Температура и продолжительность цементации

Большое значение для результатов обработки имеет температура цементации. Известно, что а-железо растворяет ничтожное количество углерода. Поэтому, если проводить цементацию при температурах, лежащих ниже точки Ad (723°), то на поверхности изделия образуется лишь тонкая пленка цементита, и дальнейшее проникновение (диффузия; атомов углерода в глубь изделия будет затруднено. Чтобы железо поглощало углерод, нужно а-железо перевести в у-железо, которое способно растворить до 2% углерода. Таким образом, для цементации необходимо нагреть сталь до образования структуры аустенита. Практически цементацию производят при температурах 870 - 920°, т. е. Асз + (20±500). Нужно ли производить цементацию при более высоких температурах?

Для ускорения процесса это весьма желательно, так как по мере повышения температуры скорость проникновения углерода в сталь быстро возрастает. Однако слишком высокая температура цементации является нежелательной из - за быстрой порчи цементационных ящиков, а также ввиду роста зерен аустенита. Кроме того, при повышенной температуре цементации наблюдается более резкий переход от цементированного слоя к сердцевине. В последнее время всё же часто применяют более высокие температуры цементации (950 - 975°), при этом время цементации сокращается примерно на V3.

Такой режим обработки может быть особенно рекомендован при цементации изделий из углеродистой стали на небольшую глубину, так как указанные недостатки структуры здесь не так сильно проявляются и сравнительно легко устраняются последующей термической обработкой. Не следует изготовлять цементируемые изделия из кипящей стали ввиду повышенного содержания в ней кислорода. При цементации такой стали на поверхности часто получаются мягкие пятна. Продолжительность выдержки изделия при температуре цементации устанавливается в зависимости от требуемой глубины цементации. Время выдержки зависит также от температуры цементации и состава карбюризатора. Ориентировочно указана продолжительность выдержки в зависимости от глубины и температуры цементации при содержании в карбюризаторе 30% углекислого бария.

Охлаждение ящиков после окончания цементации целесообразнее, всего производить на воздухе. Более медленное охлаждение (с печью) удлиняет процесс и способствует образованию грубой цементной сетки в поверхностном слое.

Контроль процесса. Глубину цементированного слоя определяют следующим образом. Когда время выдержки изделия при температуре цементации заканчивается, один из свидетелей извлекают из ящика, закаливают в воде и разламывают ударом молотка. В изломе будут видны крупнозернистая сердцевина и тонкий наружный матовый ободок. По ширине этого ободка и судят о глубине цементации. Граница цементированного слоя выявится более резко, если торец свидетеля зачистить на наждачном круге и протравить кислотой. Для более точного контроля результатов цементации из образцов, заложенных в ящики вместе с изделиями, изготовляют микрошлифы и по ним определяют глубину и структуру цементированного слоя.