Цементация стали – подробно и в разных карбюризаторах Видео

Цементация стали – подробно и в разных карбюризаторах Видео

Как выбрать качественный карбюризатор древесноугольный для цементации деталей ООО Новохим

Как выбрать “правильный” карбюризатор?

Карбюризатор древесноугольный представляет собой частицы древесного угля в виде зерен, которые насыщены углеродом и покрыты пленкой из бария углекислого.
По ГОСТ 2407-83 карбюризатор древесноугольный должен соответствовать следующим показателям:

Где применять карбюризатор?

Древесноугольный карбюризатор применяется при химико-термической обработке стали, в процессе цементации деталей (насыщение углеродом). И имеет непосредственное влияние на показатели качества проведения данной операции. А именно:

  • на глубину насыщения деталей углеродом
  • оптимальное его насыщение до 0,9-1% в поверхностном слое металла
  • стойкость цементированного слоя
  • сопротивление к истиранию и многие другие результаты цементации.

Барий углекислый в составе карбюризатора обеспечивает образование газовой среды при цементации и является ускорителем всего процесса. А Кальций углекислый способствует устранению спекаемости частиц при термической обработке.

ВАЖНО! Основным фактором, который определяет качество твердого карбюризатора является сырье из которого он изготовлен .

Карбюризатор должен быть произведен из древесного угля ГОСТ 7657-84 марки А высшего сорта . Массовая доля нелетучего углерода в таком угле не менее 90%. Гранулометрический состав составляют зерна не более 5% менее 12мм и не более 5% зерна менее 25мм .

Такие размеры угля обеспечивают хорошую циркуляцию газов при цементации. Кроме того, для того чтобы получить такую фракцию угля необходимо взять товарный уголь, размер кусков которого более 25 мм и раздробить его механическим способом. Естественно при дроблении образуется отход около 30%, что конечно же удорожает качественный карбюризатор.

Заметьте, именно на этом этапе недобросовестные производители удешевляют свой продукт. Они производят карбюризатор из отсева древесного угля, который является по сути отходом производства.

Этот отсев представляет собой обугленные веточки, кусочки коры и т.д.. Это является нарушением стандартов нормативной документации ГОСТ 2407-83 . И, несомненно, в таком древесном угле будет содержаться менее 50% углерода. Но, зато примесей золы и летучих веществ, которые создадут неблагоприятную среду при цементации будет в избытке.

Сколько стоит карбюризатор ГОСТ?

Для просчета цены твердого карбюризатора , возьмем цену древесного угля ГОСТ 7657-84 марка А. После, учтем порядка 30% отходов при его дроблении, прибавим цену углекислых солей, все издержки производства. В итоге получим, что оптовая цена за 1кг карбюризатора ГОСТ на сегодняшний день должна быть не менее 23-24грн/кг при минимальной рентабельности производcтва.

Чем же грозит использование некачественного древесноугольного карбюризатора при цементации?

Во-первых, нарушением основных целей термической обработки. В результате не получим требуемую твердую закаленную поверхность металла.
Во-вторых, состав карбюризатора напрямую влияет на скорость и порядок насыщения углеродом стали. Использование”неправильного” карбюризатора может привести к образованию трещин при закалке и отслаиванию цементированного слоя в результате слишком быстрого насыщения углеродом поверхностного слоя металла. Глубина проникновения углерода также зависит от активности карбюризатора.

При закупке карбюризатора для своего производства снабженцу или собственнику следует произвести визуальную проверку продукта. Потому, что недобросовестные производители могут представлять свой товар, как произведенный по ГОСТ.

Некачественный карбюризатор более угловатый по форме и имеет белесый налет на поверхности. Качественный древесноугольный карбюризатор имеет зерна округлой формы без белесого налета, мышиного цвета.

Также качественный древесноугольный карбюризатор Вы сможете использовать 2-3 раза, а некачественный сгорает после одного цикла цементации. Потому что в нем просто нет достаточного количества углерода, как в продукте, который произведен в соответствии с ГОСТ из древесного угля марки А.

Качественный карбюризатор можно использовать вторично, добавив в него 15-30% свежего твердого карбюризатора.

Учитывая , что цементация твердым карбюризатором занимает достаточно долгое время от 8 часов. И, также, требует высоких затрат энергии для нагрева до 900-950 градусов Цельсия. То экономия на карбюризаторе может привести к выпуску бракованной продукции и гораздо более существенным затратам. Соответственно в выигрыше будут те предприятия, которые используют для цементации древесноугольный карбюризатор по ГОСТ 2407-83 из древесного угля марки А. Они получат и качественные долговечные цементированные поверхности металлов и дополнительные экономические выгоды.

