трации углерода в цементированном слое (обычно 0,8 % С) чаще используют эндотермическую контролируемую атмосферу, в которую Добавляют природный газ (92-95 % эндогаза и 5-8 % природного Газа). Однако на ряде отечественных предприятий применяется газовая Цементация неразбавленным природным газом. Для этой цели прнменя-toTCH вертикальные печи типа Ц (Ц-25, Ц-105 и др.), оборудованные до-лолиительными приборами для регулирования и контроля технологических параметров. При газовой цементации средства защиты поверхности деталей, применяемые при цементации в твердом карбюризаторе, являются неэффективными - через защитный слой (в том числе и омедненный) проникает активный углерод. В последнее время разработана И внедрена антицементационная паста для местной защиты деталей (от насыщения углеродом и азотом при химико-термической обработке в газовых средах.

I Пасту наносят на зачищаемую поверхность детали методом окунания, мягкой кистью или пульверизатором. Толщина покрытия 0,3- р,5 мм. После закалки деталей паста полностью остается на деталях, не вагрязняя закалочное масло. В соответствии с технологией паста легко удаляется на операции промывки. Процесс нанесения пасты состоит из двух операций и длится недолго. Трудоемкость нового процесса меньше, чем при омеднении, прн этом не требуется нейтрализация сточных вод. Экономия на 1 м покрытия составляет 6-7 руб.

Состав защитной пасты, %:

Окись бора .........

Карбид креииия

Эпоксидная смола .......

Канифоль..................

Разбавитель - толуол ......

............. 35

............. 15

............ 1

....... ..... Остальное

............ Вводится

в соотношении 1 з 1

В табл. 65-68 приведены сведения, необходимые для выполнения Процессов газовой цементации.

Цементация может производиться при помощи специальных паст путем обмазки мест, подлежащих цементации. В табл. 69 приведево Йва состава цементационных паст. Все составляющие части необходимо превратить в порошок, затем перемешать я развести разжижителями. Для получения цементированного слоя глубиной 1,0-1,5 мм на поверхность изделия наносят кистью пасту толщиной в 3-,4 мм; пасту можно также наносить окунанием детали. После затвердевания пасты изделия упаковывают в ящики, закрывают крышками и тщательно обмазывают смесью огнеупорной глины с песком. Цементация осуществляется при 880-920 °С.

Виды брака при цементации и способы его устранения даны. 6 габл. 70.

16. Азотирование

Для упрочнения стальных и чугунных изделий - повышения предела усталости и износостойкости, - а также повышения коррозноиной стойкости применяют азотирование в электрических печах.

Азотирование является процессом М1огоцелевого назначения, с помощью которого упрочняются стальные изделия, изготовленные из. конструкционных, инструментальных, коррозионностойких и жаропрочных сталей и сплавов. Получающиеся при азотировании слои, состоящие из тшерхностной иитридной зоны и диффузионного под-190

слоя, так называемой зоны внутреннего азотирования, обеспечивают широкий диапазон физико-механических свойств азотированных нз-деЛий. Следует помнить, что увеличение твердости азотированного слоя ие всегда влечет за собой повышение износостойкости. Например, азотированный слой на углеродистых марках стали имеет относительно низкую твердость, но обладает повышенной износостойкостью.

Азотирование производится н широком интервале температур и в различных насыщающих средах. Азотирование ниже бОО°С принято называть низкотемпературным азотированием, выше - высокотемпературным.

Прк низкотемпературном азотировании стали в различных насыщающих средах - в аммиаке, смеси аммиака и азота, аммиака и науглероживающих газов (природного газа, пропана, эндогаза, экзо-газа к др.)-имеет место преимущественная диффузия азота. При высокотемпературном азотировании в качестве насыщающей среды используется только смесь азота и аммиака. Наибольшее распространение в промышленности получил процесс газового азотирования в атмосфере частично диссоциированного аммиака.

Интенсификацию процесса азотирования можно достигнуть повышением температуры процесса, регулированием активности иасыиаю-щей атмосферы и применением электростатических полей и разрядов.

Долгое время считали, что высокая активность аммиака при азотировании определяется образующимся атомарным азотом при его диссоциации. Однако, как показали исследования, диссоциация аммиака является ионным процессом, сопровождающимся образованием в рабочем пространстве печи отрицательных ионов. Применение электростатических полей, искрового или тлеющего разряда н других стимуляторов интенсифицирует процесс азотарования.

