≡× MENU

• Naprawa
• Naprawa
• Projektowanie wnętrz
• O wszystkim
• O hydraulice

Cechy cementowania metali. Obróbka chemiczno-termiczna stali. Nawęglanie stali w domu Nawęglanie stali grafitem w domu

Proces cementowania opiera się na zasadzie chemicznej i termicznej obróbka metalu. Cały zabieg polega na nasyceniu powierzchni stali wymaganą ilością węgla w określonych warunkach temperaturowych.

Kilka lat temu ta procedura była prawie niemożliwa do wdrożenia w domu. Dziś jest to możliwe przy użyciu mediów grafitowych lub ich analogów. Najważniejsze jest pragnienie i trochę wiedzy.

Ogólne informacje o procesie

Przede wszystkim musisz zrozumieć podstawy obróbki cieplnej stać się.

Cechy nawęglania metali obejmują następujące czynniki:

1. Dzięki tej procedurze stale nawęglane stają się mocniejsze, co wzrasta odporność na zużycie i wytrzymałość materiał;
2. Właściwości eksploatacyjne metalu zmieniają się poprzez ogrzewanie wyrobów w ośrodku ciekłym, gazowym lub stałym, co poprawia jego właściwości;
3. Części można podgrzewać do różnych temperatur; nie ma żadnych ograniczonych stałych lub dokładnych zaleceń. W domu proces cementowania odbywa się w temperaturze 500 stopni Celsjusza. W warunkach przemysłowych przy użyciu profesjonalnego sprzętu temperatura nagrzewania w piecu sięga ponad 1300 stopni Celsjusza. Warto wiedzieć, że temperaturę dobiera się biorąc pod uwagę stężenie zanieczyszczeń i węgla.
4. Profesjonaliści polecają w domu cement niskoemisyjny gatunki stali (około 0,2%). Na przykład ostrze niedrogiego noża kuchennego wykonanego ze stali lub małych części.
5. Węgiel wnika w strukturę stali dość powoli. Dlatego cementowanie ostrza noża w procedurze domowej następuje z szybkością nie większą niż 0,1 ml na godzinę. Aby to samo ostrze wytrzymało większe obciążenia, konieczne jest wzmocnienie warstwy o grubości do 0,8 ml na godzinę. Ważne jest również, aby zrozumieć, że nawęglanie noża lub małego trzonka w domowym warsztacie zajmie minimum osiem godzin. W takim przypadku należy utrzymać określoną temperaturę w piekarniku, aby nie zakłócać reżimu temperaturowego.
6. W procesie nawęglania zmieniają się nie tylko właściwości metalu, ale także jego skład fazowy i sieć atomowa. Ogólnie rzecz biorąc, powierzchnia uzyskuje te same właściwości, co po hartowaniu, ale można ją kontrolować w wąskim zakresie temperatur, aby uniknąć różnych wad materiałowych.

Przeprowadzić nawęglanie stali nierdzewnej trochę bardziej skomplikowane, ale jednocześnie poprawi to jakościowo właściwości tego rodzaju metalu.

W jakim środowisku możliwe jest nawęglanie stali?

Proces utwardzania odbywa się w różnych warunkach środowiskowych:

• w postaci stałej;
• w gazie;
• w roztworze elektrolitu;
• w postaci specjalnej pasty;
• w złożu fluidalnym.

Najczęściej odbywa się to w domowym warsztacie nawęglanie stali grafitem. To znacznie upraszcza proces, ponieważ nie trzeba się dodatkowo martwić o mocne uszczelnienie piekarnika.

W produkcji przemysłowej najczęściej stosuje się gaz, ponieważ ta metoda skraca czas hartowania.

