Повышение устойчивости металла к химическому воздействию путем обработки стали цианидом
Химическая стойкость металлических материалов играет важную роль в их долгосрочной эффективности и прочности. В процессе эксплуатации металлические изделия могут подвергаться агрессивным условиям, которые могут привести к разрушению и ухудшению их свойств. Одним из методов улучшения химической стойкости металла является цианирование стали.
Цианирование — это процесс поверхностной обработки металлических изделий, который заключается в насыщении поверхности азотом путем взаимодействия с цианидами. В результате происходит формирование твердого азотосодержащего слоя на поверхности металла, который улучшает его стойкость к химическим реагентам, коррозии, износу и другим агрессивным воздействиям. Преимущества цианирования стали включают увеличение твердости и износостойкости поверхности, улучшение адгезии к покрытиям, повышение коррозионной стойкости и долговечности изделий. Этот метод также позволяет улучшить эстетические характеристики металла, делая его более привлекательным и представительным.
Особенности процесса цианирования стали
Процесс цианирования стали состоит из двух этапов. На первом этапе происходит насыщение металла азотом и углеродом, занимающее от 1 до 3 часов. На втором этапе начинается обратный переход азота в газообразное состояние, что ведет к снижению его содержания в решетке стального сплава.
Существует несколько видов цианирования стали, каждый из которых требует особого подхода к технологическим условиям для достижения различных результатов. Однако важно учитывать, что глубина проникновения азота и углерода зависит от структуры стали, и тонкие металлические заготовки могут стать хрупкими в результате обработки.
Высокотемпературное цианирование
При высокотемпературном цианировании, также известном как жидкостная цементация стали, рабочая температура колеблется в пределах +800 до +900 градусов по Цельсию. В результате такой обработки поверхностные слои материала заготовок насыщаются углеродом до уровней от 0,6 до 1,2%. Глубина проникновения углерода в металл составляет от 0,15 до 2 мм.
Особенность этого метода заключается в необходимости дополнительной термической обработки заготовок после цианирования, включающей закалку и низкий отпуск. Структура полученного упрочненного слоя включает прослойку, состоящую из азотистого мартенсита, покрытую тонкой пленкой карбонитридов Fe2(C, N).
Низкотемпературное цианирование
Наиболее распространенным методом цианирования сталей является низкотемпературный метод, который широко применяется для обработки деталей и инструментов из быстрорежущей стали. Рабочая температура варьируется от +550 до +570 градусов по Цельсию, а процесс осуществляется путем погружения в специальные соляные ванны.
Данный метод предусматривает использование трех основных рецептур рабочей смеси:
смесь из 50% цианистого калия и 50% цианистого натрия, которая плавится при температуре +490 градусов по Цельсию.Смесь из 96 до 98% цианистого натрия и 4 до 2% соды, температура плавления которой составляет +550 градусов по Цельсию.Смесь из 60% цианистого натрия и 40% соды, плавящаяся при +440 градусах по Цельсию.
Жидкая среда, приготовленная по третьей рецептуре, чаще всего используется из-за отсутствия отложений солей на поверхности заготовок во время цианирования.
Преимущества и недостатки цианирования стали
Увеличение прочности. Цианирование обеспечивает повышенную прочность поверхностных слоев металла заготовок по сравнению с цементацией. Кроме того, это процесс характеризуется высокой скоростью и экономичностью.
Менее интенсивное износостойкое оборудование. При цианировании оборудование изнашивается медленнее, а стальные заготовки не деформируются благодаря относительно низким температурам обработки, в отличие от цементации.
Устойчивость к механическим воздействиям. Цианирование создает более устойчивую структуру внешних слоев металла, что позволяет далее обрабатывать детали из низколегированной стали путем закалки в масле. Присутствие остаточного аустенита в стальных заготовках после цианирования придает металлу пластичность, ударную вязкость и прочность на изгиб.
Недостатки технологии
Тонкий защитный слой. Одним из основных недостатков цианирования является крайне тонкий защитный слой от 0,7 до 0,8 мм. Использование азотированной и науглероженной атмосфер требует строгого контроля концентрации азота и углерода в воздухе, а также проветривания рабочих помещений.
Отсутствие четких критериев качества. Не существует четких критериев оценки качества цианирования, что зависит от слесарной обработки и характера износа. Обычно такой обработке подвергают инструменты, такие как резьбонарезные и червячные фрезы, фасонные резцы, плашки, метчики и долбяки.
Заключение
Цианирование стали имеет как свои преимущества, так и недостатки, которые следует учитывать при выборе этой технологии. Важно помнить, что при цианировании могут проявиться некоторые недостатки, такие как увеличение хрупкости зубчиков деталей и возможность образования абразивных частиц при изнашивании.
Комментарии 0