RU2728479C1 - Способ ресурсосберегающей ступенчатой цементации стали - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно к процессам цементации, и может быть использовано в машиностроении, автотракторостроении и других отраслях промышленности для поверхностного упрочнения деталей машин, изготовленных из низкоуглеродистых конструкционных сталей. Техническим результатом изобретения является сокращение продолжительности технологического процесса цементации, получение насыщенного слоя с высокой твёрдостью после закалки и низкого отпуска, стабильной оптимальной структурой поверхностного слоя, оптимального распределения твёрдости по глубине упрочненного слоя. Для достижения технического результата осуществляют двухступенчатый режим обработки, проводимый в среде углеродсодержащих газов. Первая ступень включает нагрев до температуры выше точки Ac(например, 920-940°C) для перевода стали в аустенитное состояние, выдержку при этой температуре в течение 1,0-2,5 часов. На второй ступени диффузионного насыщения производится подстуживание с температуры выше точки Acдо выбранного значения температуры из диапазона 680-570°C и выдержка при данной температуре в течение 1,5-2,5 часов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к химико-термической обработке стальных деталей, а именно к процессам цементации. Способ включает нагрев до температуры выше Ac₃ (например, 920-940°C) для перевода стали в аустенитное состояние, выдержку при этой температуре в течение 1,0-2,5 часов, подстуживание до значения температуры, принятого из диапазона 680-570°C, и выдержку при данной температуре в течение 1,5-2,5 часов. Изобретение может быть использовано в машиностроении, автотракторостроении и других отраслях промышленности для поверхностного упрочнения деталей машин, изготовленных из низкоуглеродистых легированных и нелегированных сталей.

Техническим результатом изобретения является получение на стальных деталях поверхностного слоя, обладающего высокой твердостью и износостойкостью (после закалки), сокращение времени диффузионного насыщения, улучшение качества цементованного слоя и переходной зоны, создание благоприятного распределения твердости по глубине слоя с низким градиентом изменения твердости упрочненного слоя, способствующего повышению предела усталости материала, в частности, для тяжелонагруженных деталей.

Известен способ цементации при изотермической выдержке при температуре выше Ac₃ (920-940°C) [1, стр. 340, 356-360]. Данный способ заключается в изотермической выдержке в контролируемой атмосфере эндогаза, скорость насыщения углеродом составляет при этом 0,1-0,15 мм/ч. Насыщение со скоростью 0,15-0,25 мм/ч также может производиться в среде, неконтролируемой по углеродному потенциалу, получаемой при капельной подаче жидких карбюризаторов. Недостатками способа являются длительное время выдержки, определяемое из расчета 0,15 мм/ч - при глубине слоя до 1 мм, и 0,1 мм/ч - при глубине слоя более 1 мм. Продолжительность процесса цементации может составлять 8-10 часов и более в зависимости от требуемой глубины слоя. Также возможны проявления нестабильности качества получаемого слоя и разброс его параметров, не всегда обеспечивается требуемое распределение твердости по глубине слоя.

Другой способ поверхностного упрочнения [2] включает проведение не менее трех циклов, состоящих из нагрева до температуры выше Ac₃ и охлаждения до температуры ниже Ar₁. Нагрев и охлаждение производятся в твердом карбюризаторе. Нагрев осуществляются пачками импульсов электромагнитного излучения до температуры (1220±10) К, охлаждение проводят до температуры (910±10) К. Скорость нагрева и охлаждения составляет более 1 К/с. Выдержка при экстремальных температурах каждого цикла составляет до двух минут.

К недостаткам данного способа следует отнести необходимость применения специального оборудования, реализующего нагрев пачками электромагнитных импульсов, необходимость использования сложной управляющей аппаратуры для реализации технологического процесса по данному способу-аналогу.

