Цементация это: зачем нужна и как проводится на примере втулок «Профессионала»

alexxlab | 27.04.2023 | 0 | Разное

Цементация стали | это… Что такое Цементация стали?

Цементация стали — поверхностное диффузионное насыщение малоуглеродистой стали углеродом с целью повышения твёрдости, износоустойчивости.

Цементации подвергают низкоуглеродистые (обычно до 0.2 % C) и легированные стали, процесс в случае использования твёрдого карбюризатора проводится при температурах 900—950 °С, при газовой цементации (газообразный карбюризатор) — при 850—900 °С.

После цементации изделия подвергают термообработке, приводящей к образованию мартенситной фазы в поверхностном слое изделия (закалка на мартенсит) с последующим отпуском для снятия внутренних напряжений.

Способы цементации:

• в твёрдом карбюризаторе
• в газовом карбюризаторе
• в кипящем слое
• в растворах электролитов
• в пастах

Содержание 1 Цементация в твёрдом карбюризаторе 2 Цементация в газовом карбюризаторе 3 Цементация в кипящем слое 4 Цементация в растворах электролитов 5 Цементация в пастах 6 Ссылки

Цементация в твёрдом карбюризаторе

В этом процессе насыщающей средой является древесный уголь в зёрнах поперечником 3,5-10мм или каменноугольный полукокс и торфяной кокс, к которым добавляют активизаторы.

Технология процесса состоит в следующем: Загрузка деталей в стальной ящик с герметичным песчаным затвором. Укладка деталей производится таким образом, чтобы они были покрыты карбюризатором со всех сторон, не соприкасались друг с другом и стенками ящика. Далее ящик герметично закрывается песчаным затвором или замазывается огнеупорной глиной и загружается в печь.

Стандартный режим: 900-950 градусов, 1 час выдержки (после прогрева ящика) на 0,1 мм толщины цементированого слоя. для получения 1 мм слоя – выдержка 10 часов.

При “ускореном” режиме цементация производится при 980 градусах. Выдержка уменьшается в два раза и для получения слоя 1 мм требуется 5 часов. Но при этом образуется цементитная сетка, которую придется убирать многократной нормализацией.

Цементация в газовом карбюризаторе

Этот процесс осуществляют в среде газов, содержащих углерод. Газовая цементация имеет ряд преимуществ по сравнению с цементацией в твёрдом карбюризаторе, поэтому её широко применяют на заводах, изготовляющих детали массовыми партиями.

В случае с газовой цементацией можно получить заданную концентрацию углерода в слое; сокращается длительность процесса, так как отпадает необходимость прогрева ящиков, наполненых малотеплопроводным карбюризатором; обеспечивается возможность полной механизации и автоматизации процессов и значительно упрощается последующая термическая обработка деталей, так как закалку можно проводить непосредственно из цементационной печи.

Цементация в кипящем слое

Цементация в слое мелких частиц (0,05-0,20 мм) корунда, через который проходит восходящий поток эндогаза с добавкой метана (кипящий слой). При прохождении газа частицы становятся подвижными и слой приобретает некоторые свойства жидкости (псевдоожиженный слой).

Цементация в растворах электролитов

Использование анодного эффекта для диффузионного насыщения обрабатываемой поверхности углеродом в многокомпонентных растворах электролитов, один из видов скоростной электрохимико-термической обработки (анодный электролитный нагрев) малогабаритных изделий. Анод-деталь при наложении постоянного напряжения в диапазоне от 150 до 300 В разогревается до температур 450–1050°С. Достижение таких температур обеспечивает сплошная и устойчивая парогазовая оболочка, отделяющая анод от электролита. Для обеспечения цементации в электролит кроме электропроводящего компонента вводят углеродсодержащие вещества-доноры (глицерин, ацетон, этиленгликоль, сахароза и другие).

Цементация в пастах

Цементация с нанесением на науглероживаемую металлическую поверхность С-содержащих материалов в виде суспензии, обмазки или шликера, сушкой и последующим нагревом изделия ТВЧ или током промышленной частоты. Толщина слоя пасты должна быть в 6-8 раз больше требуемой толщины цементованного слоя. Температуру цементации устанавливают 910-1050°С

Ссылки

• Лексика.РУ – Морской словарь, ЦЕМЕНТАЦИЯ  (рус.). Архивировано из первоисточника 13 февраля 2012.
• Лексика.РУ – Технический железнодорожный словарь, ЦЕМЕНТАЦИЯ  (рус.). Архивировано из первоисточника 13 февраля 2012.
• Энциклопедия “Производство Труб” – Глоссарий  (рус.).

