Цементация стали: температура и выдержка

На процесс цементации оказывают влияние температура цементации и время выдержки при этой температуре. С повышением температуры цементации и увеличением времени выдержки увеличивается глубина цементованного слоя.

Длительность выдержки при цементации зависит от того, какой глубины слой требуется получить. Обычно цементация деталей проводится с получением слоя глубиной 0,5—2 мм.

Очень часто, в зависимости от условий работы, цементовать нужно не всю поверхность детали, а только ее определенные участки. В таких случаях те участки детали, которые не должны подвергаться цементации, защищают от проникновения углерода покрытием их тонким слоем меди (гальваническим способом), что дает наилучшую защиту от цементации, или покрывают их специальными обмазками.

Как было указано выше, для контроля Цементации в ящик помещают «свидетели». v Контроль цементации производится следующим образом. Перед окончанием цементации «свидетеля» вынимают из ящика, закаливают в воде, ломают, и по излому определяют глубину цементованного слоя. Более резко слой цементации выявляется по макроструктуре. Глубина цементованного слоя и распределение углерода по глубине слоя точно определяется по микроструктуре.

Цементованный слой имеет три зоны: заэвтектоидную (у поверхности) со структурой перлит + цементит, с содержанием углерода 1,1—0,8%, эвтек-тоидную, имеющую структуру перлита (0,8% С), и переходную (доэвтектоидную) со структурой феррит + перлит. Чем ближе к сердцевине, тем меньше в переходной зоне перлита и больше феррита. За глубину цементованного слоя обычно принимают сумму заэвтек-тоидной, эвтектоидной и половину переходной зоны.

После окончания цементации ящики вынимают из печи, охлаждают на воздухе, а затем распаковывают и вынимают детали.
Цементованные детали в дальнейшем обязательно подвергаются термической обработке — закалке и отпуску.-Термическая обработка (закалка) необходима по двум причинам: во-первых, для получения высокой твердости поверхности, и, во-вторых, для устранения перегрева стали, так как в результате длительной выдержки при высокой температуре происходит рост зерна стали.

Для устранения перегрева и получения нормальной структуры, а также для придания высокой твердости цементованному слою, детали после цементации подвергают термической обработке по следующему режиму:

• закалка или нормализация от 900—920° С (для улучшения строения низкоуглеродистой сердцевины);
• закалка от 770—790° С (нормальная закалка для высокоуглеродистого поверхностного слоя);
• отпуск при 150—170° С.

Цементованные детали, изготовленные из углеродистых сталей, охлаждаются при закалке в воде, а изготовленные из легированных сталей охлаждаются в масле.
В результате термической обработки в поверхностном слое образуется структура мартенсита с карбидами с твердостью HRC = 60—64. Структура сердцевины углеродистых сталей феррит и перлит, а легированных — сорбит или тростит.