Одним из способов цементации, в котором предусматривается выдержка в области температур полиморфного превращения при охлаждении, является способ ступенчатой изотермической цементации стали [3]. Он включает в себя нагрев до температуры выше Ac₃, выдержку при данной температуре, охлаждение до температуры, близкой к Ar₃. При данном способе цементации осуществляются нагрев и выдержка в печи при температуре 920-940°C в течение двух часов, затем производится подстуживание до температуры (727+10)°C и выдержке при данной температуре не менее двух часов.

К недостаткам данного способа следует отнести необходимость реконструкции оборудования для возможности реализации ступенчатого режима цементации.

Основной целью изобретения является сокращение продолжительности технологического процесса цементации за счет использования явления ускорения диффузии при полиморфном превращении в стали, упрощение процесса управления технологическим процессом с возможностью использования имеющегося оборудования без его существенной модернизации, получение качественного цементационного слоя с высокими стабильными прочностными характеристиками, а также являющегося альтернативой изотермической цементации в течение 6-8 часов при температурах выше Ac₃.

Указанные цели достигаются способом ступенчатой цементации стальных деталей, включающим нагрев в насыщающей среде до температуры выше Ac₃, выдержку при данной температуре в течение времени из диапазона от 1,0 до 2,5 часа, охлаждение до выбранного значения температуры из области полиморфного и после полиморфного превращения при охлаждении - (680…570)°C и выдержку при данной температуре в течение времени, затрачиваемого на полиморфные превращения, и находящегося в диапазоне 1,5…2,5 часа. Принимаемая температура и время выдержки режима ступенчатой цементации из указанных диапазонов температур и времени выдержки при цементации определяются, исходя из заданных требований к диффузионному слою: твердости на поверхности, глубины упрочняемого слоя, характера распределения твердости по глубине. Перечисленные показатели цементованного слоя достигаются уже после закалки и низкого отпуска, которые, как правило, проводятся после цементации и образующие в поверхностном слое структуру мартенсита с тем или иным количеством остаточного аустенита [4, с. 42]. Режимы термических обработок, проводимых после диффузионного насыщения атомами углерода, выбираются из литературных источников, исходя из применяемой марки цементуемой стали, требуемой твердости на поверхности и сердцевины и других параметров [4, с. 49; 5, с. 256-271]. Графически режим низкотемпературной цементации без последующих процессов закалки и низкого отпуска представлен на фиг. 1.

Поскольку процесс цементации протекает при температурах в областях ниже линии PSK на диаграмме состояния «железо-углерод» вплоть до температуры 570°C, что достаточно необычно для процессов цементации без добавления в карбюризатор других элементов, кроме углеродсодержащих и окислителей, предлагается ввести термин «ασ-процесс» (по первым двум буквам от греческого слова

- необычный). Тогда, название процесса ступенчатой цементации будет следующим: «ασ-цементация» или «ασ-Ц» - сокращенное название.

Новые существенные признаки:

1. Нагрев до температуры выше точки Ac₃ и выдержка в течение от 1,0 до 2,5 часов.

2. Охлаждение до выбранного значения температуры из диапазона (680…570)°C.

3. Выдержка в течение 1,5…2,5 часов при выбранном значении температуры из диапазона (680…570)°C, необходимая для полного завершения полиморфного превращения в стали, диффузионного насыщения и перераспределения концентрации углерода по глубине слоя.

4. Выдержка более 2,5 часов при выбранном значении температуры из диапазона (680…570)°C не влияет на дальнейшее увеличение цементованного слоя в связи с окончанием процессов полиморфного превращения и уменьшения значения коэффициента диффузии. Эффект ускоренного насыщения при выдержке более 2,5 часов утрачивается.

5. Наилучшие результаты по твердости на поверхности и глубине цементованного слоя достигаются при режиме диффузионного насыщения: на первой ступени ασ-Ц при температуре выше точки Ac₃ с выдержкой в течение 2 часов, на второй ступени ασ-Ц при выбранной температуре из диапазона 640…600°C с выдержкой в течение 2 часов.