Технология газовой цементации с режимами. Температура и углеродный потенциал, режимы термообработки.

Данная статья позволит потенциальным Заказчикам подробней разобраться в вариантах существующих технологий цементации и выбором оптимального оборудования под свои задачи.

Общая информация. Цементация сталей и сплавов является самым распространённым видом химико-термической обработки в машиностроении. Цементацией называют адсорбцию атомов углерода поверхностью материала и их дальнейшее диффузионное продвижение в глубину металла с целью обогащения наружной поверхности углеродом при неизменном составе основного металла. Требуемая твёрдость поверхностного слоя заготовки получается образованием карбидов при резком охлаждении.

Последующая закалка также улучшает микроструктуру, которая образуется при длительной выдержке заготовок при высокой температуре на стадии насыщения. Цементацию проводят, когда необходимо предать наружным слоям изделий повышенную твёрдость, износостойкость и прочность, при относительно пластичной сердцевине. Завершающей операцией термообработки упрочнённых заготовок, является низкий отпуск при 180–220 ºС, переводящий мартенсит закалки науглероженного слоя в отпущенный мартенсит, с более низкими напряжениями.

Основные особенности и преимущества процесса цементации сталей

• Высокая твердость и износостойкость цементируемых поверхностей.
• Повышение предела контактной устойчивости.
• Является наиболее распространенным методом упрочнения.
• Увеличение показателей предела выносливости при изгибе и кручении.

Наилучших результатов можно достичь, если цементировать легированные стали с небольшим содержанием углерода. Таким образом, закалённая деталь остаётся пластичной и может одновременно работать на контактный износ, сопротивляться ударным нагрузкам и иметь достаточную вязкость и прочность на изгиб, чего невозможно достичь при объёмной закалке высоко углеродистых сталей из-за недостаточной ударной вязкости.

Например: : зубья шестерён, кулачки работают одновременно на контактный износ и на изгиб. Максимальную твёрдость наружной поверхности и соответственно высокую износостойкость детали приобретают, когда концентрация углерода на поверхности достигает диапазона

0,8-1,2% углерода. Этого значения и пытаются добиться на самой кромке. Конструктивно толщина упрочнённого слоя задаётся от толщины заготовки и её ресурса, и назначения.

Нельзя допускать сквозную цементацию заготовки. Мягкая сердцевина должна остаться что бы воспринимать напряжения при изгибе или кручении. Для прогнозирования необходимых толщин цементированных слоев на готовых деталях необходимо учитывать припуск под механическую обработку, если деталь будет работать в сопряжении с другими деталями.

Окончательно твёрдый слой изделие получает после закалки, по типу термообработки высокоуглеродистых сталей. Бывают ситуации, когда твёрдая поверхность нужна не на всех поверхностях. В таком случае после науглероживания проводят медленное охлаждение с последующей механической обработкой поверхностей, где твёрдая поверхность быть не должна. После снятия высокоуглеродистого слоя проводят повторный нагрев под закалку, с последующим низким отпуском.

В случае необходимости проводят повторную закалку с нагревом до 850–900 ℃ (выше точки А3), с целью перекристаллизации и получения более мелкозернистой микроструктуры. Скорость диффузии углерода в глубину металла зависит от температуры и стадии насыщения. Чем выше температура, тем быстрее продвигаются атомы углерода в глубину, при равном потенциале.

Твердая цементация: это когда адсорбция углерода на детали происходит из порошкообразных углеродсодержащих компонентов, в основном угля. Науглероживание происходит в закрываемой герметичной ёмкости, в форме короба. Повторяемость результатов такого метода невысокая, имеются и другие недостатки. Данный метод, со временем был вытеснен более передовыми технологиями газовой цементации и уже редко применяется.
Жидкая цементация: это вид науглероживания производится адсорбцией углерода из расплавов солей, содержащих углерод. Этот метод ограниченно используется из-за необходимости постоянно держать раствор горячим, невозможности применения крупногабаритных тиглей с растворами солей, сложностью поддержания заданного углеродного потенциала и ряда других нетехнологичных моментов при проведении режима.
газовая цементация, это когда адсорбция углерода происходит из газообразных, углеродсодержащих компонентов. Метод широко применяется из-за доступности жидких или газообразных углеводородных соединений. Относительной простоты предлагаемого оборудования. Углеводородные вещества легко дозируются, разбавляются, анализируются.

