и инструменты, и прошедшим термическую обработку и нитроцементацн вместе с инструментами); контроль состава газов в печи путем химическс анализа проб отходящих газов; контроль расхода газа с помощью peoMefS ров; контроль расхода жидких карбюризаторов, а также триэтаноламин/ путем измерения мензуркой подачи в единицу времени.

Нитроцементация в твердых смесях применяется преимущественно для по- вышення работоспособности инструментов нз быстрорежущих сталей. Рабочая смесь: 60-80 % древесного угля и 20-40 % желтой кровяной • соли либо 20-40 % животного угля, 40-60 % древесного угля и 20-25 % желтой кровяной соли. Составляющие смеси дробят, просеивают и тщательно перемешивают. Поперечный размер кусочков угля не должен превышать 1-3 мм. Смесь просушивают прн температуре 100-120 °С. Предварительно очищенные детали упаковывают в металлические ящики, пересыпая нх смесью. Ящики устанавливают в печь и выдерживают прн температуре 550~; 560 °С в течение 2-3 ч. Затем ящики выгружают из печн, охлаждают до;? 200-100 °С и распаковывают. Охлаждение ящиков до комнатной темпера-г туры приводит к слипанию смеси, что затрудняет распаковку и очистку. При указанной продолжительности выдержки глубина нитроцементированного.» слоя достигает 0,015-0,055 мм.

Нитроцементация пастами. Состав пасты: 16,7 % желтой кровяной соли, 21,5 % карбюризатора, 4,2 % углекислого натрия, 3,8 % карборунда,0,9 %\ цемента и 52,9 % жидкого стекла. Паста в сметанообразном состоянии на*Д носится на обрабатываемую деталь, предварительно подогретую до 300 °C.S Карборунд и цемент способствуют быстрому затвердению пасты на воздухе,! препятствуют стеканию солей прн нагреве детали до температуры обработ-Д кн. Поверх слоя пасты наносят смесь нз 60 % кварца и 40 % жидкого стекла, и погружают в 30 %-ный водный раствор аммиака. При последующем нагре ве ТВЧ смесь превращается в керамическую оболочку. Для нитроцемента цин нагрев производится ТВЧ до температуры 1200 С. За 2 мнн глубний слоя достигает примерно 1 мм.

ЦЕМЕНТАЦИЯ

Цементация в твердом карбюризаторе

Цементации в твердом карбюрнзатореЗподвергают стальную технологи; ческую оснастку для повышения твердости, теплостойкости и износостойког сти, достигаемых прн последующей закалке. Цементацию деталей малой и средней длины проводят в камерных печах, большой длины - в шахтныя печах. Оснастку укладывают в цементационные ящики с карбюризаторомй Прн выборе формы ящиков стремятся сократить неиспользуемый объем, ив так, чтобы обеспечивался равномерный подогрев за минимальное время. Со-;! ставы карбюризаторов приведены в табл. 120. Оснастку укладывают cлeдyЮ•J щим образом: на дно ящика насыпают слой карбюризатора толщиной 30-40 мм, на него помещают оснастку, затем снова насыпают слой карбюризатор и так далее до верха ящика. Последним сверху должен быть ело карбюризатора (между деталями и крышкой) толщиной 20-30 (рнс. 36). Детали должны занимать 10-15%, а карбюризатор - 85-90 объема ящика. Прн укладке деталей необходимо следить, чтобы они не каса лись друг друга и стен ящика. Каждый слой карбюризатора во избежан* осадки последнего и провисания деталей необходимо уплотнять путем ветре хивания ящика. На верхний слой карбюризатора кладут лист асбеста, крывают ящик крышкой и обмазывают ее смесью огнеупорной глины с пе ком. После естественной сушки ящики ставят в печь, нагретую до задание температуры. Расстояние между ними должно быть не менее 30-50 мм. При должительность процесса цементации приведена в табл. 121. Прн ступеия том режиме цементации процесс ведут в два этапа: после полного nporpei ящиков с деталями в печи устанавливают рабочую температуру 950 °С. Пос/ выдержки температуру в печи снижают до 850 °С и выдерживают ящн с деталями в течение времени, указанного в табл. 122. Разборку ящиков по