6. Возможность получения глубины цементованного слоя до 1,0-1,1 мм с распределением твердости по глубине слоя, регламентированным для тяжелонагруженных деталей, работающих с высокими контактными напряжениями.

7. Для низкоуглеродистых нелегированных сталей сохраняется возможность получения упрочненного слоя глубиной до 0,5-0,6 мм после диффузионного насыщения при температуре 570°C на второй ступени режима ασ-Ц и последующей закалки и низкого отпуска.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с уже известными обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяются испрашиваемый объем правовой охраны.

Получение технического результата изобретения достигается тем, что нагрев в насыщающей среде до температуры выше Ac₃, необходим для полного превращения феррита в аустенит. Это способствует активному проникновению углерода в сталь и интенсификации процесса. Превращение феррита в аустенит в критической точке Ac₃ начинается в условиях весьма малых скоростей нагрева. Реальный нагрев смещает температуру превращения в сторону ее повышения. В промышленных условиях для печного нагрева рекомендуется назначать температуру на 20-30°C выше по диаграмме состояния, то есть критической точки Ac₃, - для углеродистой стали и 50-60°C - для легированной стали [5, с. 22]. С увеличением температуры перегрева относительно критической точки Ac₃ время на процесс превращения феррита в аустенит понижается. В зависимости от агрегатного состояния карбюризатора, способа нагрева, марки стали и содержания в ней легирующих элементов температура нагрева находится в интервале 920-1050°C [4, с. 58-65].

Получение активных атомов углерода происходит путем диссоциации на поверхностях деталей окиси углерода, образующегося при нагреве в карбюризаторе. Коэффициент диффузии возрастает с увеличением температуры, что также влияет на глубину диффузионного слоя при повышении температуры цементации. Дальнейший рост температуры ограничивается ростом зерна, ухудшением структуры металла и прочностных свойств, повышенной склонностью к внутреннему окислению.

Охлаждение цементируемых деталей до заданной температуры из интервала полиморфного и после полиморфного превращения (680…570)°C способствует ускорению проникновения углерода вглубь материала за счет наличия градиента концентрации углерода, продиффундировавшего на первой ступени ασ-Ц при нагреве до температуры выше Ac₃ и последующей выдержке, и скачкообразного повышения скорости диффузии в области температуры полиморфного превращения и после его окончания. Согласно источнику [6, с. 14], коэффициент диффузии D при температуре в области критической точки А₁ имеет значение, соизмеримое с D при температурах 1150…1200°C.

Выдержка в течение 1,5…2,5 ч при температуре полиморфного и послеполиморфного превращения 680…570°C необходима для завершения процессов диффузии, начатых при температуре Ac₃, и ускоренного достижения требуемой глубины цементуемого слоя и достижения необходимого характера распределения углерода по глубине слоя, а, следовательно, и распределения твердости после закалки и низкого отпуска. Характер распределения твердости по глубине играет важную роль в аспекте сохранения высоких значений предела усталости для тяжелонагруженных деталей, например, зубчатых колес приводов и трансмиссий машин. Общая продолжительность процесса насыщения при этом сокращается в 1,5-2,0 раза по сравнению с традиционной изотермической цементацией при температуре выше Ac₃.

Ступенчатой ασ-Ц могут подвергаться традиционные марки сталей, применяемые для этого в машиностроении. Чаще всего с целью снижения расходов на упрочнение для цементации применяются нелегированные низкоуглеродистые качественные конструкционные стали и стали обыкновенного качества, а также легированные низкоуглеродистые стали с содержанием углерода до 0,25 % C. В низкоуглеродистых сталях уже в процессе аустенизации в среде карбюризатора при температуре 920-940°C происходит науглероживание на глубину до 0,1 мм. При дальнейшей выдержке при таких температурах концентрация углерода и глубина диффузионного слоя увеличивается. При этом содержание может достигать концентрации, соответствующей концентрациям для высокоуглеродистых сталей с содержанием 0,6…1,0 % углерода. В этом случае температуры критических точек смещаются в области более низких температур, чем для низкоуглеродистых сталей, и приближаются к температурам критических точек высокоуглеродистых сталей конкретных марок, например, У8.