      Примечание.

В настоящей статье рассмотрены вопросы только газовой цементации.

Типы карбюризаторов для газовой цементации

Для газовой цементации в промышленных установках можно использовать жидкие и газовые карбюризаторы. Карбюризатором называется исходное вещество, которое содержит углерод. К жидкостным можно отнести несколько рекомендуемых марок керосина. К газообразным относятся углеводородный газ метан и пропан-бутан. Остальные углеводородные газы и жидкости в качестве карбюризаторов выбираются редко.

Примечание: применение жидких углеводородов относится к газовому типу цементации, так как при высокой температуре жидкие углеводороды возгоняются в газообразные составляющие, а адсорбция углерода происходит из газовой фазы.

Углеродный потенциал.

Для проведения технологии цементации применяют природные или искусственно приготовленные вещества. К науглероживающим компонентам, вне зависимости от исходного карбюризатора, входящим в состав науглероживающих смесей, относят: окись углерода (СО), метан (СН

4) и остальные предельные углеводороды СnH 2n+2. Наиболее активным газом карбюризатором является окись углерода (СО). Окись углерода диссоциирует по реакции 2СО ↔СО 2+С, с выделением атомарного углерода в активном состоянии. При соприкосновении с железом атом углерода внедряется в поверхностные слои и диффундирует глубину заготовки. Если же состав обеднить по углероду, то он начнёт выходить из металла обратно в атмосферу, в ту сторону, где концентрация углерода меньше. Процесс выхода углерода называется обезуглероживание, он происходит во всех печах на воздухе. Концентрация углерода на границе раздела сред: газ-металл находится в равновесии это и называют углеродным потенциалом. Наиболее предпочтительными условиями для цементации является условие, когда соотношение газов, по насыщающей способности, составляет 1-1,4% С. Процентные соотношения печных газов при подаче того или иного карбюризатора находятся во взаимосвязи и при постоянной температуре изменяются пропорционально. Поэтому на практике для определения науглероживающего состава, как правило, контролируют один из печных компонентов.

График. Определение углеродного потенциала по кислородному датчику.

Углеродный потенциал, в зависимости от концентрации кислорода Поддерживать нужный углеродный потенциал, подавая один лишь карбюризатор невозможно. Даже регулируемая подача карбюризатора будет выводить науглероживающий потенциал выше допустимого уровня, потому что в исходной молекуле углеводорода нет кислорода для прохождения реакции образования 2СО ↔СО2+С. Процесс подачи только карбюризатора называется пиролиз, который выводит углеродный потенциал на уровень концентраций с образованием на поверхности детали чугуна, с образованием цементитной сетки на заготовках. Для корректировки состава к карбюризатору необходимо подавать окислитель. Окислителем может быть вода или кислород в составе воздуха. Расходы карбюризатора и окислителя выбираются пропорционально объёму рабочего пространства и площади цементируемой поверхности. На практике дозирование карбюризатора задаётся технологическими рекомендациями, с учётом конкретной марки, а объём окислителя подаётся автоматикой системы управления до заданного углеродного потенциала.

Для получения нужного углеродного потенциала в зависимости от фазы желаемого карбюризатора к цементационным печам предлагаются различные установки и устройства. Система анализа концентрации одного или двух газовых составляющих насыщающей атмосферы однотипная и не зависит от марки карбюризатора и установки. Система может укомплектовываться различной элементной базой, но принципы измерения при этом не меняются.

Установка контроля и регулирования углеродного потенциала с применением жидкого карбюризатора. Описание установки «КРПА-Ж»

Установка производит регулирование углеродного потенциала печной атмосферы в цементационных электропечах путём нормированных подач жидкого карбюризатора: (керосин, триэтаноламин и т.п.) и окислителя (вода воздух), в соответствии с нужной концентрацией газа СО2 или О2.

Принцип действия установки. В отдельные герметичные ёмкости КРПА-Ж заливаются керосин и окислитель(вода). Жидкости подаются в муфель специальными насосами, через индикаторы расхода. В муфеле керосин и вода распадается на газообразные составляющие. Первоначально подаётся только карбюризатор, затем концентрация углерода начинает повышаться. По истечении 60 минут включается анализ отходящей атмосферы и когда в реторте концентрация окисляющей составляющей углерода снизится до заданной концентрации СО2 или О2 автоматически включается подвод окислителя: вода и воздух до момента превышения заданной концентрации по газу СО2 или О2. При превышении необходимого процента окисляющего газа выключается клапан только воздуха, и концентрация СО2 или О2 начинает медленно снижаться, при этом подача воды не отключится. Величина гистерезиса составляет 0,01% по газу СО2 или 10mV по кислородному анализатору. После достижения порогового значения снова включается воздух. Плавность поддержания оптимального насыщения настраивается величиной дозирования жидкостей и газов одноразово при наладке. В логический контроллер зашиты режимы автоматической работы, все блокировки аварийных и недопустимых ситуаций.

