Для повышения твердости, сопротивления абразивному износу и теплостойкости цементации (нитроцементации) иногда подвергают высокохромистые нержавеющие (типа Х13, Х17, IX17H2 и др.) и реже инструментальные (Р18, Р6М5 и др.) стали. При обработке этих сталей лучшие результаты обнаруживает газовая цементация, исключающая образование на поверхности оксидной пленки, которая затрудняет диффузию углерода и способствует получению неравномерной поверхностной твердости. Процесс ведут при температуре 950– 1050 °С, обеспечивающей достаточную толщину слоя при сравнительно небольшой продолжительности цементации. Перед цементацией изделия из высокохромистых сталей подвергаются обезжириванию и травлению для удаления оксидной пленки или в печь помещают хлористый алюминий (5 г на 10 л объема печи).
После цементации высокохромистые стали подвергаются термической обработке. Стали 20X13, 30X13, 40X13 и 95X18 для получения твердости 58–62 HRC рекомендуется закаливать в масле от температуры 880–950 °С. Возможна непосредственная закалка в масле из цементационной печи после подстуживания до 900— 950°С. После закалки рекомендуется обработка холодом и отпуск при 180 °С.
Сталь 14Х17Н2 после цементации подвергают закалке с 1000—1050 °С, обработке холодом при –70 °С с последующим отпуском при 160 °С. Обработка холодом необходима, так как в слое содержится до 45 % остаточного аустенита, снижающего твердость; после обработки холодом 64—65 HRC. После цементации изделия подвергаются шлифованию на толщину 0,1—0,2 мм, что обеспечивает высокую коррозионную стойкость цементованного слоя.
Для получения упрочненного слоя толщиной 0,2—0,4 мм и 58—60 HRC применяют нитроцементацию при 850 °С — 6—8 ч. Указанный режим нитроцементации для стали 14Х17Н2 обеспечивает наименьшее развитие зоны с низкой коррозионной стойкостью, которая удаляется шлифовкой.
При цементации низколегированных высокоуглеродистых сталей типа ХВГ; ШХ15 и др. образуются карбиды цементитного типа Ме3Св виде сетки и пластин. Наличие исходных карбидов в аустените (в процессе насыщения) способствует образованию глобулярных карбидов.
1.5.10 Цементация тугоплавких металлов
Тугоплавкие металлы Cr, W, Mo, Zr, Nb, Та, V и их сплавы иногда подвергают цементации с целью повышения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости поверхности. В результате цементации тугоплавких металлов на поверхности обра-, зуются карбидные слои типа МеС и Ме2С. Насыщение чаще проводят при, температуре 1200—1600 °С (W, Мо, V, Nb, Та) и 900—1000 °С (Ti, Zr). Продолжительность насыщения 2—8 ч. Толщина слоя на молибдене, вольфраме, ванадии, цирконии и титане составляет 20—60 мкм, а на ниобии и тантале 2—8 мкм. При толщине слоя более 50—60 мкм в слое образуются трещины, сколы и снижается прочность сцепления его с основным металлом. В карбидном слое возникают значительные (300—600 МПа) остаточные напряжения сжатия, а в сердцевине — растягивающие напряжения.
С повышением температуры цементации возрастает твердость карбидных слоев, уменьшается их плотность и сплошность, ухудшается прочность сцепления с основой и увеличивается хрупкость. Температура цементации, как правило, превышает температуру рекристаллизации, что ведет к снижению механических свойств обрабатываемых изделий.
В процессе цементации тугоплавких металлов происходит насыщение их нетолько углеродом, но и азотом, кислородом и другими элементами, имеющимися в реакционном пространстве. Это ухудшает механические свойства сердцевины у таких металлов, как титан, цирконий, ванадий, хром и др. Качественные слои на титане и цирконии без изменения свойств сердевины можно получить методом вакуумной цементации в засыпке из угля и графита и давлении 10 Па. Повышение давления приводит к увеличению пористости и хрупкости карбидных слоев.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.