Цианирование (Нитроцементация)
Нитроцементация – это одновременное насыщение поверхности изделия N и С.Цель нитроцементации: повышение твердости и износостойкости поверхности. Температура нитроцементации 520 -950оС.
В зависимости от температуры различают:
Высокотемпературную -
Среднетемпературную -
Низкотемпературную цементацию
Температура нитроцементации влияет на состав нитроцементованого слоя.
Схема распределения элементов в слое в зависимости от температуры насыщения.
С повышением температуры, содержание N в слое падает, а содержание С до определенного момента увеличивается. Соответственно, для одновременного насыщения и N ,и С оптимальным является интервали820 – 860оС – среднетемпературная нитроцементация.
При более низких температурах протекает преимущественно азотирование -основной элемент N, при температурах, выше заданного интервала – основной насыщающий элемент С.
При нитроцементации после медленного охлаждения, слой состоит из карбонитридов на основе -фазы и -фазы, под которой находится зона П, переходящая в Ф-П зону.
После среднетемпературной нитроцементации обязательно проходит закалка. После закалки структура – М, под ней - М-Т зона. После закалки надо проводить низкий отпуск. Ц в этом случае растворят в себе N, соответственно, М также содержит N. Общая твердость слоя повышается. Кроме того, в присутствии N, диффузионная подвижность С растет. Процесс насыщения протекает интенсивней. Температура насыщения также ниже, чем при цементации, и ниже коробление и образование трещин. Содержание N в данном случае (при такой нитроцементации) не превышает 0,3%.
Высокотемпературная нитроцементация проводится при900 – 950оС. Основной насыщающий элемент С. Толщина слоя достигает 1 – 2 мм. Выигрыш в данном случае только во времени.
Низкотемпературная нитроцементация. Преимущественное насыщение N. Слой состоит из тонких прослоек + фазы на поверхности, под которыми располагается -твердый раствор N в Fe. Содержание С в таком случае минимально.
Такой способ насыщения - мягкое азотирование. Его температура 600 – 700оС. Для легированных сталей низкотемпературную нитроцементацию проводят в интервале Т =520 – 560оС. Выше нельзя, так как падает твердость, прочностные характеристики. Поверхностный слой содержит нитриды Fe и нитриды легирующих элементов. Для быстрорежущих сталей может быть получена твердость 4 – 8 ГПа.
Технологически нитроцементацию осуществляют газовым либо жидкостным методом. При газовой нитроцементации используют смесь науглероженного газа и аммиака; при жидкостном цианировании используют ванны, состоящие с расплавов цианистых солей KCN, NaCN, и нейтральных добавок (которые должны понижать температуру плавления). Насыщение в жидкой среде происходит быстрее, чем в газовой фазе.
Недостаток ванн: испарение и большой расход.
К насыщению неметаллическими элементами относится Силицирование.
Силицирование применяют для повышения жаростойкости и кислотостойкости. Также повышается твердость и износостойкость поверхности. Силицидный слой состоит из -твердой раствора Si и Fe. В некоторых случаях на поверхности пытаются получить Fe3Si. Под этим слоем повышенное содержание С, так кА в процессе диффундирования во внутрь Si оттесняет С из слоя. Кремнистый слой имеет повышенную коррозионною стойкость. Изделие проваривают в масле, после чего износостойкость повышается. Основное достоинство – жаростойкость стали. Она гарантирована до 800оС Чаще всего силицирует Mo или W.