Pred niekoľkými rokmi, tento postup doma bolo takmer nemožné realizovať. Dnes je možné využiť prostredie grafitu alebo ich analógov. Hlavná vec je túžba a určité vedomosti .
Všeobecné informácie o procese
Prvým krokom je pochopenie základov tepelného spracovania ocele.
Nasledujúce faktory súvisia so špecifickými vlastnosťami cementácie kovov:
- Vďaka postupu sa cementované ocele stávajú silnejšími, čo zvyšuje odolnosť voči opotrebeniu a pevnosť materiálu;
- Vlastnosti prevádzky kovu sa menia v dôsledku ohrevu produktov v kvapalnom, plynnom alebo tuhom médiu, čo zlepšuje jeho vlastnosti;
- Vykurovanie častí je možné pri rôznych teplotách, neexistuje žiadne obmedzené konštantné a presné odporúčanie. Domáci proces cementácie prebieha pri teplote 500 stupňov Celzia. V priemyselných podmienkach s použitím profesionálneho vybavenia dosahuje teplota ohrevu v peci viac ako 1300 stupňov Celzia. Mali by ste vedieť, že teplota je zvolená vzhľadom na koncentráciu nečistôt a uhlíka.
- Odborníci odporúčajú doma cementovať nízko uhlíkové typy ocele (približne 0, 2%). Napríklad čepeľ z lacného kuchynského noža vyrobeného z ocele alebo malých častí.
- Uhlík preniká do štruktúry ocele pomerne pomaly. Preto sa cementovanie čepele noža v podmienkach domáceho postupu uskutočňuje rýchlosťou nie väčšou ako 0, 1 ml za hodinu. Aby bola rovnaká čepeľ odolná voči silnejšiemu zaťaženiu, je potrebné vrstvu posilniť až na 0, 8 ml za hodinu. Je tiež dôležité pochopiť, že cementovanie noža alebo malého hriadeľa v domácej dielni bude trvať najmenej osem hodín . V tomto prípade je potrebné udržiavať v peci určitú teplotu, aby sa nenarušil teplotný režim.
- V procese cementácie sa mení nielen vlastnosť kovu, ale aj jeho fázové zloženie a atómová mriežka. Všeobecne platí, že povrch má rovnaké charakteristiky ako pri kalení, ale je možné regulovať v úzkom teplotnom rozsahu, aby sa zabránilo rôznym materiálnym defektom.
Je to o niečo ťažšie zalievať nehrdzavejúce ocele, ale zároveň kvalitatívne zlepší vlastnosti tohto typu kovu.
V akom prostredí je cementácia ocele možná?
Proces kalenia prebieha v rôznych podmienkach prostredia:
- v pevnom stave;
- v plynnom skupenstve;
- v roztoku elektrolytu;
- vo forme špeciálnej pasty;
- vo fluidnom lôžku.
Najčastejšie, v podmienkach domácej dielne, je oceľ stmelená grafitom . To značne zjednodušuje proces, pretože nie je potrebné dodatočne sa starať o silnú tesnosť pece.
V priemyselnej výrobe sa najčastejšie používa plyn, pretože tento spôsob znižuje čas strávený kalením.
Druhy kovov, ktoré možno spracovať
Existujú tri hlavné skupiny kovov, ktoré sa používajú na kalenie:
- Oceľ s nevytvrdeným jadrom. Táto skupina zahŕňa nasledujúce triedy ocele vhodné na cementovanie - 20, 15 a 10. Tieto časti sú malé a používajú sa na domáce použitie. Počas kalenia sa austenit transformuje na feriticko-perlitickú zmes.
- Oceľ so slabo kaleným jadrom. Táto skupina zahŕňa kovy takých tried ako 20X, 15X (chrómové nízkolegované ocele). V tomto prípade sa uskutočňuje ďalší postup ligácie s použitím malých dávok vanádu. To zaisťuje výrobu jemných zŕn, čo má za následok viskóznejší a tvárnejší kov.
- Oceľ s vysoko tvrdeným jadrom. Tento typ kovu sa používa na výrobu súčiastok s komplexnou konfiguráciou alebo veľkým prierezom, ktorý môže odolať rôznym rázovým zaťaženiam, ktoré sú vystavené striedavému prúdu. Počas procesu kalenia sa zavádza nikel alebo sa v prípade jeho nedostatku používa mangán, zatiaľ čo na rozdrvenie zrna sa pridávajú malé dávky titánu alebo vanádu.
Všeobecne je proces cementácie ocele nevyhnutný na zlepšenie odolnosti proti opotrebeniu a pevnosti dielov.
Najčastejšie sú hriadele, nápravy, čepele lopatiek, ložiskové komponenty a ozubené kolesá vystavené nauhličovaniu.
Ako sa cementácia ocele v pevnom prostredí v podniku av domácej dielni?
Zmes na pevnú cementáciu sa pripravuje z bária, vápnika s aktívnym uhlím a uhličitanu sodného. Uhlie je lepšie vziať z dubu alebo brezy a rozdeliť ho na malé frakcie, nie viac ako desať milimetrov. Na odstránenie prebytočného prachu sa odporúča uhlie preosiať . Soli sú tiež rozomleté na prášok a preosiate cez sito.
