп дробью повышает предел выносливости с 43 до 72 кГ/мм².

Испытания на стенде показали, что после наклепа дробью стойкость (до разрушения) цианированных зубчатых колес увеличилась с 9 до 140 ч.

Сталь, подвергнутая нитроцементации и имеющая на поверхности тонкий нетравящийся карбонитридный слой (что бывает не всегда), корродирует медленнее нецианированной стали. Например, в 3%-ном растворе поваренной соли стойкость такой стали против коррозии в 2 раза выше, чем нецианированной. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей после нитроцементации и цианирования снижается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Использованная  литература:

 

А. Н. Минкевич.

"Химико-термическая  обработка металлов и сплавов"

Издательство "Машиностроение"

Москва, 1965 г.

Машиностроительный факультет Чувашского государственного университета.

Чебоксары, 1999.