Читайте также:  Нюансы гоночной анатомии чем раллийное авто отличается от серийной машины; PROMAN

Цементация стали

Цементация металла – это вид термической обработки металлов с использованием дополнительного химического воздействия. Атомарный углерод внедряется в поверхностный слой, тем самым его насыщая. Насыщение стали углеродом, приводит к упрочнению обогащенного слоя.

Процесс цементации

Целью цементация стали является повышение эксплуатационных характеристик детали. Они должны быть твердыми, износостойкими снаружи, но внутренняя структура должна оставаться достаточно вязкой.

Для достижения данных требований требуется высокая температура, среда, выделяющая свободный углерод. Процесс цементации применим к сталям с содержанием углерода не больше двух десятых долей процента.

Для науглероживания слоя наружной поверхности, детали нагревают с использованием печи до температуры в диапазоне 850С — 950С. При такой температуре происходит активизация выделения углерода, который начинает внедряться в межкристаллическое пространство решетки стали.

Цементация деталей достаточно продолжительный процесс. Скорость внедрения углерода составляет 0,1 мм в час. Не трудно подсчитать, что требуемый для длительной эксплуатации 1 мм можно получить за 10 часов.

Влияние на глубину слоя продолжительности цементации

На графике наглядно показано на сколько зависит продолжительность по времени от глубины наугрероживаемого слоя и температуры нагрева.

Технологически цементация сталей производится в различных средах, которые принято называть карбюризаторами. Среди них выделяют:

  • твердую среду;
  • жидкую среду;
  • газовую среду.

Поверхностный слой, получаемый цементацией

Стали под цементацию обычно берутся легированные или же с низким содержанием углерода: 12ХН3А,15, 18Х2Н4ВА, 20, 20Х и подобные им.

Способы цементации

Цементация получила широкое распространение при обработке зубчатых колес и других деталей, работающих при ударных нагрузках. Высокая твердость рабочих поверхностей обеспечивает продолжительный срок работы, а достаточно вязкая середина позволяет компенсировать ударные нагрузки.

Разработаны множество способов науглероживания. Чаще всего используются следующие:

  • в твердой среде;
  • в жидкости;
  • в газе;
  • в вакууме.

Как происходит процесс цементации с использованием твердой среды

В качестве твердого карбюризатора берется смесь древесного угля (береза, дуб) и соли угольной кислоты с кальцием и другими щелочными металлами. Количество древесного угля может достигать 90%. Для приготовления смеси компоненты дробятся для улучшения выхода углерода. Размер частиц не должен превышать 10 мм. Так же не должно быть микроскопических частив в виде пыли и крошек, поэтому смесь просеивается.

Цементация стали в твердой среде

Для получения готовой смеси пользуются двумя способами. Первый – соль с углем в сухом состоянии тщательно перемешивается. Второй способ – из соли получают раствор. Для этого ее разводят в воде, а после чего этим раствором обильно смачивают древесный уголь. Перед помещением в печь уголь сушат. Его влажность не должна превышать 7%. Получение карбюризатора последним способом более качественно.

Смесь насыпается в ящики. После чего в них помещают детали. Для исключения оттока газа, получаемого во время нагрева, ящики подвергаются герметизации. Плотно закрывающую крышку дополнительно замазывают шамотной глиной.

Ящики подбираются в зависимости от формы детали, их количества и объема засыпанной смеси. Обычно они бывают прямоугольными и круглыми. Материалом для изготовления ящиков может служить сталь как жаростойкая, так и низкоуглеродистая.

Технологический процесс цементации стали можно представить в следующем порядке:

  • Детали, предназначенные под цементацию, закладываются в металлические ящики, при этом равномерно пересыпаются угольным составом.
  • Ящики герметизируются и подаются в заранее нагретую печь.
  • Первоначально производится прогрев до температурных показаний порядка 700С — 800С.
  • Контроль прогреваемости производится визуально. Ящики и подовая плита имеют равномерный цвет без затемненных пятен.
  • Далее температуры в печи увеличивают до требующихся 850С 950С. В данном диапазоне происходит диффузия внедрения атомов углерода.
  • Длительность выдерживания деталей в печи напрямую зависит от требуемой толщины слоя.
Читайте также:  Резьба по дереву фрезером своими руками

Как происходит процесс цементации в газовой среде

Цементация стали в среде газов производится при массовом выпуске деталей. Глубина цементации не превышает 2-х мм. Используемые газы – естественные или искусственные газы, содержащие углерод. Обычно используется газ, получающийся при распаде нефтепродуктов.