Традиционная изотермическая цементация обеспечивает скорость роста диффузионного слоя в пределах 0,15 мм/ч - при глубине слоя до 1 мм, и 0,1 мм/ч - при глубине слоя более 1 мм. Согласно известным закономерностям, скорость насыщения снижается с увеличением времени выдержки [5, с. 274]. Длительность процесса в зависимости от требуемой глубины слоя может достигать 8-10 ч и более. Основные недостатки традиционной химико-термической обработки во многом устраняются при совмещении этого процесса, например, с термоциклической обработкой. Термоциклическая обработка заключается в нагреве выше точки Ac₁ и последующего охлаждения до температуры ниже точки Ar₁. От количества циклов будут зависеть размер зерна, глубина слоя, структура. При измельчении структуры стали, достигнутой при термоциклической обработке, увеличивается протяженность межфазных границ, и диффузия при насыщении происходит более интенсивно. Это увеличивает глубину проникновения углерода и сокращает продолжительность процесса цементации. Термоциклическая обработка способствует образованию измельченной структуры цементованного слоя, зависящей от количества циклов, устраняет цементитную сетку по границам зерен. К недостаткам следует отнести усложнение процесса управления термоциклической цементации.

Технический результат обеспечивается за счет накопления дислокаций и образования полигональной субструктуры стали. Формирование дислокационной структуры при термоциклической обработке при полиморфных превращениях в области температур точки Ar₁ приводят к фазовому наклепу за счет разницы удельных объемов и модулей упругости образующихся фаз. Адсорбция и диффузия протекают быстрее в объеме металла, имеющего много дефектов типа дислокаций, блоков субмикроструктуры, границ зерен. Структурные изменения, происходящие при переходе температур в точках Ar₁ и Ac₁, когда кристаллическая решетка претерпевает γ→α→γ-превращения, ускоряют последующую диффузию атомов углерода в металле.

Предлагаемый способ ресурсосберегающей ступенчатой цементации (ασ-Ц) заключается в том, что на первоначальном этапе при насыщении при температуре выше точки Ac₃ феррит превращается в аустенит. Аустенит обладает способностью активно растворят в себе углерод, таким образом, происходит активный рост концентрации углерода в приповерхностном слое и в его глубине за установленный период времени выдержки при температуре выше точки Ac₃. При последующем охлаждении в условиях γ→α-превращений кристаллической решетки аустенита в области температур полиморфного превращения структура насыщаемого поверхностного слоя находится в нестабильном состоянии, образуются структурные вакансии, происходит уменьшение энергии активации диффузии углерода.

Известна закономерность, согласно которой коэффициент диффузии понижается по экспоненциальному закону при понижении температуры. Были проведены исследования с целью проверки изменения коэффициента диффузии в области температур полиморфного превращения [6, с. 14]. Результаты исследований показали, что коэффициент диффузии аномально отклоняется от экспоненциальной закономерности и скачкообразно возрастает в области температур полиморфного превращения А₁.

Значительное возрастание коэффициента диффузии в области температур полиморфного превращения при охлаждении приводит к ускорению процесса насыщения углеродом в области температур Ar₃-Ar₁. Ускоренное насыщение частично сохраняется и при дальнейшем понижении температуры.

Проведение всех этапов технологического процесса при низкотемпературной цементации позволяет сократить время обработки в 1,5-2,0 раза при достижении глубины слоя, получаемого при классической изотермической цементации при температуре выше Ac₃ (920-940°C) [4, с. 58].

При соизмеримой глубине диффузионного слоя, получаемого при классической изотермической цементации, и меньшем времени выдержки способ ασ-цементации при оптимальном температурном режиме для конкретной марки стали позволяет гарантированно достичь требуемого распределения твердости по глубине слоя, что позволяет применить цементованные детали в узлах, работающих в тяжелых условиях. Способ сочетает в себе достоинства процессов, аналогичных маятниковой термоциклической обработке в области температур полиморфного превращения A₁, изотермической цементации при температуре выше Ac₃, и ступенчатой изотермической цементации в области температур полиморфного превращения.