Rodzaje metali, które można poddać obróbce

Istnieją trzy główne grupy metali używanych do hartowania:

1. Stal z niehartowanym rdzeniem. Do tej grupy należą następujące gatunki stali nadające się do cementowania - 20, 15 i 10. Części te są małe i są używane do stosowania w warunkach domowych. Podczas hartowania austenit przekształca się w mieszaninę ferrytu i perlitu.
2. Stal ze słabo hartowanym rdzeniem. Do tej grupy zaliczają się metale takich gatunków jak 20Х, 15Х (stale niskostopowe chromowe). W tym przypadku wykonywany jest dodatkowy zabieg ligacji z użyciem małych dawek wanadu. Zapewnia to drobne ziarno, co skutkuje bardziej plastycznym i ciągliwym metalem.
3. Stal z bardzo hartowanym rdzeniem. Ten rodzaj metalu służy do produkcji części o skomplikowanych konfiguracjach lub dużych przekrojach, które mogą wytrzymać różne obciążenia udarowe i są narażone na prąd przemienny. W procesie hartowania wprowadza się nikiel lub w przypadku jego niedoboru mangan, a ziarno rozdrabnia się małe dawki tytan lub wanad.

Ogólnie rzecz biorąc, proces nawęglania stali jest niezbędny do poprawy odporności na zużycie i wytrzymałości części.

Najczęściej nawęglanymi częściami są wały, osie, ostrza noży, części łożysk i koła zębate.

Jak przebiega nawęglanie stali w środowisku stałym w przedsiębiorstwie i w przydomowym warsztacie?

Mieszankę do cementowania stałego przygotowuje się z baru, wapnia z węglem drzewnym i węglanem sodu. Lepiej jest wziąć węgiel z dębu lub brzozy i podzielić go na małe frakcje, nie większe niż dziesięć milimetrów. Aby usunąć nadmiar kurzu, zaleca się użycie węgla drzewnego przesiać. Sole również miele się na proszek i przesiewa przez sito.

Istnieją dwie metody przygotowania mieszaniny:

1. Węgiel drzewny zalewa się solą, którą wcześniej rozpuszczono w wodzie. Powstałą mieszaninę suszy się, jej wilgotność nie powinna przekraczać 7%.
2. Suchy węgiel i sól są dokładnie mieszane, aby wyeliminować możliwość powstawania plam podczas obróbki chemicznej i termicznej.

Jednocześnie pierwszą metodę uważa się za lepszą jakość. Ponieważ gwarantuje, że mieszanina wyjdzie jednolita, a wynik będzie bez plam i smug. Gotowa mieszanina jest również nazywana nawęglacz.

Następuje sam proces cementowania stałego w specjalnych pudełkach, gdzie mieszaninę wlewa się w wymaganej ilości. Idealnie, pudełka są dopasowane rozmiarem i kształtem do przetwarzanego produktu. Ponieważ w tym przypadku czas spędzony na ogrzewaniu pojemnika ulega skróceniu i poprawia się jakość warstwy cementującej. Aby uniknąć wycieku gazu, pęknięcia pokrywa się specjalną gliną ogniotrwałą i wszystko przykrywa szczelnie przylegającą pokrywą.

Należy zauważyć, że ekonomicznie opłacalne jest wytwarzanie pojemników, które idealnie pasują do procedury przenośnika. Jeśli chcesz utwardzić jedną lub dwie części, lepiej wybrać pojemnik uniwersalny kształt- kwadratowe, okrągłe lub prostokątne.

Skrzynie wybierane są ze stali niskowęglowej lub żaroodpornej.

Proces cementowania w mieszaninie stałej przebiega w następujący sposób:

• części wymagające hartowania umieszcza się równomiernie w skrzyniach wypełnionych nawęglaczem stałym;
• piekarnik nagrzewa się do 900-1000 stopni i podaje się do niego pojemniki z produktami;
• Pudełka podgrzewane są w temperaturach od 500 do 700 stopni. Ogrzewanie to nazywa się ogrzewaniem. Sygnałem, że piekarnik nagrzał się do żądanej temperatury jest jednolity kolor płyty paleniska, pod szufladami nie ma już ciemnych miejsc;
• temperaturę podnosi się do 900 lub 1000 stopni Celsjusza.

To właśnie w tej temperaturze zmiany rozproszone w strukturze części na poziomie atomowym.

