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