Химико-термическая обработка: разновидности и особенности

Наряду с термической обработкой довольно часто для
производства прочных стальных или металлических изделий используется процесс
химико-термического воздействия, который сочетает в себе действие высоких
температур и различных химических элементов, призванных улучшить структуру
заготовки, сделать её более устойчивой к различным негативным факторам. Стоит
отметить, что такой способ является более сложным и требует высокого уровня
квалификации, а также нуждается в соответствующем оборудовании и
приспособления.

Принцип воздействия

При химико-термической обработке под высокой температурой
поверхность стальной или металлической заготовки обогащается различными
полезными веществами:

• Углеродом;

• Азотом;

• Бором;

• Цинком и т.д.

В зависимости от выбранного элемента, а также его формы
различают несколько разновидностей обработки.

Виды химического
воздействия

Цементирование – процесс,
при котором поверхность заготовки насыщается углеродом. Он придаёт стали
большей прочности, устойчивости к коррозионным процессам. Кроме того, такие
изделия не подвергаются изломам при скручивании, загибах и т.д. В качестве
компонента обогащения может браться углерод в твёрдой, жидкой и газообразной
форме. Обязательным условием для нормального протекания процесса является
предварительная зачистка обрабатываемых мест. Те, которые не подлежат
обработке, защищаются специальным составом. Активное вещество наносится на
целевые участки, после чего нагревается в печи до температуры 925 градусов.
После процесса в обязательном порядке осуществляется отпуск для придания
большей эластичности.

Азотирование –
обогащение металла азотом. Данный компонент также способствует увеличению
показателя прочности и придаёт антикоррозионные свойства. Изделие получает
устойчивость к абразивным веществам, не царапается и может оставаться твёрдым
при температуре 400-500 градусов Цельсия. Условия обработки подразумевают
нагрев до 600-650 С, после чего происходит постепенное остывание. Применение
азотированной стали получило широкое распространение в машиностроении, изготовлении
деталей по чертежам различных конфигураций, производстве шестерен, несущих
механизмов и т.д.

Нитроцементирование и
нитроцианирование – два способа обработки, при котором основными
компонентами обогащения являются азот и углерод в различных пропорциях. Разница
в названиях присутствует из-за того, что могут быть выбраны, как твёрдая, так и
газообразная форма. При цементировании твёрдые частицы азота и углерода
внедряются в поверхность путём замещения. Газовое обогащение происходит при
помощи заполнения пор. Последний вид является более предпочтительным, так как
придаёт металлу лучшие эксплуатационные характеристики.

Борирование – ещё
один способ химико-термической обработки. Как следует из названия. Главным
обогащающим элементом здесь является бор и бориды FeB и Fe2B. Процедура обработки происходит при температуре около 950С.
В результате получается весьма твёрдая и износостойкая к механическим
повреждениям поверхность, которая активно противостоит коррозионным процессам и
другим негативным внешним воздействиям.

Насыщение другими
металлами. Кроме того, в производственной практике довольно часто
применяется способ обработки при помощи диффузионного обогащения другими
металлами и соединениями. В качестве активных компонентов используют цинк,
алюминий, хром и т.д. Такая модификация стали приводит не только к повышению
прочности и устойчивости к коррозионным процессам, но и другим благоприятным
изменениям. Например, жаропрочность изделия повышается в разы, что позволяет
изготавливать из такого сырья различные металлоконструкции, предметы защиты и
т.д.

Последняя стадия

Учитывая, что такая работа обуславливает контакт с
жидкостью, на последнем этапе, после химико-термической обработки,
рекомендуется вскрыть поверхность изделия антикоррозионным защитным слоем. В
этом случае металл не будет ржаветь и сможет храниться на складе длительное
время без необходимости постоянно контролировать его состояние. В качестве
покрытия используется 25% водный раствор нитрата натрия, который обладает
высокими антикоррозионными свойствами и образует на поверхности плёнку,
препятствующую развитию данного процесса.