Слайд 2
ХТО — это процесс поверхностного насыщения стали каким-либо элементом (углеродом, азотом или тем
и другим одновременно, а также хромом, кремнием, бором и др. путем диффузии элемента из внешней среды при относительно высокой температуре).
ХТО обычно преследует две основные цели:
1)получение более твердой, износоустойчивой поверхности;
2)получение поверхности, которая была бы устойчива против коррозии.
Наиболее распространенные виды химико-термической обработки стали — цементация, азотирование и цианирование
![ХТО — это процесс поверхностного насыщения стали каким-либо элементом (углеродом, азотом или тем](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/125310/slide-1.jpg)
Слайд 3
Наиболее распространенные виды химико-термической обработки стали — цементация, азотирование и цианирование.
![Наиболее распространенные виды химико-термической обработки стали — цементация, азотирование и цианирование.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/125310/slide-2.jpg)
Слайд 4
Некоторые методы упрочения поверхности металлических изделий приведены на рис.
I— индукционная закалка, II
— цианирование, III — нитроцементация,
IV — газовая цементация, V — цементация, VI — цементация в твердом карбюризаторе, VII — азотирование, VIII —диффузное хромирование
![Некоторые методы упрочения поверхности металлических изделий приведены на рис. I— индукционная закалка, II](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/125310/slide-3.jpg)
Слайд 5
Цементация — процесс заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагреве
в соответствующей среде.
Цель цементации — обогащение поверхностного слоя деталей машин углеродом до концентрации 0,8—1,1% и получение после закалки высокой твердости при сохранении пластичной сердцевины.
Цементации подвергаются детали, изготовленные из низкоуглеродистых сталей (0,1—0,2% С) марок 15, 20 или легированных низкоуглеродистых сталей марок 20Г, 20Х, 20ХФ, 12ХНЗА, 20Х2Н4А, 18ХГТ, 18Х2Н4ВА, 20ХГНР и др.
![Цементация — процесс заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагреве](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/125310/slide-4.jpg)
Слайд 6
Цементация может проводиться в твердых, газообразных и жидких углеродсодержащих средах, которые называются карбюризаторами.
Цементация
в твердом карбюризаторе. Наиболее старым способом является цементация в твердой среде (в твердом карбюризаторе). При этом способе цементации карбюризатором служит смесь древесного угля и углекислых солей (углекислого бария — ВаСО3, углекислого натрия (соды) — Na2CО3 и др.). Углекислые соли добавляются к древесному углю в количестве 10—40%. В практике цементации применяют различные составы карбюризаторов.
![Цементация может проводиться в твердых, газообразных и жидких углеродсодержащих средах, которые называются карбюризаторами.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/125310/slide-5.jpg)
Слайд 7
Для цементации в твердом карбюризаторе детали помещают в цементационный (стальной) ящик и засыпают
карбюризатором. Упаковка деталей в ящик с карбюризатором должна производиться таким образом, чтобы детали со всех сторон были окружены карбюризатором и не соприкасались друг с другом, со стенками и дном ящика. Ящик закрывают крышкой и замазывают огнеупорной глиной. Через отверстия в крышке в ящик вставляют стержни из такой же низкоуглеродистой стали, из которой изготовлены цементуемые детали. Эти стержни называются «свидетелями» и служат они для контроля цементации. Ящик с упакованными в нем в карбюризаторе деталями помещают в печь и нагревают до 900—950° С.
![Для цементации в твердом карбюризаторе детали помещают в цементационный (стальной) ящик и засыпают](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/125310/slide-6.jpg)
Слайд 8
При нагреве протекают следующие процессы. Углерод угля соединяется с кислородом воздуха, находящимся в
ящике, и образуется окись углерода (СО). Этот процесс можно представить следующей реакцией:
2С + O2 = 2СО
Окись углерода разлагается на углекислый газ (С02) и углерод, образующийся в виде атомов (атомарный углерод):
2СО-С02 + С
Атомарный углерод проникает (диффундирует) в поверхностный слой детали. Так как детали нагреты до 900—950° С, т. е. выше верхней критической точки Ас3у и в стали при такой температуре образуется 7-железо, углерод, проникая в сталь, растворяется в v-железе с образованием аустенита:
3Fe... + C = Fe3C.