По результатам исследований установлено, что принципиально возможно осуществление цементации при температуре, находящейся в области, границы которой располагаются после окончания полиморфного превращения при охлаждении, то есть ниже точки Ar₁ для малоуглеродистых нелегированных сталей, предварительно науглероженных с выдержкой при температуре выше точки Ac₃.

Способ ασ-цементации можно осуществить на имеющемся промышленном оборудовании без его существенной модернизации и, следовательно, больших материальных затрат. Сокращается время цементации: достичь высоких показателей цементованного слоя можно при суммарной выдержке 3,5…4,5 часа. Понижение температуры обработки на второй ступени насыщения позволяет снизить затраты на энергоресурсы, повысить качество распределения твердости по глубине слоя, улучшить структуру диффузионного слоя за счет отсутствия цементитной сетки.

Пример. Для получения качественных и количественных характеристик цементованного слоя были проведены исследования на образцах в виде зубчатого сектора из стали 15ХГН2ТА и цилиндрических образцах диаметром 8 мм из стали Ст3. Цементация проводилась в твердом карбюризаторе [7] по режиму: нагрев до 920-940°C и выдержке при данной температуре 1,0-2,5 часа с целью предварительного диффузионного насыщения поверхности образцов атомами углерода, затем - охлаждение до заданной температуры из диапазона 680…570°C с последующей выдержкой в течение 1,5…2,5 часа (см. фиг. 1). Для исследований принимался температурный диапазон от 680°C до 570°C, который захватывает температуры полиморфного превращения при охлаждении, и ниже температуры полиморфного превращения. Значения температур выдержки на второй ступени ασ-цементации принимались следующие: 680°C, 640°C, 620°C, 600°C, 595°C, 570°C. Время выдержки принималось равным 1 ч, 1,5 ч, 2,0 ч, 2,5 ч.

После цементации проводилась закалка с 860°C в масло для стали 15ХГН2ТА и в воду - для стали Ст3 с последующим низким отпуском при 180-200°C. Термическая обработка после цементации соответствует типовому режиму термической обработки, по которому ведется обработка на промышленных предприятиях.

Далее из образцов приготавливались шлифы и производился замер микротвердости по глубине цементованного слоя на микротвердомере ПМТ-3 с грузом массой 50 граммов. Сравнение полученных распределений микротвердости производилось с распределением по зависимости из источника [8, формула (50)] для тяжелонагруженных зубчатых колес с глубиной цементованного слоя h=0,9…1,2 мм и твердости поверхности HRC 59. Стандартное распределение было увеличено на глубину 0,2 мм, учитывающее припуск на шлифование, производимое на рабочих поверхностях после цементации и закалки.

При цементации источником углерода в атомарном или ионизированном состоянии является карбюризатор, заполняющий объем с обрабатываемыми стальными деталями. Атомарный углерод из насыщающей среды адсорбируется на поверхности стальных деталей и затем диффундирует в их приповерхностный слой. Данный механизм протекания диффузии насыщающего элемента характерен для любого вида применяемого карбюризатора, независимо от его агрегатного состояния (твердого, жидкого, газообразного) [5, с. 271, 290-293].

Результаты проведенных экспериментов представлены на фиг. 2-5.

Лучшие результаты для сталей 15ХГН2ТА и Ст3 обеспечивают режимы ασ-цементации: 920°C - 2 ч и 640°C - 2 ч, 920°C - 2 ч и 620°C - 2 ч. Они с запасом соответствуют требуемым распределениям микротвердости для тяжелонагруженных деталей [8, формула (50)] с учетом припуска 0,2 мм, удаляемого при шлифовании. Замеренная твердость образцов заходит в область, находящуюся между кривыми 1 и 2 фиг. 2-3, тем не менее, она соответствует допустимым значениям при заданных значениях твердости сердцевины.