Цементация стали в газовой среде

Его получают в большинстве случаев нагреванием керосина. Больше половины газа подвергают модификации, его крекируют.

Активный углерод при данном способе обработки получается при распаде, и формула имеет следующий вид:

Если пиролизный газ использовался без модифицированного, то в результате обогащенный слой металла будет недостаточным. К тому же пиролизный газ создает обильную сажу.

Печи для данного способа цементации должны быть герметичными. Обычно пользуются стационарными печами, но как вариант методическими.

Цементацию стали и технологический процесс можно представить в следующем порядке:

Подвергаемые цементации изделия помещаются в печь. Температура поднимается порядка 910С — 950С. Производится подача газа в печь. Выдержка в газовой среде определенное время.

Длительность термического воздействия составляет 15 часов при температуре в 920С с получаемым слоем 1,2 мм. Для ускорения производственного процесса температуру поднимают. Уже при 1000С получить такой же науглероженный слой возможно за 8 часов.

В последнее время широкое применение нашел способ проведения процесса в эндотермической среде. Во время активного науглероживания в газовой среде поддерживается значительный потенциал углерода за счет введения природного газа (пропана, бутана или метана). На этот период концентрация газ из нефтепродуктов устанавливается на уровне 1%.

Процесс проведения цементации в жидкой среде

Жидкая среда – это расплавленные соли. В качестве солей используются карбонаты металлов, правда, металлы должны быть щелочными с низкой температурой плавления. Температура проведения цементации при данном методе составляет 850С. Процесс происходит во время погружения деталей в ванну с расплавом и выдерживании их там.

Цементация стали в жидкой среде

Цементация в жидкой среде отличается не большим насыщенным слоем, который не превышает 0,5 мм. Соответственно времени занимает до 3 часов. Среди достоинств следует отметить: обработанные детали имеют незначительную деформацию, а также возможна закалка без промежуточного этапа.

Как происходит процесс цементации в вакууме

Недостаточное давление, создаваемое в печи, значительно сокращает время проведения обработки. Цементацию стали и технологический процесс можно представить в следующем порядке:

  • При данном методе детали помещаются в холодную печь.
  • После герметизации камеры нагрева в ней создается вакуум.
  • Затем производят нагрев до требуемой температуры.
  • Производится выдержка, которая занимает до часа по времени. За это время выравнивается температура и с поверхности нагретых деталей осыпаются загрязнения, мешающие науглероживанию.
  • Затем подается в камеру углеводородный газ под давлением. За счет чего происходит активная фаза обогащения поверхностного слоя.
  • На следующем этапе происходит диффузионное внедрение углерода. На этом этапе в камере опять создают вакуумическое давление.
  • За короткий промежуток времени не получается требуемого науглероженного слоя, поэтому процесс повторяют до тех пор, пока не получится требуемая глубина. Обычно результат получается за три стадии.
  • Охлаждение до температуры окружающей среды происходит в печи под действием инертных газов под разным давлением.

Печь для вакуумной цементации

Процесс полностью компьютеризирован. За подачей газа, температурой, давлением следит программа, отвечающая за весь технологический процесс. Среди достоинств следует отметить:

  • регулирование количества углерода;
  • отсутствие кислорода предотвращает образование окислов;
  • газ проникает даже в отверстия минимального диаметра;
  • чередование процессов происходит при равных условиях;
  • полная автоматизация; сокращенные сроки.

Процесс проведения цементации пастами

При производстве разовых работ рациональнее пользоваться пастами для проведения цементации. В составе пасты находятся: сажа с пылью древесного угля. Толщина слоя наносимой пасты должна быть восьмикратно увеличена для получения требуемого насыщенного слоя.

После нанесения состав просушивается. Для процесса цементации используются индукционные высокочастотные печи. Температура проведения процесса достигает 1050С.

Читайте также:  Led лампы для автомобиля характеристики, преимущества, применение

Как происходит процесс цементации в электролитическом растворе

Процесс во многом схож с гальваническим покрытием. В нагретый раствор электролита помещается заготовка. Подведенный ток вызывает получение активного углерода и способствует его проникновению в поверхность стальной заготовки.

Таким способом подвергают обработке детали, имеющие небольшой размер. Параметры для прохождения цементации: напряжение тока – 150-300В, температура 450-1050С.

