Нитроцементация стали

Этот вид химико-термической обработки деталей осуществляют в специальных печах, через которые пропускают газовую смесь, состоящую из науглероживающего газа (природного, пиролизного , светильного и др. газов, содержащих метан и окись углерода) и аммиака.

Нитроцементацию применяют для изделий сложной конфигурации из конструкционной углеродистой, низко- и среднелегированной стали при 800.. .825 °С с целью повышения твердости и износостойкости, а для инструмента из

быстрорежущей стали — при 540.. .560 °С с целью повышения режущих свойств и стойкости инструмента. После нитроцементации производят закалку и низкотемпературный отпуск.

Силицирование стали

Силицирование представляет собой процесс поверхностного насыщения стали кремнием, обеспечивающий повышение ее кис­лотоупорности, окалиностойкости и увеличение устойчивости против износа. Силицированию подвергают детали, применяе­мые в химической, бумажно-целлюлозной, нефтяной и других

отраслях промышленности (валики насосов, трубопроводы, де­тали теплообменников, клапаны, арматура и т. д.). Применяют твердое и газовое силицирование.

Твердое силицирование проводят в специальных металличе­ских ящиках, детали в которых пересыпают порошкообразной смесью, состоящей из ферросилиция, хлористого аммония и ней­тральных составляющих {шамот, песок). После герметизации ящики помещают в камерные печи, где нагревают до 1100... 1200°С в течение 2-24 ч в зависимости от размеров деталей и требуемой толщины упрочненного слоя. Хлористый аммоний диссоциирует с образованием хлористого водорода, который, взаимодействуя с кремнием ферросилиция, образует хлорид кремния:

NН₄С1 = NНз + НС1, 4НС1+Si = SiCl₄+2Н₂.

Газообразный хлорид кремния при взаимодействии с желе­зом детали выделяет атомарный кремний:

3SiСl₄ + 4Fе = 4FеС1з + 3Si_aт,

который адсорбируется поверхностью деталей, а затем диффундирует вглубь, образуя твердый раствор кремния в Fе_α. Тол­щина упрочненного слоя равна 0,2.. .0,9 мм, а твердость его не­большая (НУ 200...300).

Газовое силицирование проводят в герметически закрытых муфелях или печах с вращающимися ретортами. В реторту печи загружают детали и карбид кремния или ферросилиций, а при 950-1050^оС пропускают хлор или хлористый водород. При этом протекают те же химические реакции, что и при твердом силицировании. Продолжительность процесса 2-5 ч, толщина силицированного слоя 0,5...1,25 мм.

Борирование стали

Борирование представляет собой насыщение поверхностных слоев стальных изделий бором, благодаря чему обеспечивается высокая твердость, износостойкость и стойкость против корро­зии в различных средах.

Применяют твердое, жидкое, электролизное и газовое борирование.

Наибольшее распространение получило электролизное, жидкое и газовое борирование; осу­ществляемое при 850-950 °С в течение 6-8 ч.

Электролизное борирование изделий осуществляется при 900...950 °С в специальных печах при электролизе расплавленных солей, содержащих бор ( бура Na2B4O7 и др.). Стальные изделия, погружаемые в расплавленные соли, являются като­дом. В качестве анода применяют платиновую проволку диа­метром 1 мм, свернутую в кольцо вокруг изделий на расстоянии

1,0...1,5 см; Плотность тока 0,10...0,15 А/см² поверхности изделия.

При расплавлении и электролизе бура диссоциирует по ре­акциям

Nа₂В₄0₇=Nа₂0+2В₂0з и Nа₂В₄O₇ == 2Nа + В₄O₇.

При этом натрий выделяется на катоде, а В₄0₇—на аноде. Кроме того, на аноде происходит разряжение анионов В₄О₇ с выделением кислорода и борного ангидрида:

2В₄0₇ == 4В₂Оз+0₂.

Металлический натрий восстанавливает окисел бора до ме­таллического бора:

6Nа +В₂0з == ЗNа₂О + В₂.

Полученный активный бор адсорбируется поверхностью стального изделия, а затем диффундирует вглубь, образуя бориды железа FеВ и Fе₂В и твердый раствор бора в Fе_α. Толщина упрочненного слоя зависит от температуры и продолжительно­сти процесса и составляет 0,10.. .0,30 мм..