W domu dość trudno jest podgrzać piekarnik do pożądanej temperatury i utrzymać cały reżim temperaturowy od początku do końca. W której wszystko jest możliwe. Należy pamiętać, że skuteczność cementowania domowego jest znacznie niższa niż cementowania przemysłowego.

Stale utwardzane gazowo

Po raz pierwszy cementowanie stali gazem przeprowadzono w zakładzie Zlatousovsky pod czujnym kierownictwem P. Anosowa. Tę skuteczną metodę opracowali V. Prosvirin, S. Ilyinsky i N. Minkevich.

Istota procesu jest dość prosta - metal cementuje się pod wpływem gazu zawierającego węgiel (naturalnego, sztucznego lub generatorowego) w hermetycznie zamkniętym zamknięty piekarnik.

Najbardziej dostępnym i najczęściej stosowanym gazem jest mieszanina otrzymywana z rozkładu produktów naftowych.

Robi się to w następujący sposób:

• Naftę wlewa się do specjalnego stalowego pojemnika i podgrzewa aż do procesu pirolizy - rozkładu nafty na mieszaninę kilku gazów;
• około 60% tego gazu jest modyfikowane i nadaje się do cementowania.

Do cementowania stosuje się mieszaninę gazu modyfikowanego i czystego gazu pirolitycznego. Konieczność modyfikacji części gazu wynika z faktu, że korzysta się z czystego gaz pirolityczny stal jest niedostatecznie nawęglona, ​​a na niektórych częściach może osadzić się niewielka ilość trudnej do usunięcia sadzy.

Proces nawęglania stali gazem prowadzony jest w specjalnych piecach przenośnikowych o działaniu ciągłym. Lub używają unikalnych jednostek stacjonarnych.

Najpierw część umieszcza się w piecu, jego muflę. Instalacja jest zamknięta, a piec nagrzany do 950 stopni. Następnie dostarczany jest wstępnie przygotowany gaz.

Przeprowadzenie tej procedury w domu jest prawie niemożliwe.

Jednocześnie ma kilka zalet w porównaniu z metodą przetwarzania stałego:

• mniej czasu poświęca się na przygotowanie surowców do cementowania;
• korzystniejsze i bezpieczniejsze warunki pracy dla pracowników;
• przyspieszenie procesu utwardzania poprzez skrócenie czasu przetrzymywania produktów.

Przy nawęglaniu stali najważniejszy jest dobrze zorganizowany proces oraz wysokiej jakości sprzęt i surowce. Metodę stałą można wdrożyć w domu, jeśli masz kuchenkę, nawęglacz i metalowe formy. Jak również pewne umiejętności i zdolności związane z tym procesem hartowania stali.

Obróbka chemiczno-termiczna stali. Nawęglanie stali w domu

Obróbka chemiczno-termiczna stali | Obróbka metali – stali i metali kolorowych

Taka obróbka metalu zmienia nie tylko jego strukturę, ale także skład chemiczny jego powierzchni. Dzięki temu część może posiadać rdzeń wiążący wytrzymujący obciążenia udarowe oraz wysoką twardość i odporność na wpływy zewnętrzne. Metod obróbki chemiczno-termicznej jest kilka, jednak w małym warsztacie (szczególnie w domu) można wykonać jedynie cementowanie.

Cementowanie to nasycanie wierzchniej warstwy stali węglem bez dostępu powietrza, w środowisku (nawęglaniu) o znacznej zawartości węgla. Części wykonane ze stali niskowęglowych są najczęściej cementowane, które po utwardzeniu warstwy wierzchniej są szlifowane. Nawęglacze do nawęglania powierzchniowej warstwy stali mogą mieć różne składy, ale najprostszy jest taki, %:

Węglan sodu lub węglan baru (dla części krytycznych)………10Węglan wapnia……………………………..3Węgiel drzewny…………………………………..87

Nawęglacz można przygotować z węglanu sodu (soda 6-10%) i tarcicy róg lub koksu torfowego (90-94%). Małe lub pojedyncze części cementuje się w paście, która składa się z następujących składników,%:

