2. НИТРОЦЕМЕНТАЦИЯ

Нитроцементацией называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температуре 840-860 °С в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака. Продолжительность процесса Основное назначение нитроцементации — повышение твердости, износостойкости и предела выносливости стальных деталей.

Установлено, что при одновременной диффузии углерода и азота ускоряется диффузия углерода. Скорость роста нитроцементованого и цементованного слоев на глубину 500 мкм практически одинакова, хотя температура нитроцементации почти на ниже температуры цементации.

Для нитроцементации легированных сталей рекомендуется использовать контролируемую эндотермическую атмосферу, к которой добавляют об. необработанного природного газа и 1—35 об. % .

После нитроцементации следует закалка непосредственно из печи, реже после повторного нагрева применяют и ступенчатую закалку. После закалки проводят отпуск при 160-180°С.

При оптимальных условиях насыщения структура нитроцементованного слоя должна состоять из мелкокристаллического мартенсита, небольшого количества мелких равномерно распределенных карбонитридов и 30-50 % остаточного аустенита.

Твердость слоя после закалки и низкого отпуска Высокое содержание остаточного аустенита обеспечивает хорошую прирабатываемость, например, нешлифуемых автомобильных шестерен, что обеспечивает их бесшумную работу. Максимальные показатели прочности достигаются только при оптимальном для данной стали содержании на поверхности нитро-цементованного слоя углерода и азота.

Азота в слое должно быть не меньше того количества, которое устраняет вредные последствия внутреннего окисления

0,15 %). При высоком содержании азота в слое образуется так называемая темная составляющая, которая обнаруживается на поверхности в виде темной точечной сетки. Темная составляющая, вероятно, представляет собой поры, образовавшиеся в результате выделения из твердого раствора молекулярного азота под высоким давлением. Темная составляющая снижает предел выносливости стали на и предел контактной выносливости в 5—6 раз. Оптимальное содержание углерода в сумме С + N зависит от марки стали и колеблется в широких пределах При низкой концентрации углерода в структуре слоя по границам зерен мартенсита появляется троостит. При высоком содержании углерода в стали, содержащей образуются карбонитриды, располагающиеся преимущественно по границам зерен в виде сплошной или разорванной сетки. Переход углерода и легирующих элементов в карбонитриды понижает устойчивость аустенита, что также ведет к образованию в слое троостита. Образование сетки карбонитридов и троостита снижает предел выносливости, пластичность и вязкость стали.

Толщина нитроцементованного слоя составляет обычно 200— 800 мкм. Она не должна превышать 1000 мкм. При большей толщине в нем образуются темная составляющая и другие дефекты, снижающие механические свойства стали.

Нитроцементации обычно подвергают детали сложной конфигурации, склонные к короблению (см. c. 339). Нитроцементация имеет следующие преимущества по сравнению с газовой цементацией. Процесс происходит при более низкой температуре (840— 860 °С вместо 910-930 °С); толщина слоя меньше; получаются меньшие деформации и коробление деталей; повышается, сопротивление износу и коррозии.

Нитроцементацию широко применяют на автомобильных и тракторных заводах. Так, на ВАЗе 94,5 % деталей, проходящих химико-термическую обработку, подвергают нитроцементации.