Для стали Ст3 процессы ασ-цементации по режимам: 920°C - 2 ч и 600°C - 2 ч, и 920°C - 2 ч и 570°C - 2 ч почти соответствует требуемым распределениям микротвердости для тяжелонагруженных деталей по [8, формула (50)]. Некоторое снижение микротвердости наблюдается в третьей четверти общего значения глубины слоя.

Проведенные исследования на сталях 15ХГН2ТА и Ст3 позволили выявить оптимальные температуры и время выдержки для ασ-цементации: 2 часа - для первой ступени, и 2 часа - для второй ступени режима обработки сталей марки 15ХГН2ТА и Ст3.

Краткое описание чертежей.

Описание изобретения содержит пять графических изображений: графики и фотографии.

Графические изображения обозначаются как фигуры (фиг. 1, …, фиг. 5).

Фиг. 1 - Режим ступенчатого режима ασ-процесса цементации: 1,0-2,5 ч - время выдержки на первой ступени ασ-Ц; 1,5-2,5 ч - время выдержки на второй ступени ασ-Ц.

Ц- цементация.

На фиг. 1 показан режим ступенчатого процесса ασ-цементации без закалки и низкого отпуска.. Буквой «Ц» обозначен период диффузионного насыщения стали атомами углерода - цементация. Первый период 1,0-2,5 ч - время выдержки на первой ступени ασ-Ц; второй период 1,5-2,5 ч - время выдержки на второй ступени ασ-Ц.

Фиг. 2 - Значения микротвердости диффузионного слоя на образце из стали 15ХГН2ТА, полученного при насыщении атомами углерода по ступенчатому режиму ασ-Ц:

1 - Распределение по ГОСТ 21354-87 для сердцевины с твердостью 32 HRC; 2 - Распределение по ГОСТ 21354-87 для сердцевины с твердостью 46 HRC; 3 - 920°C - 1 час и 680°C - 2 часа; 4 - 920°C - 2 часа и 680°C - 2 часа; 5 -920°C - 2,5 часа и 680°C - 2 часа; 6 - 920°C - 2 часа и 640°C - 2 часа; 7 - 920°C - 2 часа и 620°C - 2 часа; 8 - 920°C - 2 часа и 600°C - 2 часа; 9 - 920°C - 2 часа и 595°C - 2 часа; 10 - 920°C - 2 часа и 570°C - 2 часа.

На фиг. 2 показаны графики микротвердости, полученные на образцах из стали 15ХГН2ТА после проведения ασ-цементации по режимам при разных температурах на восьми образцах, последующей закалки в масло и низкого отпуска при 180-200°C. Графики 1 и 2 на фиг. 2 построены по источнику [8, формула (50)] для разных твердостей сердцевины тяжелонагруженых зубчатых колес и принимаются для оценки качества цементованного слоя, полученного после проведения режима ασ-Ц и закалки с низким отпуском.

Фиг. 3 - Значения микротвердости диффузионного слоя на образце из стали Ст3, полученного при насыщении атомами углерода по ступенчатому режиму ασ-Ц:

1 - Распределение по ГОСТ 21354-87 для сердцевины с твердостью 32 HRC; 2 - Распределение по ГОСТ 21354-87 для сердцевины с твердостью 46 HRC; 3 - 920°C - 1 час и 680°C - 2 часа; 4 - 920°C - 2 часа и 680°C - 2 часа; 5 -920°C - 2,5 часа и 680°C - 2 часа; 6 - 920°C - 2 часа и 640°C - 2 часа; 7 - 920°C - 2 часа и 620°C - 2 часа; 8 - 920°C - 2 часа и 600°C - 2 часа; 9 - 920°C - 2 часа и 595°C - 2 часа; 10 - 920°C - 2 часа и 570°C - 2 часа.

