ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР из "Поверхностное упрочнение деталей машин химико-термическими методами Издание 2" Цементация заключается в том, что поверхностные слои стальных деталей насыщаются углеродом. Процесс этот происходит при длительных нагревах изделий при температурах выше верхней критической точки Лсз. Цементация известна с давних времен. Проф. Н. П. Щапов и А. С. Маханек исследовали топоры, найденные при раскопках и относящиеся к ХП в. У топоров была обнаружена местная цементация лезвий, закаленных на троостосорбит. Различают два основных вида цементации цементацию твердым карбюризатором (смеси, содержащие углерод) и газовую (в газовых смесях, содержащих углерод). [c.6] По теоретической разработке процесса цементации и внедрению его в производство отечественная промышленность является ведущей. [c.6] Газовая цементация впервые была применена русским металлургом П. П. Аносовым в 1837 г. для получения из железа литой стали. За границей этот процесс появился значительно позже. [c.7] Минкевича и В. И. Просвирина [76, 79] доказали возможность цементации сталей газами, полученными в результате пиролиза керосина, солярового масла и светильного газа. В результате этих работ впервые была внедрена газовая цементация в печах непрерывного действия на автозаводе имени Лихачева (ЗИЛ) [3]. [c.7] Для газовой цементации применяются генераторный, светильный, пиролизный и другие газы, состоящ.ие из содержащих углерод соединений как предельных (С Н2 +2). так и непредельных (С Н2 ). [c.7] содержащие больщое количество непредельных углеводородов (С Н2 ), при нагреве отлагают на поверхности деталей большой слой твердого углерода (сажи), который обладает свойством спекаться и образовывать плотную коксовую корку, затрудняющую ведение процесса. [c.7] Эта реакция обратима при высокой температуре. Окись углерода диссоциирует по уравнению 2СО- Сц + СО2. Выделившийся активный (атомарный) углерод поглощается поверхиост-ными слоями стали. [c.8] При цементации в чистом древесном угле процесс насыщения стали углеродом идет медленно и поэтому к нему прибавляют ускорители (интенсификаторы). Наиболее распространенными ускорителями являются углекислые соли углекислый барий— ВаСОз, углекислый натрий Ма2СОз (сода) и др. [c.8] Вопрос о диффузии кислорода и химических реакциях- при цементации подробно рассматривается в гл. II, гае предлагается новое толкование химизма процесса. [c.9] Физическая сущность химико-термической обработки хорошо объясняется теорией, предложенной советским физиком Я. И. Френкелем [117]. Согласно этой теории, атом, находящийся в правильном (регулярном) положении в кристаллической решетке и имеющий большую энергию, может переходить в неправильное (иррегулярное) положение. В узле, 1 3 которого атом попал в неправильное (иррегулярное) положение, образуется так называемая атомная дыра . Вследствие теплового движения атомов в кристаллической решетке сплава возникает неоднородность состава и в некоторых микрообъемах сплава концентрация становится больше или меньше средней. Это явление называют флуктуацией . Флуктуации быстро изменяются. Если в одном месте возникает флуктуация обогащения каким-либо элементом, то в другом получается обедненпе. Это обогащение быстро исчезает в результате диффузии в соседние объемы с пониженной концентрацией. [c.9] Сторонниками теории реактивной диффузии являются М. Г. Окнов и Л. С. Мороз [86] и др., имеющие своих последователей. [c.10] Окнов и Л. С. Мороз [86]. исследовали природу фаз, образующихся при диффузии чистых элементов — молибдена, вольфрама, бериллия и кремния в армко-железо и электролитический никель. Рентгеновским анализом и исследованием структуры в случаях диффузии молибдена и вольфрама в железо было обнаружено химическое соединение этих элементов с железом в поверхностных слоях. Образование твердого раствора, по их мнению, является вторичным процессом. Сторонники теории чистой диффузии Д. А. Прокошкин [92], Ю. М, Лах-тин [68] и другие утверждают, что сначала образуется твердый раствор, т. е. происходит процесс постепенного насыщения элементов твердого раствора от нуля до максимальной растворимости. [c.10] После достижения максимальной растворимости образуется химическое соединение этот процесс является вторичным. М. Е. Блантер [8] считает, что общие соображения о наибольшей энергетической выгодности приводят к выводу о большей вероятности теории чистой диффузии. Вопрос остается нерешенным и в этом направлении требуются дальнейшие исследования. Автор считает более вероятным, что к процессам цементации и азотирования применима теория чистой диффузии. [c.10] Влияние элементов на диффузию углерода при цементации различно. Принято считать, что карбидообразующие элементы (хром, вольфрам, ванадий) увеличивают коэффициент диффузии, а никель, кобальт, кремний — уменьшают. Однако это влияние зависит от количества легирующих элементов и других причин. [c.10] Некоторые исследователи считают, что кобальт и никель даже увеличивают коэффициент диффузии. [c.10] Как уже указывалось, процесс цементации осуществляется в результате действия атомарного углерода. Атомарный углерод является продуктом распада газов окиси углерода и метана. Условия равновесия между сталью и газовой фазой (смесью газов) были предметом исследований ряда с авторов [118], [50]. [c.11] Вернуться к основной статье