Свойства металла после обработки

После проведения цементации твердость науглероженного слоя достигает: 58-61 HRC на легированных сталях и 60-64 HRC на низкоуглеродистых сталях. Длительное нахождение стали при высоких значениях температуры, вызывает изменение структуры металла.

Структура стали после цементации

Для исправления крупного зерна металла детали после цементации подвергаются повторному нагреву и закалке с последующим отпуском или нормализацией.

Закалка производится при температуре, не превышающей 900С. В металле происходит измельчение зерна за счет получения перлита и феррита.

Вместо закалки для легированных сталей производят нормализацию. После сквозного прогрева в середине детали образуется мартенсит. Нагрев детали зависит от марки стали, из которой она была изготовлена.

Режимы термической обработки стали после цементации

В качестве заключительной фазы проводят низкотемпературный отпуск, который позволяет устранить поверхностные напряжения и деформации, вызванные высокотемпературной обработкой.

Недостатки цементации

Как было выше сказано основным недостатком после цементации остается изменение структуры металла. В связи с этим требуется дополнительная обработка, что увеличивает время и так длительного процесса цементации.

Для проведения работ требуется обученный и высококвалифицированный персонал. Среди недостатков следует выделить необходимость подготовки карбюризатора.

В заключение стоит отметить, что цементация позволяет использовать, стали с низким содержанием углерода для изготовления ответственных деталей с длительным сроком эксплуатации, что значительно снижает конечную стоимость.

Для защиты поверхностей, не предназначенных под цементацию, пользуются пастами, намеднением или закладывают увеличенные допуски под обработку.

Что представляет собой газовый карбюризатор?

Химическая и термическая обработка металлов позволяет добиться требуемых характеристик прочности и твердости. На практике газовый карбюризатор представляет собой газ, который включает в себя соединения водорода и углерода. К примеру, природный метан СН4 является естественным карбюризатором. Газ может использоваться для цементации металлов. Ведь под воздействием высоких температур основной состав метановой смеси разлагается и освобождает атомарный углерод.

Разновидности газовых карбюризаторов

В качестве карбюризатора может использоваться природный газ, который на 97 % состоит из метана. При отсутствии естественных газовых карбюризаторов применяются жидкие, где присутствуют углеводороды в требуемой концентрации. Среди наиболее популярных жидких карбюризаторов следует выделить керосин. Жидкость добавляется непосредственно в печь. Под высокой температурой керосин преобразуется в карбюризатор газового типа.

На практике присутствие газового карбюризатора может стать причиной появления сажи и смолы. Проблема является актуальной при использовании жидких веществ, которые подвергаются углеводородному разложению. Отложения из сажи снижают эффективность цементации. Поэтому в современной промышленности большое распространение получили синтетические карбюризаторы. Среди наиболее популярных можно выделить синтин.

Синтетическая смесь отличается крайне высокой активностью во время цементации. Применение синтина позволяет практически полностью исключить образование сажи. При этом наилучший эффект проявляется с дополнительным использованием газовой смеси на основе 10 % природного газа и 90 % специального эндогаза или экзо-газа.

Применение газовой цементации на практике

Процедура цементации при помощи газа позволяет сократить время цикла обработки металлов. Применение данной технологии существенно снижает затраты и повышает качество структуры обрабатываемых материалов. Однако на практике карбюризаторы применяются не всегда. Ведь длительное температурное воздействие способствует увеличению зерна стали. Также не все стали одинаково хорошо переносят газовую цементацию. К примеру, металлы с высокой концентрацией легирующих частей уязвимы к появлению аустенита, который снижает прочность и твердость. Поэтому в современной промышленности используются комбинированные методы закалки.

Ссылка на основную публикацию
Цвета на ВАЗ 211421152113 по годам и номерам
Лада приора темно синяя; Защита имущества №, п/п Код ВАЗ Наименование Примерный вид Металлик Описание metalic metalic metalic metalic metalic...
Характеристики свечей зажигания, расшифровка маркировки
Маркировка свечей зажигания NGK Маркировка, наносимая на свечи зажигания NGK, содержит важную информацию об особенностях свечей, их свойствах и функциях....
Характерные неисправности системы кондиционирования — Abiznews
Не исправно» или «неисправно» как пишется Слитно или раздельно? Слитное написание слова «неисправно» Примеры предложений Раздельное написание слова «не исправно»...
Цвета Шкода Октавия чёрная, белая, синяя, красная и фото кузова
Шкода октавия а7 коричневая фото Друзья, главная цель этого первого поста в БЖ — показать цвет (Topaz, коричневый металлик) в...
Adblock detector