Общая характеристика ХТО

ХТО - это насыщение поверхности стального изделия тем или иным элементом путем диффузии его из внешней среды при высокой температуре.

Различают следующие виды ХТО:цементация, азотирование, цианирование и диффузионная металлизация.

Цементация- насыщение поверхности детали углеродом;

Азотирование- насыщение поверхности азотом;

Цианирование- насыщение поверхности и углеродом, и азотом.

ХТО применяется для повышения поверхностной твердости и износостойкости деталей.

Диффузионная металлизацияпредставлена хромированием(поверхность деталей насыщается хромом), борированием(поверхность насыщается бором), алитированием(поверхность насыщается алюминием), силицированием(поверхность насыщается кремнием).

В общем, поверхность можно насытить и другими элементами Основное назначение диффузионной металлизации - повысить коррозионную стойкость, но при этом часто повышаюся поверхностная твердость и износостойкость. Это особенно важно в химическом машиностроении, где детали работают на износ в агрессивных средах.

ХТО возможна в том случае, если диффундирующий элемент с железом образует твердые растворы, желательно внедрения, тогда насыщение пойдет быстрее.

ХТО складывается из трех элементарных процессов:

1. . Образование диффундирующего элемента в атомарном (ионном) состоянии. Например, при цементации в природном газе при высокой температуре без доступа воздуха идет реакция разложения газа:

CH₄→2H₂+C_(ионы)

2. Адсорбция ионов диффундирующего элемента на поверхности детали.

3. Диффузия атомарного (ионного) диффундирующего элемента в глубь детали.

Толщина диффузионного слоя «у» зависит:

1) от продолжительности насыщения τ при постоянной температуре:

y=k√τ

где k - константа, определяемая экспериментально.

Рис. 10.1. Влияние продолжительности (а) и температуры (б) насыщения на толщину диффузионного слоя

При таких условиях процесса насыщение идет по затухающей кривой, то есть в начале насыщение идет интенсивно, а потом постепенно затухает (рис. 10.1,а);

2) от температуры насыщения Т при постоянной продолжительности насыщения (см. рис. 10.1,б).

С повышением температуры коэффициент диффузии возрастает по экспоненте, поэтому также растет и толщина диффузионного слоя;

3) от концентрации диффундирующего элемента в атомарном (ионном) состоянии на поверхности детали: чем выше эта концентрация, тем больше толщина диффузионного слоя, и наоборот.