Цементация, нитроцементация, обезуглероживание, обезуглероженный слой

Цементация стали, разновидность химико-термической обработки, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя изделий из низкоуглеродистой стали (0,1—0,2% С) углеродом при нагреве в соответствующей среде.
Цель цементации — повышение твёрдости и износостойкости поверхности, что достигается обогащением поверхностного слоя углеродом (до 0,8—1,2%) и последующей закалкой с низким отпуском (при этом сердцевина изделия, не насыщаемая углеродом, сохраняет высокую вязкость).
Глубина цементованного слоя 0,5—1,5 мм (реже больше);
концентрация углерода в слое убывает от поверхности к сердцевине цементируемого изделия и последующая термическая обработка повышают предел выносливости металла и понижают чувствительность его к концентраторам напряжения.
Различают цементацию твёрдыми углеродсодержащими смесями (карбюризаторами) и газовую цементацию.
На заводах массового производства обычно применяют газовую цементацию, при которой легче регулируется концентрация углерода в слое, сокращается длительность процесса, обеспечивается возможность полной его механизации и автоматизации, упрощается последующая термическая обработка.

Цементуемые стали предназначены для деталей, находящихся под действием динамических нагрузок в условиях поверхностного износа, испытывающих значительные ударные нагрузки, имеющих большее сечение или сложную конфигурацию или подвергающихся действию больших знакопеременных напряжений.
Такие стали применяют также для крупных тяжело нагруженных деталей типа зубчатых колес, осей и др. Эти детали устойчивы к динамическим нагрузкам.

Нитроцементация сталей — процесс насыщения поверхности стали одновременно углеродом и азотом при 700—950 °C в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака.
Наиболее часто нитроцементация проводится при 850—870 °С.
После нитроцементации следует закалка в масло с повторного нагрева или непосредственно из нитроцементационной печи с температуры насыщения или небольшого подстуживания.
Для уменьшения деформации рекомендуется применять ступенчатую закалку с выдержкой в горячем масле 180—200 °С.

ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЕ - уменьшение содержания углерода в поверхностных слоях стальных и чугунных отливок при охлаждении в форме со средой, содержащей кислород. Углерод металла окисляется, образуя газообразные продукты. Особенно обезуглероживание подвержены отливки, получаемые по выплавляемым моделям, охлаждаемые вместе с формой. Обезуглероживание получается также при термической обработке отливок в средах, содержащих кислород и водород.

ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАЮЩИЙ ОТЖИГ ковкого чугуна осуществляют в руде, окалине, в специальных газовых средах. В поверхностном слое отливок значительная часть углерода выгорает, и образуется обезуглероженный слой. В сердцевине остается перлитная матрица. В тонкостенных отливках (до 9 мм) при обезуглероживающем отжиге преобладает процесс обезуглероживания, в отливках большей толщины - процессы обезуглероживания и графитизации в центральных зонах.

ВОЛОСОВИНА — дефект катаных или кованых металлических изделий (главным образом стальных) в виде тонких, четко очерченных трещинок, расположенных вдоль направления течения металла при деформации (вдоль волокна).