Жидкостное цианирование

Процесс жидкостного высокотемпературного цианирования заключается в следующем. Изделия погружают в расплавленную соляную ванну, состоящую из смеси цианистых и нейтральных солей, выдерживают там некоторое время, а затем непосредственно из ванны закаливают в воде или масле. При цианировании атомы углерода и азота проникают в поверхностный слой изделия и образуют с железом карбиды и нитриды. Цианистые соли (NaCN, KCN, Ca(CN)2 и др.) имеют низкую температуру плавления (550-650°). При высоких температурах они разлагаются и испаряются.

Для повышения температуры плавления ванны и уменьшения испарения дорогостоящих цианистых солей к ним добавляют более дешевые и химически стойкие нейтральные соли: соду, поваренную соль, хлористый барии и др. Наиболее часто применяются цианистые ванны следующего состава: 20-30% (по весу) цианистого натрия, остальное - сода. В процессе работы содержание циана в соляной ванне уменьшается, или, как принято говорить, ванна истощается. Поэтому через определенные промежутки времени (1,5 - 2 часа) в ванну добавляют небольшие порции цианистой соли (по 3% от веса всей соли). При освежении ванны выделяется пена, которую нужно удалять. В процессе цианирования ванну следует периодически очищать, удаляя из нее все осадки. Для уменьшения летучести и окисляемости цианистых соединений поверхность ванны на время работы покрывают слоем угольного порошка или чешуйчатого графита.

Высокотемпературное жидкостное цианирование рекомендуется производить при температурах 800-820°. При более высоких температурах ванна сильно дымит, а цианистые соединения при этом улетучиваются. Длительность выдержки изделия в ванне зависит от глубины цианированного слоя, состава ванны и ее температуры. Чаще всего она колеблется в пределах от 10 до 60 мин. Например, при содержании в ванне 30% цианистых солей и температуре 820° слой глубиной 0,1 мм получается при выдержке 10 мин., а слой глубиной 0,2 мм - при выдержке 40 мин. Наиболее часто производят жидкостное цианирование на глубину 0,1 - 0,3 мм. По окончании цианирования изделия сразу же подвергают закалке. В зависимости от требуемой твердости поверхностного слоя и состава цианируемой стали закалка производится в воде или в минеральных маслах. Применять для закалки растительное масло нельзя, так как оно под влиянием продуктов цианистых солей омыливается и снижает эффект закалки. После закалки детали подвергают отпуску при температурах 180 - 200° в течение 30 мин. Твердость закаленного цианированного слоя Нr = 63 - 65. В зависимости от температуры процесса в цианированном слое содержится 0,4 - 0,7% углерода и 0,5 - 0,6% азота. Чем выше температура процесса, тем меньше в цианированном слое азота, так как нитриды железа обладают слабой устойчивостью и при высоких температурах распадаются, и больше углерода, потому что при высоких температурах образуется т-железо, которое хорошо растворяет углерод. Жидкостное цианирование имеет ряд важных преимуществ по сравнению с цементацией:

1) процесс протекает значительно быстрее;

2) термическая обработка производится сразу после окончания цианирования;

3) достигается более высокая поверхностная твердость.

К недостаткам жидкостного цианирования относятся дороговизна процесса вследствие большого расхода цианистых солей (в 2 раза дороже, чем цементация), а также сильная ядовитость цианистых солей. При жидкостном цианировании должны строго соблюдаться следующие основные правила техники безопасности:

1. Цианистые ванны должны иметь защитные кожухи и находиться в изолированных помещениях с сильной вытяжной вентиляцией.

2. Ни в коем случае нельзя вводить цианистые соли в ванны, содержащие соли-окислители (селитра, хромпик и др.), так как при этом неизбежен взрыв. По этой же причине нельзя переносить инструмент из цианистой ванны в селитровую, и наоборот.

3. Добавлять в цианистую ванну соли, а также загружать в нее детали и извлекать их оттуда можно только в резиновых перчатках и защитных очках во избежание серьезных отравлений.

4. Загружаемые в ванну изделия, инструменты и приспособления должны быть совершенно сухими, иначе может произойти взрыв от образования паров.

5. После закалки цианированные детали необходимо нейтрализовать и тщательно промыть. Нейтрализацию осуществляют в течение 5-10 мин. в воде с добавкой А 5% (по весу) железного купороса. Промывают изделия не менее 5 мин. в воде температурой не ниже 70°.

6. Нельзя выносить из цианистого отделения спецодежду и инструменты.

7. Категорически запрещается принимать пищу и курить в помещении, где происходит цианирование.

8. После окончания работ, а также перед обеденным перерывом необходимо тщательно вымыть руки.