Existujú dva spôsoby prípravy zmesi:
- Uhlie z dreva sa naleje na soľ, ktorá sa predtým rozpustí vo vode. Výsledná zmes sa vysuší, jej obsah vlhkosti by nemal byť vyšší ako 7%.
- Suché uhlie a soľ sa dôkladne premiešajú, aby sa eliminovala možnosť znečistenia aj pri chemickom a tepelnom spracovaní.
V tomto prípade sa prvá technika považuje za vyššiu kvalitu. Pretože zaisťuje, že zmes vyjde rovnomerne, a výsledok bez škvŕn a pruhov. Hotová zmes sa tiež nazýva karburátor .
Proces tuhého cementovania prebieha v špeciálnych boxoch, kde sa zmes naleje v správnom množstve. V ideálnom prípade krabice zodpovedajú veľkosti a tvaru spracovávaného produktu. Podobne ako v tomto prípade sa čas strávený ohrevom obalu znižuje a kvalita cementačnej vrstvy sa zlepšuje. Aby sa zabránilo úniku plynu, medzery sú pokryté špeciálnym žiaruvzdorným ílom a pokryté tesniacim uzáverom.
Treba poznamenať, že je ekonomicky výhodné vyrábať nádoby, ktoré sú ideálne vhodné pre dopravníkové postupy. Ak potrebujete jednu alebo dve časti na temperovanie, potom je lepšie zvoliť kontajner univerzálneho tvaru - štvorcový, okrúhly alebo obdĺžnikový.
Krabice sú vybrané z nízkouhlíkovej alebo tepelne odolnej ocele.
Proces cementácie v pevnej zmesi je nasledovný: \ t
- súčiastky, ktoré musia byť kalené, rovnomerne umiestnené v krabiciach naplnených pevným karburátorom;
- pec je ohrievaná na 900 - 1000 stupňov a slúži vo svojej nádobe s výrobkami;
- ohrev boxov prebieha pri teplote od 500 do 700 stupňov. Toto otepľovanie sa nazýva end-to-end. Signál, že pec sa zahreje na požadovanú teplotu, je jednotná farba spodnej dosky, pod boxmi nie sú žiadne ďalšie tmavé oblasti;
- Teplota sa zvýši na 900 alebo 1000 stupňov Celzia.
Práve v tomto teplotnom režime dochádza k difúznym zmenám v štruktúre častí na atómovej úrovni.
Doma je ťažké ohriať rúru na požadovanú teplotu a udržiavať celý teplotný režim od začiatku do konca. V tomto prípade je všetko možné . Je potrebné pripomenúť, že účinnosť domácej cementácie je oveľa nižšia ako priemyselná.
Cementovaná oceľ s použitím plynu
Po prvý raz bola oceľ v cementárni Zlatousovsky kombinovaná s bdelým vedením P. Anosova. Túto účinnú metódu vyvinuli V. Prosvirin, S. Ilinsky a N. Minkevich.
Podstata procesu je celkom jednoduchá - kov je stmelený vplyvom plynu obsahujúceho uhlík (prírodný, umelý alebo generátor) v hermeticky uzavretej peci .
Najprístupnejším a najčastejšie používaným plynom je kompozícia, ktorá sa získava rozkladom ropných produktov.
Vyrába sa nasledujúcim spôsobom:
- petrolej sa naleje do špeciálnej nádoby z ocele, ktorá sa zahrieva na proces pyrolýzy - rozklad petroleja na zmes niekoľkých plynov;
- približne 60% tohto plynu sa modifikuje a je vhodné na nauhličovanie.
Na nauhličovanie sa používa zmes modifikovaného plynu a čistého pyrolýzneho plynu. Potreba modifikovať časť plynu je spôsobená tým, že použitie čistého pyrolýzneho plynu na oceli vedie k nedostatočnej cementácii a v niektorých častiach môže byť schopný usadiť niektoré sadze, ktoré sa ťažko odstraňujú.
Proces cementácie ocele pomocou plynu sa vykonáva na špeciálnych kontinuálnych dopravných peciach. Alebo použite unikátne stacionárne jednotky.
Po prvé, dajte časť do rúry, jej mufle. Inštalácia sa uzavrie a pec sa zahreje na 950 stupňov. Potom sa dodáva vopred pripravený plyn.
Vykonať tento postup doma je takmer nemožné.
Zároveň má niekoľko výhod oproti spôsobu spracovania tuhých látok:
- menej času na prípravu surovín na cementáciu;
- priaznivejšie a bezpečnejšie pracovné podmienky pre pracovníkov;
- urýchlenie procesu vytvrdzovania skrátením času vystavenia výrobkov.
Najdôležitejšou vecou pri cementovaní ocele je dobre organizovaný proces a vysoko kvalitné vybavenie a suroviny. Pevný spôsob sa môže realizovať doma v prítomnosti pece, karburátora a kovových foriem. Rovnako ako určité zručnosti spojené s týmto procesom kalenia ocele.