Газовая цементация имеет ряд преимуществ по сравнению с цементацией твердым карбюризатором. В случае газовой цементации можно получить заданную концентрацию углерода в слое; сокращается длительность процесса, так как отпадает необходимость прогрева ящиков, наполненных малотеплопроводным карбюризатором; обеспечивается возможность полной механизации и автоматизации процессов и значительно упрощается последующая термическая обработка изделий, так как можно проводить закалку непосредственно из цементационной печи. Это предопределило широкое применение газовой цементации на машиностроительных заводах.)
Насыщающие атмосферы. В настоящее время для газовой цементации применяются жидкие углеводороды (керосин, синтин, спирты и др.), каплями подаваемые в печь (высокая термическая устойчивость и хорошая испаряемость жидких углеводородов позволяет в одном рабочем пространстве совместить получение газа и процесс цементации); контролируемые атмосферы (представляют собой искусственные газовые атмосферы, получаемые в специальных газоприготовительных установках — генераторах, путем частичного сжигания углеводородных газов с коэффициентом расхода воздуха α< 1); синтетические атмосферы на основе азота.)
Жидкие карбюризаторы.Для обеспечения высокой скорости цементации, получения равномерного диффузионного слоя и повышения срока службы печи карбюризатор должен обеспечить минимальное саже и коксообразование; образование большого количества газа из единицы веса (объема) в процессе его распада; минимальное содержание сернистых соединений (не более 0,04%). При повышенной концентрации серы процесс цементации замедляется, увеличивается выделение сажи и смол, разъедаются обрабатываемые изделия и арматура печи.
Для получения цементованного слоя толщиной 1,0— 1,3 мм при 930 °С в бензоле требуется 8—10 ч, в керосине 7—9 ч, а при использовании синтина 3—4 ч. Хорошим карбюризатором являются различные спирты (в частности бутиловый спирт), их смеси и смеси спиртов с водой).
Контролируемые атмосферы для цементации стали.Наиболее совершенным и перспективным процессом науглероживания стальных деталей является цементация в контролируемых атмосферах, позволяющая осуществлять непрерывное автоматическое регулирование процесса. Приготовление контролируемых атмосфер основывается на каталической конверсии углеводородных газов либо с воздухом (атмосфера эндогаза), либо с продуктами сгорания (атмосфера экзо-эндогаза). Чаще используют эндотермическую атмосферу с автоматическим регулированием углеродного потенциала. Это позволяет в результате цементации получать заданную концентрацию углерода на поверхности, а также требуемое распределение углерода по толщине слоя, что необходимо для получения оптимальных механических свойств}
Эндотермическую атмосферу получают частичным сжиганием природного газа (СН4) или другого углеводорода.
Атмосфера на базе азота.Эндотермической атмосфере свойственен ряд недостатков. Она дорога, взрывоопасна, токсична, вызывает явление внутреннего окисления Эндотермическая атмосфера не выгодна и с точки зрения дефицитности природного газа (особенно на западе), необходимого для производства атмосферы. Поэтому в последнее время для цементации рекомендована новая синтетическая атмосфера на основе азота для приготовления которой не требуется генератор. Компоненты атмосферы азот N2 (≥80 %), метан или пропан иСО2 вводят после смешения непосредственно в цементационную печь.
В последние годы получил широкое применение процесс нитроцементации совместное насыщение поверхности стали углеродом и азотом. В этом случае к эндотермической (эндо-экзо-термической) атмосфере добавляют аммиак. Нередко аммиак добавляется в конце процесса для повышения прокаливаемости цементованного слоя.
Регулирование углеродного потенциала атмосферы.Под углеродным потенциалом атмосферы понимают ее науглероживающую способность, обеспечивающую определенную концентрацию углерода на поверхности цементованного слоя. Применяют методы прямого и косвенного измерения углеродного потенциала атмосферы. Прямой метод основан на определении изменения электросопротивления датчика — тонкой проволоки из технически чистого железа (фольги) в результате его науглероживания. При этом методе учитываются возможные колебания температуры, давления и состава контролируемого газа в печи. Недостатки метода — ограниченные пределы измерения углеродного потенциала (0,2—1,2%) и одноразовое действие датчика.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.