Таблица VIII.l

Глубина цементованного слоя зубчатых колес

примечание Глубина цементованного слоя относится к готовой шестерне без учета припуска на шлифование, величина которого лежит в пределах 0,05-0,4 мм на сторону.

Таблица VIII.2

Составы обмазок, применяемых для защиты поверхности изделий от цементации

Примечание. Обмазки наносят в жидком или пастообразном состоянии на поверхность детали, после чего просушивают ее в специальном шкафу при комнатной температуре. Толщина каждого слоя 2-3 мм.

Таблица VUI.3 Способы цементации стали

зубчатых колес выбирают в зависимости от их модуля и толщины зуба (табл. VIII.1).

Непосредственно перед цементацией детали очищают от ржавчины, грязи, масла и других загрязнений. Иногда цементации подвергают только часть детали. В индивидуальном и мелкосерийном производстве на участке деталей, не подлежащих цементации, оставляют припуск, величина которого в 1,5-2 раза превышает глубину цементованного слоя. В массовом и крупносерийном производстве участки, не подлежащие цементации, защищают электролитически омеднением. Толщина слоя меди, гарантирующая защиту от науглероживания, при глубине цементованного слоя 0,8-1,2 мм должна составить 30-40 мкм, а при глубине более 1,2 мм 50-70 мкм. Медное покрытие должно быть плотным, без пузырей и пористости. Иногда для защиты поверхности изделий от цементации применяют противоце-ментационные обмазки. Их состав приведен в табл. VIII.2.

Внутренние полости изделий и отверстия обычно защищают от цементации путем за-

бивки смесью кварцевого песка и окалины (в соотношении 1:1) или смесью шамотного порошка и окалины (в соотношении 1 : 2). Смесь плотно утрамбовывают, а концы отверстий тщательно забивают асбестовыми пробками.

Как правило, цементацию проводят при температурах выше точки Acz (930-980° С), когда устойчив аустенит, растворяющий углерод в больших количествах.

ia практике применяют в основном три вида цементации: в твердом карбюризаторе, газовую и в жидком карбюризаторе. Их технологические особенности представлены в табл. VIII.3.

Цементация в твердом карбюризаторе

Для осуществления цементации в твердом карбюризаторе детали обезжиривают и укладывают в цементационные ящики. Яшики могут иметь различные размеры и форму (круглую, квадратную, с внутренним отверстием и др.). Их изготавливают из стали, чугуна и жароупорных сплавов. Стойкость

Таблица VIII.4

Составы твердых карбюризаторов

сварных ящиков составляет 150-200 ч, литых (стальных и чугунных) 250-300 ч, из жароупорных сплавов 4000-6000 ч. Стойкость стальных цементационных ящиков можно повысить алитированием. Наиболее целесообразно для цементации использовать готовый карбюризатор, поставляемый по ГОСТ 2407-73, ГОСТ 2704-77 и ГОСТ 5535-76. Кроме этих карбюризаторов можно применять и другие типы (табл. УП1.4). Карбюризаторы должны быть экономичными, сообщать углероду достаточную скорость проникновения в сталь, обладать малой плотностью и минимальной усадкой, высокой теплопроводностью, сохранять активность при многократном применении, не иметь вредных примесей и т. д. Во время цементации карбюризатор истощается, поэтому при цементации каждой новой партии изделий его составляют из 50-80% отработанного, предварительно просеянного карбюризатора и 50-20% свежего. Смесь свежего и отработанного карбюризатора необходимо тщательно перемешать.

Изделия следует упаковывать в ящики следующим образом На дно ящика засыпают слой карбюризатора толщиной 30-40 мм и утрамбовывают его. Затем укладывают изделия, соблюдая расстояние между ними и от стенок ящика в 20-25 мм, вновь насыпают слой карбюризатора толщиной 20- 25 мм и утрамбовывают его. Так поступают до тех пор, пока все изделия не будут упакованы Верхний ряд изделий следует покрыть слоем карбюризатора, утрамбовать и наложить лист асбеста. Затем ящик закрывают крышкой и обмазывают смесью огнеупорной глины с песком. В отверстие в крышке вставляют стержень, изготовленный из того же материала, что и цементируемое изделие (свидетель). После естественной сушки ящики загружают в печь и нагревают до температуры цементации (920-980° С).

В процессе выдержки при температуре цементации внутри ящика происходит окисление углерода, содержащегося в карбюризаторе, кислородом воздуха. В связи с недостатком кислорода в герметизированном ящике процесс идет с образованием окиси углерода: 2С+02->2СО. Однако при высоких температурах окись углерода неустой-

чива; при контакте с поверхностью детали она разлагается на углекислый газ и атомарный углерод: 2СО-С02+С. Углерод адсорбируется поверхностью металла, находящегося при температуре процесса в аусте-нитном состоянии. Проникновение углерода

Содержите элее /77оЗ, %

Рис VIII 2 Зависимость глубины цементованного слоя от содержания легирующих элементов

В более глубокие слои осуществляется путем диффузии. Глубина цементованного слоя примерно пропорциональна продолжительности выдержки Средняя скорость цементации в твердом карбюризаторе 0,08- 0,1 мм/ч.

Чем выше температура, тем быстрее протекает процесс цементации и тем глубже проникает углерод. Однако чрезмерно высокие температуры (выше 950° С) приводят к значительному росту зерна. При определенных составах карбюризатора и несоблюдении режима охлаждения в поверхностном слое образуется грубая цементитная сетка. Применение сталей, содержащих титан и ванадий, позволяет повысить температуру цементации до 980° С. Однако при этом создается опасность коробления деталей.

Разборку ящиков после цементации осуществляют при температуре не выше 100° С. Охлажденные детали после цементации должны иметь светло-серую поверхность.

Влияние легирующих элементов на глубину цементованного слоя показано на рис. V1II.2, а влияние температуры - на рис. VIII.3.

К недостаткам цементации в твердом карбюризаторе можно отнести непроизводи-