Sadza………………………………….28 Soda kalcynowana………………………3,5 Sól żółtawa………………………..1.5 Olej wrzecionowy… … ………………………….67lub sadza holenderska……………………………30Soda kalcynowana……………………….10Olej wrzecionowy………………………… … …40 Dekstryna (klej) ……………………………..20

Dobrą pastę do cementowania można przygotować z farby artystycznej „Sadza Gazowa” (sprzedawana w tubkach), do której stopniowo dodaje się sodę kalcynowaną.Miejsca na częściach, które nie wymagają cementowania, zabezpiecza się powłokami antycementacyjnymi. Najprostszą powłoką jest glina ognioodporna z dodatkiem (10%) odpadów azbestowych. Mieszankę wymieszać z wodą. Powłoka jest łatwa w użyciu, %: talk-50, kaolin - 25, woda - 25. Powłokę tę rozcieńcza się do żądanej gęstości płynnym szkłem lub biurowym klejem krzemianowym. Po wyschnięciu powłoki umieścić części w pudełkach cementowych. Zacementuj to w ten sposób. W metalowym pudełku z pokrywką na dno wylewa się warstwę nawęglacza o grubości 30-40 mm i umieszcza się na nim przygotowane (powlekane) części w taki sposób, aby zachować odległość między nimi, a także między nimi a ścianami pudełka , wynosi około 10-15 mm. Części posypać na wierzchu nawęglaczem warstwą 30-40 mm, zamknąć pokrywę, obłożyć krawędzie gliną ognioodporną i wysuszyć.Jeżeli do cementowania używana jest pasta, to część pokryć warstwą grubszą niż 3-4 mm, włóż do pudełka, zamknij i dodatkowo posmaruj krawędzie wieczka szamotową gliną. Po wyschnięciu gliny skrzynię umieszcza się w piecu i utrzymuje (temperatura 930-950°C) przez 1,5-3 lata (ze stałym nawęglaczem 7-8 lat). W tym przypadku warstwa cementu osiąga 1 mm. Czasami w skrzynce cementacyjnej wykonuje się otwory i wkłada się do nich 1-2 kawałki miękkiego drutu stalowego o średnicy 3-4 mm (sonda). Pęknięcia są dobrze pokryte ognioodporną gliną. Po pewnym czasie sondę wyjmuje się, otwór zasypuje gliną, a sondę ponownie docina i określa głębokość zacementowania, tj. możliwość dalszego ocieplenia. Po nawęglaniu części są chłodzone razem ze skrzynką, a następnie podgrzewane do temperatury 760-780°C. i hartowane. Uproszczone cementowanie. Drobne części wykonane ze stali niskowęglowych cementuje się następującymi metodami: sól żółtawokrwista (cyjanek żelazowo-potasowy). W celu nawęglania część jest podgrzewana, posypywana solą i ponownie podgrzewana do momentu stopienia soli (850°C), następnie usuwana i utwardzana. Jednocześnie warstwa cementująca jest stosunkowo niewielka - około 0,15 mm. Jeżeli konieczne jest jego zwiększenie, część posypuje się solą i ogrzewa w określonej temperaturze przez 1 godzinę, a następnie natychmiast utwardza ​​​​na opiłkami żeliwnymi. Jest to stara kowalska metoda „wzmacniania w kuźni”. Część nagrzaną do koloru białego, bez wyjmowania z pieca, czyści się szczotką drucianą i posypuje opiłkami żeliwnymi, z których węgiel przenosi się na powierzchnię części. Oczyszczanie i pudrowanie powtarza się kilkukrotnie. Zaleca się posypać podgrzany produkt węglem drzewnym jednocześnie z trocinami. Następnie produkt utwardza ​​się płomieniem palnika redukcyjnego. Jeśli do palnika gazowego nie zostanie doprowadzona wystarczająca ilość tlenu, węgiel zawarty w acetylenie nie spali się całkowicie i może stać się częścią metalu w miejscu spawania, tj. następuje lokalna, płytka karbonizacja. Stosując jednocześnie jako dodatek drut stalowy, stosowany w maszynach do spawania czopów korbowych i innych wałów, grubość warstwy węgla można zwiększyć do 1-2 mm. Zobacz także obróbka cieplna stali.

ometals.ru

Technologia nawęglania stali. Hartowanie w domu wideo.