В качестве жидкого карбюризатора рекомендуется использовать керосин марок РТ, ТС-1 по ГОСТ 102227-86. При нитроцементации триэтаноламин. В качестве окислителя используется дистиллированная вода и атмосферный воздух. Расход керосина, для средней печи, составляет примерно 80-120 капель/минуту. Среднее потребление воды, примерно 60-80капель/минуту. Воздух применяется в качестве тонкого регулирования углеродного потенциала и настраивается в пределах 20-30л/мин. Дозирование компонентов определяется по индикаторам и визуально через капельницу.

Установка контроля и регулирования углеродного потенциала с применением газообразного карбюризатора. Описание установки «КРПА-Г»

Установка КРПА-Г обеспечивает регулирование углеродного потенциала печной атмосферы путём нормированных подач газообразного карбюризатора (природный газ или пропан-бутан) и окислителя: воздух, в соответствии с рекомендуемой концентрацией СО2 или О2 в атмосфере печи. Исполнение с газовым карбюризатором позволяет точнее регулировать расходы подаваемых газов, а состав получаемых в печи сред несколько ближе к оптимальным (меньшее сажеобразование, посторонних примесей), чем с применением жидкого карбюризатора. Вследствие чего, установки КРПА-Г пользуется несколько большим спросом, чем с жидким карбюризатором.

Принцип действия установки. К оборудованию подводят углеводородный газ. Кислород поступает в муфель от встроенного компрессора. Газы подаются дозировано, через вентили, клапаны и индикаторы. В системе одна магистраль под углеводородный газ и две под окислитель. Линия окислителя делится на основную магистраль и добавочную (регулировочную).

При достижении технологической температуры в 760°С в муфель начинает подаваться керосин. Науглероживающий потенциал начинает повышаться. По истечении 40 минут включается анализ атмосферы и начнёт контролировать печную атмосферу. Окисляющая составляющая углерода снижается и дойдя до заданной величины СО2 или О2 включается клапан воздуха в качестве окислителя. В реакторе воздух сразу окисляет водород и углерод, тем понижает потенциал до достижения заданной величины СО2 или О2. При превышении нужной концентрации анализируемого газа автоматически перекрывается подача дополнительной магистрали подачи воздуха и значение СО2 или О2 начинает медленно снижаться до нижней уставки. После достижения порогового значения снова включается подача дополнительной магистрали воздуха. Плавность поддержания нужного состава настраивается величиной расходов газов одноразово, при наладке. В логический контроллер зашиты режимы автоматической работы, необходимые блокировки аварийных и недопустимых ситуаций.

В качестве карбюризатора рекомендуется использовать природный газ по ГОСТ 5542-87. В качестве окислителя применяется воздух. Объём природного газа в среднем составит 2-3 рабочего объёма муфеля, расход воздуха примерно 3-4 объёма муфеля.

Система контроля и регулирования углеродного потенциала эндогенератора

Система обеспечивает регулирование углеродного потенциала печной атмосферы путём нормированных подач эндогаза и метана в качестве дополнительного карбюризатора. В устройство ЭН-10 входит эндогенератор линия добавления карбюризатора. В качестве опции система может включить оборудование для организации пламенной завесы и продувки печи азотом: исполнение ЭН-10И1. Предлагаемая комплектация обеспечивает наилучшие результаты цементации и нагрева под термообработку в защитных атмосферах, рекомендуется для применения в относительно больших, проходных или садочных закалочно-цементационных агрегатах. Система управления насыщающей способности комплектуется исходя из задач, конструкции и объёма рабочего пространства.

Примечание: устройство и принцип действия эндогенератора в данной статье не рассматривается.

