Перспективы развития химико-термической обработки

В мировой практике химико-термическую обработку проводят в порошковых смесях с активаторами, в расплавах солей и в газовых смесях. Было показано, что в связи с применением активизаторов (например, BaCO₃, Ba(CH₃COO)₂ при цементации; NH₄Cl, NH₄I, NH₄F при алитировании, хромировании, титанировании) процесс диффузионного насыщения в порошковых смесях реализуется через газовую фазу подобно циркуляционному способу химико-термической обработки, но в затрудненных условиях, с нарушением экологии окружающей среды при изготовлении порошковых смесей и выделении избыточных газов из контейнеров при нагреве в печах до температуры диффузионного насыщения. Следовательно, порошковый способ химико-термической обработки сравнительно простой, но неперспективный. Также неперспективным является способ химико-термической обработки деталей машин и инструментов в активизированных расплавах солей. Опасен уже сам факт наличия в цехе «зеркала» расплавленной соли (возможен взрыв при попадании в ванну влаги), а также применение при цианировании сталей соляных ванн, содержащих ядовитые соли NaCN, KCN. Использование неядовитых солей не исключает наличия «зеркала» ванны в цехе.

На заводах широкое применение нашли газовые прямоточные способы азотирования, цементации и нитроцементации. Это более совершенные виды химико-термической обработки, но и они имеют существенные недостатки. Газовая цементация в проходных печах требует большого расхода природного газа, который после неполного сжигания в газогенераторах используется как балластный газоноситель небольшого количества углеводородов и аммиака. Кроме того, после цементации или нитроцементации необходима закалка и низкий отпуск для получения высокой твердости на поверхности деталей. При этом возможно коробление деталей, а значит, требуется шлифование поверхности со всеми предосторожностями от перегрева.

Прямоточное азотирование в диссоциированном аммиаке более удобный процесс повышения износостойкости поверхностей деталей. Азотирование проводят при температурах около 500 °C, при этом не требуется последующая термическая обработка деталей. Расход продуваемого через муфель печи аммиака значительный: в муфельных печах 50 г, в безмуфельных – до 250 г на 1 кг садки. Однако указанные способы газовой химико-термической обработки нарушают экологическую обстановку в цехе, требуют активной вентиляции, загрязняют атмосферу вокруг завода.

Таким образом, наиболее перспективными видами химико-термической обработки являются диффузионное насыщение различными элементами циркуляционным способом и ионное азотирование. Ионная цементация тоже прогрессивный, экологически чистый и производительный процесс, но коробление деталей при заключительной термической обработке ограничивает ее использование.

Кроме диффузионных способов получения защитных покрытий, с успехом применяют плазменно-дуговое напыление поверхности детали различными сплавами в вакуумных установках. Однако этот способ требует исключительной чистоты покрываемой поверхности и неприменим для получения покрытий во внутренних полостях деталей.