Ważnym sposobem na poprawę właściwości użytkowych stali jest chemiczna obróbka cieplna (CHT), która polega na poddaniu przedmiotu obrabianego działaniu odczynnika o podwyższonej temperaturze. W stanie zimnym stal charakteryzuje się niską reaktywnością chemiczną, nawet powstawanie rdzy zachodzi dość powoli. Aby zwiększyć szybkość reakcji, stal podgrzewa się do wysokiej temperatury. Zgodnie z regułą van't Hoffa wzrost temperatury o 10° podwaja szybkość reakcji chemicznej. Wysokie temperatury pozwalają na obróbkę stali w czasie akceptowalnym dla produkcji przemysłowej.

Wybór metody obróbki zależy od składu chemicznego stali

Podczas obróbki przedmiot obrabiany znajduje się w środowisku substancji chemicznie czynnej. Tworzy na powierzchni przedmiotu obrabianego warstwę o specjalnych właściwościach, różniących się od części głównej. W większości przypadków obróbka chemiczna może poprawić właściwości mechaniczne materiału, jego wytrzymałość, twardość i odporność na zużycie.

Najpopularniejszymi procesami obróbki chemicznej są nawęglanie, które polega na nasycaniu węglem oraz azotowanie, które polega na obróbce azotem. Wysoce efektywną metodą jest również azotonawęglanie, które łączy w sobie azotowanie i nawęglanie. Przetwarzanie z innymi elementami jest rzadkie. Wybór metody obróbki zależy od składu chemicznego stali, zawartości węgla i substancji stopowych.

Obróbka chemiczna jest jedną z końcowych operacji w cyklu technologicznym produkcji części stalowych. Wykonuje się go po operacjach formowania, obróbce ciśnieniowej i cięciu. W wyniku CHT część uzyskuje zwiększoną wytrzymałość warstwy wierzchniej, a obróbka takiej części staje się znacznie trudniejsza. CHT wykonuje się w taki sposób, aby wypaczenia powierzchni były minimalne i nie było konieczności wyrównywania powierzchni poprzez odcięcie wierzchniej warstwy. Po obróbce chemicznej wykonuje się jedynie szlifowanie powierzchniowe.

Cementowanie wyrobów stalowych

Stale poddane nawęglaniu można podzielić na trzy grupy ze względu na ich skład chemiczny:

Stale konstrukcyjne niestopowe i niskostopowe: 15, 18, 20, 20Х, 20ХФ, 20ХМ, 18ХГ, 20ХН. Stale te są tanie, ale nie można ich utwardzać konwencjonalnymi metodami ze względu na niewystarczającą zawartość węgla, dlatego nasycanie powierzchni jest prostym sposobem na zwiększenie ich wytrzymałości.

Stale stopowe z tytanem 18KhGT, 25KhGT, 30KhGT, 20KhNT, 20KhGNTR. Tworzą szczególnie mocny związek – węglik tytanu.

Stale konstrukcyjne wysokostopowe: 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 18Х2Н4ВА, 18Х2Н4МА. Z nich wykonane są najbardziej trwałe i krytyczne części.

Rozwój technologii nawęglania zależy od grupy, do której należy stal. Aby uzyskać wysoką twardość powierzchniową, od 58 HRC wzwyż, obrobiona część poddawana jest hartowaniu, a następnie niskiemu odpuszczaniu. W ten sposób rdzeń części pozostaje „miękki” i lepki, o twardości 35-40 HRC przy dużej twardości powierzchni. Dzięki temu obrabiana część może być użytkowana pod obciążeniami zginającymi, które są niebezpieczne dla delikatnych produktów.

