Повышение прочности металлов является крайне сложной и востребованной процедурой, которая имеет широкое применение в области промышленности. Направленная газовая цементация предназначена для упрочнения стали, а именно повышения ее твердости и устойчивости к износу. Операция проводится с использованием различных газов и газовых смесей, которые позволяют добиться желаемых характеристик. При этом сам процесс происходит в специальных печах.

 

Какие газы используются для цементации?

Для обработки металла используются преимущественно газы природного происхождения. Чаще всего в промышленности применяется чистый метан. Однако в целях экономии возможно применение искусственных газов. При этом каждый способ имеет практически идентичную эффективность. Газы могут обеспечить высокую температуру нагрева в кратчайшие сроки. При этом их применение минимизирует образование на поверхности стали различных отложений, что положительно сказывается на качестве упрочнения.
Для цементации газом лучше всего подходит природный метан. Во время его разложения образуется наименьшее количество непредельных углеводородов. Искусственные газы (пропан, бутан) могут дополнительно проходить переработку, что позволит получить газообразную смесь с необходимым составом углеводородов. В таком случае можно приблизить естественное образование кокса и сажи до 9-15 %, что на несколько единиц больше, чем при использовании чистого метана.

 

установка для газовой карбюризации

Технологические особенности цементации

Промышленная цементация газом осуществляется с использованием специальной печи. Во время проведения процедуры внутрь подается газ или газообразная смесь. Технология подразумевает цементацию при 900-950 °С. Предварительно все детали проходят закалку на меньшей температуре порядка 820 °С. После нагревания металл отпускается, температура отпуска составляет не больше 180 °С. Применение газа обусловлено большей теплопроводностью. При этом в структуре металла снижаются напряжения. Периодическое остуживание позволяет избежать коробления. Применение данной технологии требует меньших затрат времени, что выгодно для промышленных предприятий.

Цементация с использованием газовой среды позволяет более тонко настраивать подачу газообразной смеси. Предварительно можно регулировать состав газа и общую производительность печи. Современные технологии позволяют полностью автоматизировать процесс цементации, что положительно сказывается на снижении затрат на содержание штата работников предприятия. На практике многие производства используют автоматику или более дешевую механику. Системы монтируются непосредственно к печи со встроенной ванной для закалки стали.

схема работы с газовым карбюризатором

 

Преимущества применения данного метода

Применение технологии цементации при помощи газа позволяет увеличить прочность изделий из стали. После термической обработки на поверхности деталей образуется заэвтектоидный слой, который состоит из цементита и перлита. Если углубиться в структуру материала, то в основном составе встречается только перлит. Также в основе стали после такой обработки присутствуют зерна феррита. Следует выделить ряд преимуществ упрочнения сталей при помощи газа:

  • сокращение сроков проведения процедуры;
  • регулирование состава углерода в слоях;
  • полная механизация или автоматизация процесса;
  • упрощение дальнейшей обработки стали;
  • снижение производственных затрат.

Для проведения данной закалки не требуется наличие сложного вспомогательного оборудования. Как правило, обрабатывать металл можно прямо из печи для цементации. Данная особенность технологии существенно снижает производственные затраты и упрощает реализацию исходной задачи. Также применение цементации при помощи газообразной смеси позволяет снизить общую производственную вредность для персонала. Сотрудники предприятия смогут минимизировать контакт с карбюризатором и полностью избежать целого ряда подготовительных процессов, которые нужны для качественной обработки. Поэтому отечественные предприятия часто переходят на данную технологию, чтобы сократить затраты и повысить производительность закалки деталей из сталей.