12. Химико-термическая обработка металлов.

- технологические процессы приводящие к диффузионному насыщению поверхностного слоя детали различными элементами. Для повышения твердости, износостойкости, сопротивления усталости, для защиты от различных видов коррозии. При внедрении атомов процесс диффузии протекает быстрее. Условия: 1) образование активных атомов элемента, которыми насыщается металл, 2) адсорбция – акт. атомы должны закрепляться на поверхности металла, возникают химические связи, 3) диффузия адсорбированных атомов. Методы насыщения: 1) насыщение из порошковых смесей (мелкозернистое производство), 2) диффузионное насыщение из газовых сред, 3) из расплавов металлов и солей (высокая скорость, но процесс грязный и вредный), 4) из пасты и суспензий (низкое качество покрытия, применяется локально), 5) насыщение с использованием вакуума (дорогостоящий). Распространенные процессы – насыщение стали углеродом, азотом и ими вместе.

Цементация – это технологический процесс диффузионного насыщения углеродом. Обычно после ц. сталь подвергают закалке и отпуску. Концентрацию углерода на поверхности доводят до 1%, что повышает износостойкость. Внутри до ¼% - т.е. сердцевина – вязкая, поверхность – твердая. Ц-ю проводят в карбютизаторе. Процесс идет через газовую фазу. В зависимости от концентрации углерода карбютизатор работает в режимах: науглероживание, обезуглероживание, без измениний. Конструкция карбютизатора: берется древесный уголь, добавляется углекислый барий 25% и СаО 5% все это вместе с деталью помещают в стальной ящик и нагревают до 930º С. Там происходят реакции:

2-я реакция – вспомогательная, она повышает интенсивность процесса. Также для цементации можно использовать природный газ CH₄:

Контролируемая реакция горения:

Азотирование стали - это технологический процесс диффузионного насыщения азотом. Применяют для повышения износостойкости и предела выносливости деталей машин. А-е снижает вязкость в стали, повышает прочность, сопротивление к задираемости и налипанию металла. А-нная сталь обладает высокой теплостойкостью, но при длительной эксплуатации в высоких температурах постепенно теплостойкость исчезает. А-ие производят при 600º.

Ионное азотирование и цементация. Ионное а-е – азотирование, происходящее в плазме тлеющего разряда. Ионное а-е проводят в металлическом контейнере. Сам контейнер – анод, деталь – катод. Через контейнер прокачивается газосодержащий азот при низком давлении. Процесс происходит в несколько стадий: 1) очищение обрабатываемой поверхности за счет катодного распыления (1000 В), деталь нагревается до 200º, 2) рабочая стадия, напряжение между анодом и катодом 300-800 В, бомбардировка ионами азота. Преимущество метода: применим для сплавов, которые сильно покрываются оксидной пленкой.