9.4. Цианирование и нитроцементация

Одновременное насыщение поверхности стали углеродом и азотом называют цианированием или нитроцементацией. Процесс проводят либо в расплавленных солях, содержащих цианистую группу СN, либо в газовой среде. В первом случае процесс называется цианированием, во втором – нитроцементацией.

Цианирование, чаще всего, производится в расплавленных ваннах из цианистого натрия NaCH или цианистого кальция Са(СN)2 при температуре 820…870оС. Непосредственно после цианистой ванны детали закаливают в масле и затем подвергают низкому отпуску при 160…200оС. В зависимости от желаемой толщины упрочнённого слоя процесс ведут при различных составах ванн и температурах. Обычно глубина цианированного слоя составляет 0,2…0,5 мм. Иногда глубина этого слоя увеличивается до 1…1,5 мм, особенно когда процесс ведётся при более высоких температурах. За 1 ч. выдержки можно получить диффузионный слой толщиной до 0,3 мм. Общая продолжительность процесса составляет от 1 до 6 часов. Цианированный слой, по сравнению с цементованным обладают более высокой износостойкостью.

Чаще всего, цианирование применяют в автомобильной и тракторной промышленности для мелких деталей из среднеуглеродистых сталей, работающих при небольших удельных нагрузках, а также для режущего инструмента из быстрорежущей стали.

Упрочнённый карбонитридный слой имеет повышенную твёрдость, износостойкость и усталостную прочность, что значительно увеличивает надёжность и долговечность деталей, работающих в различных эксплуатационных условиях.

Однако существенным недостатком этого вида поверхностного упрочнения является его высокая дороговизна и необходимость большой осторожности в работе и особых мер по охране труда и окружающей среды. Это связано с применением дорогих и сильно ядовитых цианистых солей. Кроме того, имеются значительные трудности в автоматизации технологического процесса.

Нитроцементация является более прогрессивным процессом химико-термической обработки.

Технологическая схема нитроцементации аналогична схеме газовой цементации. Но процесс проводится при более низких температурах (800…850оС), а в качестве активной среды используется смесь, состоящая из 75% цементирующего газа и 25% аммиака. Цементирующий газ разлагается в печи с выделением Сат, а аммиак – с выделением Nат. Длительность процесса от 1 до 6 часов. Глубина цианированного слоя при этом составляет 0,4…0,6 мм. После цианирования, как и после цементации, детали подвергают закалке и низкому отпуску.

Газовое цианирование по сравнению с газовой цементацией обладает более низкой температурой и меньшей продолжительностью процесса, более высоким сопротивлением цианированного слоя износу, отсутствием сажи на поверхности детали. Поэтому более высокая производительность процесса цианирования позволяет сделать его более экономичным по сравнению с газовой цементацией.

Применяют этот процесс упрочнения для валов, осей, зубчатых колёс и других деталей, работающих при значительных знакопеременных нагрузках.

Акулич Н.В. Процессы производства черных и цветных металлов и их сплавов, Гомель 2008