Принцип действия системы ЭН-10. К генератору подводят углеводородный газ, эндогаз, для исполнения И1, дополнительно азот. Эндогаз от эндогенератора поступает с углеродным потенциалом 0,4-0,5%С. Метан в этом случае необходим для его повышения. Магистраль природного газа имеет две ветки основную и регулировочную. Только после достижения технологической температуры (~760℃) эндогаз и метан подаются в печь. По истечении 30 минут включается анализ атмосферы. Реакции идут в сторону уменьшения СО2 или О2. При достижении анализируемого газа ниже уставки отключится магистраль регулировочной ветки природного газа, и концентрация газов СО2 или О2 начинает повышаться. Цикл включения, отключения регулирующей ветки магистрали поддерживает углеродный потенциал на оптимальном уровне. Плавность поддержания настраивается величиной расходов одноразово, при наладке. В логику зашиты блокировки аварийных и недопустимых ситуаций. В качестве карбюризатора рекомендуется использовать природный газ по ГОСТ 5542-87. В качестве окислителя применяется газ с меньше й науглероживающей способностью, чем нужно для цементации. Потребление эндогаза, в среднем, составляет 4-5 объема рабочей камеры. Количество природного газа до повышения углеродного потенциала до уровня ~1%С составит 12-15% от объёма эндогаза.

Независимо от типов установок производится постоянный мониторинг давления газов, тонкое дозирование. Подача и управление производится в автоматическом режиме с помощью электромагнитных клапанов. Газы после анализа направляются обратно в печь или на свечу. Система подачи азота или пламенная завеса является дополнительной опцией, обеспечивающей безопасную работу всего агрегата.

Варианты интенсификации процессов цементации.

В настоящее время наиболее распространённым и практически проверенным средством интенсификации цементации является повышение температуры прохождения процесса диффузии. При повышении температуры скорость ионов углерода в кристаллической решётке железа возрастает и увеличивается глубина цементации при одной и той же продолжительности процесса. Известно, что при совместном насыщении стали азотом и углеродом происходит ускорение диффузии, поэтому, добавляя к цементирующему составу аммиак, можно ускорить диффузию углерода.

Цементация | осадочная порода | Британика

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Обзор недели
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
• Britannica Beyond
  Мы создали новое место, где вопросы находятся в центре обучения. Вперед, продолжать. Просить. Мы не будем возражать.
• Спасение Земли
  Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
• SpaceNext50
  Britannica представляет SpaceNext50. От полёта на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые подпитывают наше любопытство к космосу!

Содержание

• Введение

Краткие факты

• Связанный контент

Цементация Определение и значение – Merriam-Webster

ce·​men·​ta·​tion ˌsē-ˌmen-ˈtā-shən 

1

: процесс окружения твердого тела порошком и нагревания в целом таким образом, что твердое тело изменяется путем химической комбинации с порошком состояние цементирования

Примеры предложений

Недавние примеры в Интернете Второй материал представлял собой тип песка (называемый SLS) и опирался не на цементация , но на тканевой флизелиновой основе. — Лейси Шлей, Discover Magazine , 22 июля 2014 г. Сделка с Ираком была заключена менее чем через месяц после того, как Weatherford заключила пятилетний контракт на поставку цементировочных материалов , заканчивания, хвостовиков, твердых расширяемых конструкций и услуг по выводу из обсадной колонны компании Saudi Aramco. — Серхио Чапа, Houston Chronicle , 8 октября 2019 г. Финансовые условия не разглашаются, но Weatherford описывает сделку как пятилетнее соглашение о корпоративных закупках на поставку цементирование , заканчивание, хвостовики, твердые расширяемые элементы и технологии выхода из обсадной колонны компании Saudi Aramco. — Серхио Чапа, Houston Chronicle , 18 сентября 2019 г.

Эти примеры предложений автоматически выбираются из различных онлайн-источников новостей, чтобы отразить текущее использование слова «цементация». Мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв.

История слов

Первое известное использование

1592, в значении, определенном в смысле 1

Путешественник во времени

Первое известное использование цемента было в 1592 году

Посмотреть другие слова того же года

Словарные статьи Рядом с

цементация

цементный

цементация

цементирующий

Просмотреть другие записи поблизости

Процитировать эту запись «Цементация».

Словарь Merriam-Webster. com , Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/cementation. По состоянию на 22 марта 2023 г.

Копия цитирования

Медицинское определение

цементация

существительное

ce·​men·​ta·​tion ˌsē-ˌmen-ˈtā-shən 

: акт или процесс прикрепления (в качестве зубной реставрации к естественному зубу) с помощью цемента

Подробнее от Merriam-Webster о цементировании

Britannica.com: Энциклопедическая статья о цементировании

8 Подпишитесь на крупнейший словарь Америки и получите еще тысячи определений и расширенный поиск без рекламы!

Merriam-Webster без сокращений

упрямый

См.