-<::£ЭЮ

Рис. 36. Схема упаковки деталей в цементационный ящик: / - ящик; 2 - детали

Рнс. 37. Местная защита от цементации: а-колпачок для защиты торцовой части детали; б - труба для защиты средней части детали; е -обертывание асбестом; г - частичная упаковка в карбюризатор

120. Составы карбюризаторов для цементации

Компонент

Уг,1екн"лый барий Углекислый кальций Лст\ч не Вода

;.1рснесный уголь Упекислый барий Углекислый кальций Вода

Ползкокс Углекислый барин Углекислый натрий Углекислый кальций Мазут или патока Древесный уголь Углекислый натрий Углекислый кальций Древесный уголь Углекислый натрий

KOMI.OHCHT

Содержание, % по массе

Древесный уголь Углекислый натрий Древесный уголь Углекислый барий Торфяной кокс Ацетат натрия Полукокс Древесный уголь Мазут

Ацетат бария Полукокс Древесный уголь Древесный уголь Углекислый натрий Древесные опилки Костная мука Углекислый натрий Подсолнечная лузга

90 10 90

6-10 90-94

10 30-35 55-60 2-3 10 75-80 10-15 40 5-8 92-95 60 5

121. Продолжительность цементации в твердом карбюризаторе прн температуре 910-930 °С в зависимости от требуемой глубины слоя и размера ящика

122. Зависимость продолжительности, ч, цементации в твердом карбюризаторе при ступенчатом режиме обработки от требуемой глубины слоя

цементации осуществляют при температуре не выше 100 °С. Остывшие де-.-тали должны иметь светло-серую поверхность. При частичной цементации", деталей новерхности, не подлежащие обработке, следует защищать (рис. 37) -с помощью асбеста, труб, колпаков и обмазок, состав которых приведен в

табл. 123 (составы доводят до сметанообразной консистенции).

Ниже, в качестве примера, приводится технология приготовления защитной обмазки, состоящей из 70 % меди однохлористой и 30 % свинцового сурика. Смесь замешивается в 15 % растворе кани-фоли в очищенном скипидаре. Компоненты (например, 85 г свинцового сурика и 215 г одиохлористой меди) просеивают через сито и тщательно перемешивают. В 100 мл скипидара растворяют 15 г канифоли. Затем в 5 объемах раствора замешивают три объема сухой смеси. Готовую обмазку наносят кисточкой на обезжиренные участки поверхности детали слоем 1,0-1,5 мм, просушивают при температуре 100-150°С в течение 1,0-1,5 ч и охлаждают. Допускается повторное нанесение обмазки.

После цементации пленка защитной обмазки удаляется струей воды или металлической щеткой.г

Цементация в пасте

При индивидуальном и мелкосерийном производстве применяют цемеи-тацию в пасте, позволяющую сократить продолжительность процесса. Со-; ставы паст, применяемых для цементации стали, приведены в табл. 124. Для, изготовления паст исходные материалы просеивают и взвешивают в нужной пропорции, затем ссыпают в мешалку и тщательно перемешивают. Жидкие составляющие (масло, мазут, керосин) вводят прн непрерывном перемешивании. Паста должна иметь сметанообразную консистенцию. Для получения-равномерной глубины цементированного слоя пасту необходимо наносить на-поверхность детали ровным слоем. Приближенно можно считать, что толщина слоя пасты должна быть в 5-8 раз больше требуемой глубины цементи-.i рованного слоя. Технологическая оснастка перед покрытием пастой должна быть тщательно очищена от окалины, ржавчины, грязнит. п,в противном, случае паста плохо удерживается на поверхности детали. Технологическую оснастку, покрытую слоем пасты, загружают в ящики, кромки крышек ко-" торых тщательно промазывают огнеупорной глиной. Цементацию проводяг прн 910-950 °С. Продолжительность цементации пастой при температуре процесса 950 °С по сравнению с цементацией в твердом карбюризаторе при; 910 °С сокращается в 5-6 раз. Содержание углерода в цементированиощ слое достигает 1,0-1,2%, твердость после закалки превышает Я/?С 60Л Технологическую оснастку после цементации охлаждают на воздухе, посл чего производят закалку . С целью экономии времени и сокращения количе» ства подогревов закалку деталей целесообразно проводить непосредствен!!" после извлечения их из цементационного ящика, температура которого воздухе снижается до температуры закалки.

