Цементация стали

Цементацией называется процесс насыщения поверхности стальных изделий углеродом. Цементации подвергают изделия, которые в основном работают на износ, но в то же время испытывают в процессе работы сотрясения и удары. Такие изделия должны иметь твердую закаленную поверхность, хорошо сопротивляющуюся истиранию, и вязкую сердцевину, способную выдерживать сотрясения и удары. Из какой же стали следует изготовлять указанные изделия? Если их изготовить из стали с высоким содержанием углерода, то после термической обработки поверхность изделия будет твердой и износоустойчивой, но сердцевина будет твердой и хрупкой. В результате ударных нагрузок такое изделие может разрушиться. Если изделие выполнить из малоуглеродистой стали, то оно будет мягким и вязким, выдержит сотрясения и удары, но зато мягкая поверхность его будет быстро изнашиваться при истирании.

Желательную комбинацию свойств можно получить в том случае, если изделие изготовить из малоуглеродистой стали, а затем подвергнуть его цементации. В результате цементации в поверхностном слое будет высокоуглеродистая сталь, а ядро изделия будет состоять из малоуглеродистой стали. После закалки такого изделия поверхность его будет твердой, а сердцевина останется мягкой и вязкой, так как малоуглеродистая сталь не закаливается.

Цементации обычно подвергают стали, содержащие 0,12 - 0,25% углерода. Для сильно нагруженных изделий применяют стали, содержащие специальные элементы: хром, никель и др. В результате цементации содержание углерода в поверхностном слое металла увеличивается до 0,9 - 1,0%. Более высокое содержание углерода нежелательно, так как при этом вокруг зерен перлита образуется хрупкая сетка цементита - поверхностный слой стали становится очень хрупким и может крошиться. Чаще всего цементацию производят на глубину 0,5 - 2 мм. При цементации изделие нагревают до температуры несколько выше критической температуры Асз и длительное время выдерживают в среде, которая содержит значительное количество углерода и способна легко его отдавать. Такие среды называют карбюризаторами. В зависимости от вида карбюризатора различают твердую и газовую цементации.