Metody wykonywania cementacji

Najbardziej popularne jest cementowanie gazowe. Wykonuje się go w piecach szybowych, czyli instalacjach, w których detale znajdują się poniżej poziomu podłogi. Ten projekt jest powiązany z kilkoma cechami procesu. Po pierwsze, ułatwia to zapewnienie szczelności piekarnika. Drugim powodem jest to, że gazy oddziałujące na metal mają większą gęstość niż powietrze. Nawęglanie gazowe stosowane jest w fabrykach produkujących masowo części hartowane.

Temperatura podczas nawęglania gazowego wynosi 920-950°C. Czas trwania zabiegu zależy od wymaganej głębokości zacementowanej warstwy. Średnia prędkość dyfuzji węgla wynosi 0,15 – 0,18 mm/h. Zazwyczaj wymagana jest utwardzona warstwa o grubości 0,8 - 1,5 mm, czyli czas trwania procesu może sięgać 10 godzin. Zawartość węgla w warstwie wierzchniej po obróbce sięga jednego procenta. Proces nawęglania i późniejszą obróbkę cieplną można przeprowadzić w trzech różnych trybach, w zależności od stopnia odpowiedzialności części. Części niekrytyczne poddaje się obróbce w 2 cyklach, części o podwyższonych wymaganiach w 3, a o szczególnie wysokich wymaganiach w 4, stosując podwójne hartowanie.

W produkcji na małą skalę dość popularną metodą cementowania jest zastosowanie stałej substancji aktywnej, do której zalicza się węgiel drzewny i koks oraz katalizatory procesowe. Do przetworzenia część umieszcza się w stalowym pojemniku. Kilka części ułożono tak, aby nie stykały się ze sobą ani z pojemnikiem.

Temperatura tej metody jest nieco wyższa niż w przypadku nawęglania gazowego. Wadą tego procesu jest to, że trudno jest kontrolować nasycenie powierzchni węglem, co może prowadzić do nierównej twardości.

samara-metall.ru


W jednym z naszych poprzednich materiałów prezentowaliśmy recenzję filmu o wykonaniu noża z piły. Taki nóż ma ostrze o grubości 3 mm, a jeśli podgrzejesz go do wymaganej temperatury i ostro schłodzisz w celu utwardzenia, najprawdopodobniej ostrze skręci się w śmigło lub nóż po prostu pęknie. Dlatego oferujemy recenzję wideo dotyczącą hartowania takiego noża w graficie. Zdaniem autora pomysłu hartowanie w graficie ma tę zaletę, że nagrzewanie wymagane jest jedynie na krawędzi tnącej ostrza.

Będziemy potrzebować: - źródła prądu stałego, - odrobiny soli, - wody, - sproszkowanego grafitu, - małego kawałka szmaty, - metalowego profilu.


Grafit można pozyskać ze szczotek stosowanych w narzędziach budowlanych, a także z baterii AA. Zauważamy również, że zaleca się stosowanie niesyntetycznej szmatki. Jeśli chodzi o profil metalowy, zostanie on użyty do wykonania korpusu, a w razie potrzeby można go zastąpić narożnikiem.
Bierzemy profil i podłączamy go do dodatniego styku źródła prądu stałego.
Następnie weź trochę soli i rozpuść ją w wodzie.
Po rozpuszczeniu soli w wodzie zwilż nią szmatkę. Jest to konieczne, aby stworzyć rodzaj bezpiecznika między metalami, aby uniknąć przypadkowego kontaktu noża z metalowym przedmiotem obrabianym, ponieważ w tym przypadku powstanie łuk bezpośredni, w wyniku czego metal noża ulegnie pogorszeniu .
Wyciśnij szmatkę i umieść ją w metalowym profilu.