Промышленностью серийно выпускаются шахтные электропечи, двухстендовые электропечи с передвижной камерой типа СНА, а также вакуумные печи для ионного азотирования.

Предварительно перед азоггированием производится подготовитель, ная -термическая обработка стали (для сердцевины). Температура отпуска прн этом должна быть иа 30-50°С выше температуры последующего азоггирования. В табл. 71 приведены режимы подготовительной термической обработки.

Азотирование производится в смеси аммиака и азота. Так как теплота испарения аммиака весьма значительная, баллошл во избежание падения в них давления следует в процессе азотирования подогревать в специальных ваннах; более безопасно для этого использовать испарители от установки ДА-60. К работе с газовыми баллонами допуска1й(Ш1 лица, прошедшие специальный инструктаж. кэт

Аммиак, поставляаиый в баллонах, обычно содержит в своем составе механические примеси н масло. Очистка аммиака от механических примесей н тяжелых фракций масла производится металлокерамиче-скимн фильтрами, устанавливаемыми на пути движения жидкого аммиака из баллонов в испаритель. Часть паров масла уходит из испарителя вместе с газообразным аммиаком. Для очистки аммиака от легких фракций асла за испарителем устанавливается маслоотделитель - герметичный сварной сосуд с водоохлаждаемыми стеикамн, в который газ вводится через сопло. Масло конденсируется и стекает в маслосборник. Если аммиак имеет большую влажность, его необходимо предварительно осушить. Осушитель представляет собой герметичный бак, заполненный активным поглотителем влаги (силикагель, каустическая азда и др.), через который снизу вверх подходит газ. Периодически производят регенерацию поглотителя, пропуская через него горячий

71. Режимы термической обработки перед азотированием

Марка стали

38Х2МЮА

ЗОХЗМФ

40ХН2МА

30ХН2МА

30ХН2МФА

18Х2Н4МА

12X13

20X13

11Х11Н2В2МФ

10Х11Н20ТЗР 45Х14Н14В2М

Закалка, С

Отпуск, С

940 nt 10 в масле или теплой воде 880*: 10 в масле

850ntl0

850±10

900±10 ,

850-870 в масле или на воздухе

1000-1050 в масле

1000-1050 в масле

1000-1020 в масле или иа воздухе

1000±10 в масле

Нормализация 3-5 ч на воздухе

600-670 в масле или воде

580-620 на воздухе

580-600 на воздухе

540-560 на воздухе

580-650 на воздухе

530-550 на воздухе

680-780 в масле

600-700 в масле или в воде

660-710 на воздухе

750 иа воздухе

Твердость НВ

302-341 285-321 302-341

302-341

302-341

302-341

302-341

179-241

241 ..341

269-321

302-388 179 - 269

воздух. Поэтому для непрерывно работающих печей целесообразно устанавливать два осушителя - на прямой и запасной линиях.

Очищенный и осущенный газообразный аммиак следует подавать в печь под постоянным избыточным давлением, но перед этим он посту, пает на газовый щит с ручным или автоматическим регулированием степени диссоциации.

Газовые щиты с ручным контролем и регулированием входят в комплект поставки выпускаемых промышленностью печей.

Для получения заданной глубины слоя в наименьшее время для каждой температуры процесса и для каждой марки стали существует оптимальная степень диссоциации аммиака. Увеличение подачи аммиака (уменьшение продолжительности- пребывания аммиака в печи) уменьшает степень его диссоциации и наоборот.

Периодический контроль и регулирование степени диссоциации аммиака при помощи ручных диссоциометров и вентилей требует ЗШМётельного отношения и точного соблюдения заданного технологически режима в течение длительного процесса азотирования. Следствием несоблюдения степени диссоциации может явиться брак изделий. Поэтому очень важное значение имеет непрерывный автоматический контроль и регулирование степени диссоциации в ходе технологического процесса.

В настоящее время разработано несколько схем автоматического контроля и регулирования степени диссоциации аммиака в печах газового азотирования. Принцип автоматического поддержания заданной степени диссоциации изменением расхода принят но всех схемах щитов. Отличаются эти схемы способом контроля степени диссоциации отходящего от печи газа.