Цементация в жидкой среде

Цементация в жидкой среде осуществляетси в ваннах с расплавленным! солями и применяется для обработки технологической оснастки небольшиГ размеров. Составы вани приведены в табл. 125. Предварительно очищеннуя и подогретую до 300-400 "С технологическую осиастку загружают в сол* ную ванну в сетчатом ковше. Рабочая температура процесса 850-870 ° скорость цементации в пасте состава 1 - 0,25-0,35 мм/ч, состава 2-0,45 0,55 мм/ч, достигаемая глубина цементации 0,1-0,5 мм.

123. Составы защитных обмазок при цементации в твердом карбюризаторе

продолжение табл. 123

124. Составы паст, применяемых для цементации стали

125. Составы ваин для цементации в жидкой среде

Газовая цементация

Газовую цементацию технологической оснастки производят в муфельных шахтных электропечах. В качестве жидких карбюризаторов применяют бензол, сиитин, керосин, пиробензол, индустриальное и трансформаторное масло; в качестве газообразных - природный и попутный газы, газ нефтяных месторождений, пропаио-бутановые смеси. В шахтные печи с вентиляторами жидкие карбюризаторы подают в виде капель или в пылевидном состоянии через форсунки, соединенные с двух- или четырехплунжерными насосами. Цементирующая активность жидких карбюризаторов приведена в табл. 126.

126. Зависимость глубины цементированного слоя от продолжительности выдержки при температуре 930 °С (без учета времени прогрева)

Глубина слоя, мм

Продолжительность цементации, ч

От 0,7 до 1,0

Св, 1,0 « 1,3

» 1,3 » 1,6

» 1,6 » 1,9

» 1,9 » 2,5

При частичной цементации технологической оснастки поверхности, ие подлежащие обработке, следует изолировать от атмосферыпечи с помощью защитных обмазок, составы которых приведены в табл. 127. Очищенную технологическую оснастку, уложенную в корзину или в специальные приспособления, загружают в печь на расстоянии 5-10 мм друг от друга. Продолжительность периода нагрева определяется в зависимости от типоразмера печи и колеблется в пределах 1-4 ч. Продолжительность периода выдержки определяют с помощью данных, приведенных в табл. 125. Заданную глубину цементированного слоя получают путем подбора температуры процесса. Средние значения скорости процесса газовой цементации указаны в табл. 428. Рабочая температура обычного режима цементации 900-940 °С, высокотемпературной цементации - 970-1100 °С. Влияние температуры иа глубину цементации прн выдержке в течение 3 ч и использовании различных карбюризаторов показано иа рис. 38.

Рнс. 38. Влияние температурь! -на глубину цементации при различных карбюризаторах:

- синтин; 2 - керосин; 3 - уайт-спирит; 4-индустриальное масло

Охлаждение технологической осиастки после газовой цементации осуществляют в колодцах, иа воздухе и в закалочных средах (при непосредственной закалке). Скорость охлаждения выбирают такой, чтобы обеспечивались минимальное коробление, отсутствие трещин, карбидной сетки и, в случае необходимости, возможность механической обработки.

Метод газовой цементации применяют и для упрочнения инструментов, изготовленных нз твердых сплавов и быстрорежущих сталей. Этим методом за 3-5 ч цементации при температуре 1000-1100°С можно получить диффузионный слой толщиной 3-7 мкм, состоящий из монокарбидов Ti, V, Nb, Сг, Мо, W и сложных карбидов Ti-Nb, Ti-Сг, Nb-Cr и др. Газовая цементация используется для повышения эксплуатационной стойкости