Wylej grafit na szmatkę.
Podłączamy ostrze do przewodu ujemnego, po czym możemy rozpocząć hartowanie. Zostań autorem strony, publikuj własne artykuły, opisy domowych produktów i płać za tekst. Przeczytaj więcej tutaj.

usamodelkina.ru

Obróbka chemiczno-termiczna stali

Dzięki tej obróbce zmienia się nie tylko struktura metalu, ale także skład chemiczny jego górnej warstwy, a część może mieć lepki rdzeń, który jest w stanie wytrzymać obciążenia udarowe, wysoką twardość i zużycie. Spośród istniejących metod chemiczno-termicznej obróbki stali, w małym warsztacie można wykonać jedynie nawęglanie. Nawęglanie to nawęglanie powierzchni stali. Proces ten najczęściej stosowany jest w przypadku wyrobów wykonanych ze stali niskowęglowych zawierających nie więcej niż 0,2% węgla oraz niektórych stali stopowych. Części przeznaczone do cementowania są najpierw czyszczone. Powierzchnie niepodlegające nawęglaniu pokrywane są specjalnymi ochronnymi powłokami antycementowymi.

Pierwszy skład najprostszej powłoki: ognioodporna glina z dodatkiem 10% proszku azbestowego, woda. Mieszaninę rozcieńcza się do konsystencji gęstej śmietany i nakłada na pożądane obszary powierzchni produktu. Po wyschnięciu powłoki można przystąpić do dalszego cementowania produktu.

II skład zastosowanej powłoki: kaolin – 25%, talk – 50%: woda – 25%. Tę mieszaninę rozcieńcza się płynnym szkłem lub klejem silikatowym.

Cementowanie przeprowadza się po całkowitym wyschnięciu powłoki.

Substancje tworzące powłokę nazywane są nawęglaczami. Są stałe, ciekłe i gazowe.

W małym domowym warsztacie wygodniej jest cementować pastą. Jest to nawęglanie w nawęglaczu stałym. Pasta zawiera: sadzę – 55%, sodę kalcynowaną – 30%, szczawian sodu – 15%, wodę tworząc kremową masę. Pastę nakłada się na wybrane obszary produktu i pozostawia do wyschnięcia. Następnie produkt umieszcza się w piekarniku, utrzymuje w temperaturze 900-920°C przez 2-2,5 godziny. Przy zastosowaniu takiej pasty cementowanie zapewnia grubość warstwy nawęglonej 0,7-0,8 mm.

Nawęglanie płynne możliwe jest także w małym warsztacie, jeśli dysponujemy piecem wannowym, w którym nawęglane są narzędzia i inne produkty. Skład płynu obejmuje: sodę - 75-85%, 10-15% chlorku sodu, 6-10% węglika krzemu. Piec do kąpieli napełnia się tą kompozycją i zanurza produkt lub narzędzie. Proces przebiega w temperaturze 850-860°C przez 1,5-2 godziny; grubość warstwy nawęglonej sięga 0,3-0,4 mm.

Cementowanie gazowe przeprowadza się w mieszaninie gorących gazów zawierających metan i tlenek węgla w specjalnych komorach w temperaturze 900-950°C i wyłącznie w warunkach produkcyjnych. Po nawęglaniu części są chłodzone wspólnie z piecem, następnie utwardzane w temperaturze 760-780°C z końcowym chłodzeniem w oleju.

Ogrzewanie przedmiotu obrabianego jest odpowiedzialną operacją. Od poprawności jego wykonania zależy jakość produktu i wydajność pracy. Trzeba wiedzieć, że w procesie nagrzewania metal zmienia swoją strukturę, właściwości i właściwości warstwy wierzchniej, a w wyniku oddziaływania metalu z powietrzem atmosferycznym na powierzchni tworzy się zgorzelina, której grubość zależy od od temperatury i czasu ogrzewania, składu chemicznego metalu. Stale utleniają się najintensywniej po nagrzaniu powyżej 900°C, przy nagrzaniu do 1000°C utlenianie wzrasta 2-krotnie, a przy 1200°C - 5-krotnie. Stale chromowo-niklowe nazywane są żaroodpornymi, ponieważ praktycznie nie utleniają się. Stale stopowe tworzą gęstą, ale niezbyt grubą warstwę zgorzeliny, która chroni metal przed dalszym utlenianiem i nie pęka podczas kucia. Po podgrzaniu stale węglowe tracą węgiel z warstwy powierzchniowej o grubości 2-4 mm.

