Рисунок 8.2 – Микроструктура стали 38 ХМЮА после азотирования

Поэтому, пользуясь диаграммой Fe-N можно предсказать структуру азотированной зоны низкоуглеродистых сталей. По ме­ре насыщения железа азотом при темпе­ратуре ниже 590 ⁰С сначала образуется ά -твердый раствор внедрения азота в железо, затем слой γ '-фазы с ГЦК ре­шеткой и упорядоченным расположе­нием атомов азота в центрах элемен­тарных ячеек.

Цианирование и нитроцементация – процесс одновременного насы­щения поверхности стали углеродом и азотом. Циани­рование может быть жидким или газовым (нитроцементация), а в зависимости от температуры нагрева – высокотемпературным (750.. . 900 ⁰С) или низкотемпе­ратурным (530. .. 560 ⁰С).

Жидкое цианирование осуществляется в расплавлен­ных цианистых солях (NаСN, КСN и др. ), газовое – в смеси науглероживающего газа и аммиака. Чаще при­меняют газовое высокотемпературное цианирование, которое более безопасно, отличается экономичностью и возможностью механизации процесса.

Высокотемпературное цианирование, при котором преобладает насыщение стали углеродом, применяют для деталей, изготовленных из среднеуглеродистых ста­лей (шестерни, пальцы, валики, гайки и др. ). После цианирования детали подвергают закалке и низкому отпуску. После высокотемпературного цианирования детали имеют примерно такую же структуру, как и це­ментированные (тонкая поверхностная корка состоит из карбонитридов, затем следует слой азотистого мартенсита см. рис. 8. 3). По сравнению с цементированными, цианированный слой обладает более высоким сопротивлением износу, лучшим сопротивлением коррозии.

Низкотемпературное цианирование характеризуется насыщением поверхности стали преимущественно азотом, и применяется для повышения режущих свойств инструмента из быстрорежущей стали.  

Поверхностное насыщение стали алюминием, хромом, бором и другими элементами называют диффузионным насыщением металлами.

Изделие, поверхность которого обогащена этими элементами, приобретает ценные свойства, к числу которых относятся высокая жаростойкость, коррозионная стойкость, по­вышенная износостойкость и твердость.

Рисунок 8. 3 – Микроструктура стали 38 ХГТ после цианирования

Поверхностное насыщение стали металлами, а также таким элементом, как кремний, можно осуществлять при 900 – 1050 0С упаковкой изделия в порошкообразную среду, погружением в расплавленный ме­талл, если диффундирующий элемент имеет невысокую темпе­ратуру плавления (например, цинк; алюминий), или насыщени­ем из газовой среды. При газовом методе используют летучие галогениды, хлориды металлов. Алитирование. Алитированием называют насыщение поверх­ности стали алюминием. Чаще применяют алитирование в по­рошкообразных смесях. Детали упаковывают в ящик, заполнен­ный

рабочей смесью, в состав которой входят: алюминиевый порошок (25 – 50%) или ферроалюминий (50 – 75%), окись алюминия (25 – 75%) и хлористый аммоний       (~ 1, 0%). Процесс ведут при 900 – 1050 ⁰С в течение 3 – 12 ч. Нередко применяют алитирование в ваннах с расплавленным алюминием. Алитируемые детали погружают в расплавленный алюминий, содержа­щий 6 – 8% Fе (железо добавляют для того, чтобы исключить растворение обрабатываемых деталей в алюминии), процесс ве­дут при 700 – 800 ⁰С в течение 45 – 90 мин.

Структура алитированного слоя представляет собой твердый раствор алюминия в ά -железе (рис 8. 4 а). Концентрация алюминия в поверхностной части слоя составляет ~30%. Увеличе­ние содержания в стали углерода и легирующих элементов тормозит диффузию алюминия. Глубина алитированного слоя чаще всего составляет 0, 2 – 1, 0 мм. Алитированию подвергают топливники газогенераторных машин, чехлы термопар, детали разливочных ковшей, клапаны и другие детали, работающие при высоких температурах.

Хромирование стали – насыщение поверхности стальных изделий хромом. Этот процесс обеспечивает повышенную устой­чивость стали против газовой коррозии, высокую коррозионную стойкость в таких средах, как вода, морская вода и азотная кислота. Хромирование сталей, содержащих более 0, 3 – 0, 4% С, повышает также твердость и изно­состойкость.

Хромирование чаще ведут в порошкообразных смесях (на­пример, 50% феррохрома, 49% окиси алюминия и 1% хлорис­того аммония).

           а)               б)                в)               г)               д)

а) алитированный слой в железе; б) хромированный слой в железе; в) хромированный слой в стали; г) силицированный слой на стали; д) борированный слой на железе