Для повышения качества азотирования (уменьшения вредного воздействия водорода), снижения издержек производства и уменьшения взрывоопасности целесообразно применять азотирование в разбавленном аммиаке.

Возможны следующие способы разбавления аммиака. , 1. Использование частично диссоциированного аммиака на выходе из печи. Доказано, что азотирующая способность смеси сохраняете* при температуре азотирования, если степень диссоциации аммиака не превышает 60 %. Этот способ наиболее простой и дешевый..

2. Разбавление аммиака молекулярным азотом (азотным газом), Термодинамические расчеты и опыт заводов показали, что целесообразно произюдить азотирование в смеси, содержащей 20-25% аммиака и 75-80% азота.

При небольшом расходе азота можно использовать баллоны с техническим азотом, при большей потребности в азоте целесообразно применять азотную контролируемую атмосферу (азот + 5 % водорода), изготовляемую при сжигании аммиака в смеси с воздухом, или азот, получаемый на заводских кислородных станциях.

Для большей эффективности работы участков для газового азотирования целесообразно значительно сократить продолжительность охлаждения изделий. В двухстендовых с передвижной камерой и колпа-ковых печах ускоренное охлаждение достигается тем, что по окончании выдержки при заданной температуре колпак (камера) перемещаетси на другой стенд, а изделия охлаждаются в муфеле.

При использовании малых и средних шахтных муфельных печей (диаметр до 1 м, глубина до 1,5 м) целесообразно предусмотреть охладительный колодец, расположенный вблизи печи. По окончании цикла нагрева и выдержки муфель с изделиями помещают в охладительный колодец, а подготовленный второй муфель устанавливают в шахту печи, не давая ей остыть. Изделия охлаждаются при непрерывной подаче аммиака и постоянно работающем вентиляторе. При применении крупных Шахтных муфельных печей (аз стационарным муфелем) ускоренное охлаждение можно обеспечить пбсредством непрерывной подачи охлаждающего воздуха в пространство между муфелем и шахтой. В безмуфельных печах скорость охлаждения можно увеличить, пропуская циркулирующий в печи газ.(или часть его) через холодильник.

При азотировании нержавеющизг сталей с высоким содержанием хрома возникает необходимость депассивации плотной окисной пленки, которая препятствует проникновению азота в сталь, значительно удли* няя цикл азотирования, что может явиться причиной пониженной твердости, недостаточной глубины и пятнистости азотированного слоя. Поэтому при азотировании изделий из нержавеющих и жаропрочных сталей на дно муфеля помещают смесь просушенного хлористого аммония (100-150 г на 1 м муфеля) с предварительно прокаленным песком, который добавляется для замедления процесса выноса хлористого аммЬ*< ния. При азотировании с хлористым аммонием необходимо npHMfelfb сетчатые поддоны или корзины.

Процесс жидкого азотирования заключается н диффузионном насыщении поверхности изделий одновременно азотом и углеродом в температурном интервале 560-580 °С в солевых расплавах. Азотирование в жидких Средах позволяет получать высокую скорость нагрева, уменьшать деформацию изделий и достигать высокого качества слоя азотирования. Однако токсичность метода, обусловливаемая применением цианистых солей, препятствует широкому использованию н промышленности. Газовое азотирование в тлеющем разряде (ионное азотирование); в настоящее нремя наиболее распространенный и перспективный метод азотирования.

Ионное азотирование по сравнению с печным имеет следующие преимущества:

1) ускорение процесса в 1,5-2 раза;

72. Средняя скорость азотирования а зависимости от температуры процесса и глубины слоя

73. Рекомендуемые режимы прочностного азотиррвания коиструкциоиныи и нержавеющих марок сталк

75. Режимы антикоррозионного азотирования стали

* Среднеуглеродистые стали перед азотированием обычно подвергают улучшению, поэтому температура азотирования ие должна превышать 650 °С.

* При повышении температуры время выдержки уменьшают. *** Для получения вязкого азотированного слоя желательно быстрое охлаждение.

* * Температура окончательного нагрева совпадает с температурой закалки стали. Азотирование происходит во время нагрева под закалку в процессе выдержки.