![При нагреве протекают следующие процессы. Углерод угля соединяется с кислородом воздуха, находящимся в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/125310/slide-7.jpg)
Слайд 9
Азотирование — это технологический процесс химико-термической обработки, при которой поверхность различных металлов или сплавов
насыщают азотом в специальной азотирующей среде. Поверхностный слой изделия, насыщенный азотом, имеет в своём составе растворённые нитриды и приобретает повышенную коррозионную стойкость и высочайшую микротвёрдость. По микротвёрдости азотирование уступает только борированию, в то же время превосходя цементацию и нитроцементацию (незначительно).
![Азотирование — это технологический процесс химико-термической обработки, при которой поверхность различных металлов или](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/125310/slide-8.jpg)
Слайд 10
Металлы и сплавы, подвергаемые азотированию
Стали углеродистые и легированные, конструкционные и инструментальные.
Высокохромистые чугуны, высокохромистые
износоустойчивые сплавы, хром.
Титан и титановые сплавы.
Бериллий.
Вольфрам.
Ниобиевые сплавы.
Порошковые материалы.
![Металлы и сплавы, подвергаемые азотированию Стали углеродистые и легированные, конструкционные и инструментальные. Высокохромистые](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/125310/slide-9.jpg)
Слайд 11
Назначение азотирования
Упрочнение поверхности
Защита от коррозии
Повышение усталостной прочности
В зависимости от назначения используемые технологические процессы
азотирования могут существенно отличаться.
![Назначение азотирования Упрочнение поверхности Защита от коррозии Повышение усталостной прочности В зависимости от](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/125310/slide-10.jpg)
Слайд 12
Основные процессы азотирования
Газовое азотирование
Насыщение поверхности металла производится при температурах от 400 (для некоторых
сталей) до 1200 (аустенитные стали и тугоплавкие металлы) градусов Цельсия. Средой для насыщения является диссоциированный аммиак. Для управления структурой и механическими свойствами слоя при газовом азотировании сталей применяют:
двух-, трёхступенчатые температурные режимы насыщения;
разбавление диссоциированного аммиака:
воздухом,
реже водородом.
Контрольными параметрами процесса являются:
степень диссоциации аммиака
расход аммиака
температура
расходы дополнительных технологических газов (если применяются).
![Основные процессы азотирования Газовое азотирование Насыщение поверхности металла производится при температурах от 400](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/125310/slide-11.jpg)
Слайд 13
Каталитическое газовое азотирование
Это последняя модификация технологии газового азотирования. Средой для насыщения является аммиак,
диссоциированный при температуре 400—600 градусов Цельсия на катализаторе в рабочем пространстве печи. Для управления структурой и механическими свойствами слоя при каталитическом газовом азотировании сталей применяют изменение.
![Каталитическое газовое азотирование Это последняя модификация технологии газового азотирования. Средой для насыщения является](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/125310/slide-12.jpg)
Слайд 14
Ионно-плазменное азотирование
Технология насыщения металлических изделий в азотсодержащем вакууме (примерно 0,01 атм.), в котором
возбуждается тлеющий электрический разряд. Анодом служат стенки камеры нагрева, а катодом — обрабатываемые изделия. Для управления структурой слоя и механическими свойствами слоя применяют (в разные стадии процесса):
изменение плотности тока
изменение расхода азота
изменение степени разряжения
добавки к азоту особочистых технологических газов:
водорода
аргона
метана
кислорода.
![Ионно-плазменное азотирование Технология насыщения металлических изделий в азотсодержащем вакууме (примерно 0,01 атм.), в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/125310/slide-13.jpg)
Слайд 15
Оборудование для азотирования
Для проведения газового азотирования используются преимущественно шахтные, ретортные и камерные печи.
Для подготовки аммиака перед подачей в печь используется диссоциатор.
Для проведения каталитического газового азотирования используются преимущественно шахтные, ретортные и камерные печи, оснащенные встроенными катализаторами и кислородными зондами для определения насыщающей способности атмосферы.
Для проведения процессов ионно-плазменного азотирования применяются специализированные установки, в которых происходит нагрев изделий за счёт катодной бомбардировки и, собственно, насыщение.
Для азотирования из растворов электролитов применяются установки для электрохимико-термической обработки.
![Оборудование для азотирования Для проведения газового азотирования используются преимущественно шахтные, ретортные и камерные](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/125310/slide-14.jpg)