На фиг. 3 показаны графики микротвердости, полученные на образцах из стали Ст3 после проведения ασ-цементации по режимам при разных температурах на восьми образцах, последующей закалки в воду и низкого отпуска при 180-200°C. Графики 1 и 2 на фиг. 2 построены по источнику [8, формула (50)] для разных твердостей сердцевины тяжелонагруженых зубчатых колес и принимаются для оценки качества цементованного слоя, полученного после проведения режима ασ-Ц и закалки с низким отпуском.

Фиг. 4 - Фотография шлифа из образца, полученного при насыщении атомами углерода по ступенчатому режиму ασ-Ц: 920°C - 2 часа и 620°C - 2 часа.

На фиг. 4 представлена фотография шлифа из образца, выполненного в виде зубчатого сектора из стали марки 15ХГН2ТА. Образец получен после насыщения атомами углерода по ступенчатому режиму ασ-Ц: 920°C - 2 часа и 620°C - 2 часа, без закалки и низкого отпуска. Шлиф был протравлен в 5-и процентном спиртовом растворе азотной кислоты. По контуру зубчатого сектора виден цементованный слой глубиной h=1,0…1,1 мм в виде темной полосы.

Фиг. 5 - Фотография микроструктуры шлифа из стали марки Ст3, изготовленного из образца, цементованного по режиму ασ-Ц: 920°C - 2 часа и 570°C - 2 часа, травление, ×200 (глубина цементованного слоя порядка 500 мкм).

На Фиг. 5 представлена фотография микроструктуры шлифа из стали марки Ст3, изготовленного из образца, цементованного по режиму ασ-Ц: 920°C - 2 часа 2 и 570°C - 2 часа, травление, ×200 (глубина цементованного слоя порядка 500 мкм). Шлиф был протравлен в 5-и процентном спиртовом растворе азотной кислоты. Изображение получено с оптического микроскопа. В цементованноом слое четко выделяются 2 зоны: эвтектоидная и доэвтектоидная. Заэвтектоидная практически отсутствует (предположительно 25 мкм). Эвтектоидная зона (шириной ≈200 мкм) состоит из перлита пластинчатого. Доэвтектоидная зона (шириной ≈300 мкм) состоит из перлита и феррита.

Список источников

1. Производство зубчатых колес газотурбинных двигателей: Произв. - практ. издание / Ю.А. Елисеев, В.В. Крымов, И.П. Нежурин и др.; Под ред. Ю.С. Елисеева. - М.: Высш. шк., 2001. - 493 с.

2. RU 2283893 C2

3. Способ цементации со ступенчатыми изотермическими выдержками в области температур полиморфного превращения: патент 2463380 Рос. Федерация. - №2011124223/02; заявл. 15.06.2011; опубл. 10.10.2012, Бюл. № 28. (RU 2463380 C1).

4. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов / А.Н. Минкевич. - М.: Машиностроение, 1965. - 468 с.

5. Блантер М. Е. Теория термической обработки: Учебник для вузов / М.Е. Блантер. - М.: Металлургия, 1984. - 328 с.

6. Сазонов Б.Г. Экстремальная диффузионная активность в стали в состоянии предпревращения / Б.Г. Сазонов // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1990. - №7. - С. 13-15.

7. ГОСТ 2407-83 Карбюризатор древесноугольный. Технические условия. - М.: Издательство стандартов, 1984. - 10 с.

8. ГОСТ 21354-87. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет на прочность. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 125 с.

Claims (2)

1. Способ цементации стальных деталей, включающий нагрев деталей в карбюризаторе до температуры выше Ac₃, выдержку при указанной температуре и охлаждение, отличающийся тем, что выдержку при температуре выше Ac₃ проводят в течение от 1,0 до 2,5 часов, а охлаждение - до значения температуры из диапазона от 680 до 570°C с выдержкой в течение от 1,5 до 2,5 часов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при охлаждении выдержка производится при постоянном значении температуры, выбранном из диапазона от 680 до 570°C включительно.

Images