Основы химико-термической обработки сталей

Химико-термической обработкой называют технологический процесс, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя деталей различными элементами с целью изменения его состава, структуры и свойств.

В зависимости от того, какими элементами насыщают поверхно­стный слой стального изделия, различают:

□ цементацию - насыщение углеродом;

□ азотирование - азотом;

□ нитроцементацию - углеродом и азотом;

□ храмирование - хромом;

□ силицирование - кремнием.

Химико-термическую обработку применяют для повышения твер­дости, износостойкости, сопротивления усталости и контактной вы­носливости, а также для защиты от электрохимической и газовой коррозии.

Проведение любой химико-термической обработки деталей вклю­чает следующие стадии:

1) диссоциацию химических соединений, в состав которых входит насыщающий элемент, с образованием активных атомов диффунди­рующего элемента;

2) адсорбцию диффундирующих элементов на поверхности ме­талла, в результате чего тончайший поверхностный слой насыщается диффузионно-активным элементом;

3) собственно диффузию - проникновение элемента в глубь ме­талла.

В результате образуется диффузионный слой, на поверхности ко­торого концентрация легирующего элемента максимальна, а по мере удаления от нее - падает. Первые две стадии протекают значительно быстрее третьей, которая и определяет скорость процесса химико-термической обработки.

Для определения природы фаз, образующихся при химико-терми­ческой обработке, и выбора ее режимов служат двойные диаграммы состояния. Главными факторами, определяющими состав и структуру поверхностного слоя, являются температура процесса, концентрация на поверхности изделия активного химического компонента и время, выдержки в активной среде.

Наиболее широкое распространение в промышленности нашли такие виды химико-термической обработки, как цементация, азоти­рование и нитроцементация.. Углерод и азот легко усваиваются по­верхностью стальных изделий, образуют с железом твердые растворы внедрения и сравнительно быстро формируют диффузионные слои значительной толщины.