Grozi to metalowi spadkiem wytrzymałości i twardości stali oraz pogorszeniem hartowania. Odwęglenie jest szczególnie szkodliwe w przypadku odkuwek małogabarytowych, po których następuje hartowanie.

Półfabrykaty ze stali węglowej o przekroju do 100 mm można szybko nagrzać, dlatego umieszcza się je na zimno, bez wstępnego podgrzewania, w piecu o temperaturze 1300°C. Aby uniknąć pęknięć, stale wysokostopowe i wysokowęglowe należy nagrzewać powoli.

Po przegrzaniu metal nabiera gruboziarnistej struktury, a jego plastyczność maleje. Dlatego należy odwołać się do diagramu żelazo-węgiel, który określa temperatury rozpoczęcia i zakończenia kucia. Jednakże przegrzanie przedmiotu obrabianego można w razie potrzeby skorygować poprzez obróbkę cieplną, ale wymaga to dodatkowego czasu i energii. Nagrzanie metalu do jeszcze wyższej temperatury prowadzi do wypalenia, co powoduje rozerwanie wiązań pomiędzy ziarnami i taki metal ulega całkowitemu zniszczeniu podczas kucia. Nadpalenie to małżeństwo niepoprawne. Jeżeli przedmiot obrabiany jest kuty poprzez ogrzewanie do temperatury poniżej Tn, prowadzi to do powstawania pęknięć.

W temperaturze 20-30°C powyżej temperatury Tk w metalu następuje krystalizacja, a struktura pozostaje drobnoziarnista. Na tym etapie konieczne jest zakończenie kucia.

Podczas kucia wyrobów ze stali niskowęglowych wymagane jest mniejsze ogrzewanie niż przy kuciu podobnego produktu ze stali wysokowęglowej lub stopowej.

Więc. Podczas ogrzewania metalu należy monitorować temperaturę nagrzewania, czas nagrzewania i temperaturę na końcu nagrzewania. Wraz ze wzrostem czasu nagrzewania warstwa zgorzeliny rośnie, a przy intensywnym, szybkim nagrzewaniu mogą pojawić się pęknięcia. Z doświadczenia wiadomo, że na węglu drzewnym przedmiot o średnicy 10-20 mm nagrzewa się do temperatury kucia w ciągu 3-4 minut, a półfabrykaty o średnicy 40-50 mm przez 15-25 minut, monitorując kolor ciepło.

www.kefa.ru

Hartowanie i nawęglanie metali - Rzemieślnik

Hartowanie ma na celu nadanie stali szczególnej twardości, charakterystycznej dla stali nagrzanej powyżej 700°C i szybko schłodzonej. Podczas operacji hartowania duże znaczenie ma odpowiednie nagrzanie metalu (brak przepalenia) i równomierne szybkie chłodzenie. Podczas nagrzewania metalu należy unikać nadmiernego utleniania powierzchni. Najlepiej pokryć nagrzaną stal specjalną kompozycją zawierającą węgiel. Węgiel ten przechodzi w stal (nawęglanie) i nadaje jej szczególną twardość. 1. Kąpiele hartownicze według Shena. Używana przez doświadczoną rękę kąpiel wodna jest najtańszym sposobem utwardzania metali. Trzeba tylko zadbać o to, aby kąpiel wodna przez długi czas utrzymywała tę samą temperaturę, najlepiej 27°. W cieplejszej wodzie metal staje się kruchy, w gorącej wodzie staje się niewystarczająco twardy. Najkorzystniej jest ustalić właściwą temperaturę dla każdego rodzaju produktu w drodze eksperymentu próbnego, a następnie utrzymywać ją podczas pracy. 2. Specjalna metoda hartowania stali. Jak wiadomo, stali można nadać taką twardość poprzez specjalne hartowanie, że będzie ciąć szkło jak diament. Nie wszyscy jednak wiedzą, że istnieje prosty sposób na nadanie stali takiej twardości. Szydło, ostrze noża lub inne narzędzie należy rozgrzać do jasnoczerwonego blasku i natychmiast zanurzyć w zwykłym laku na jedną sekundę. Operację zanurzenia w laku należy powtórzyć kilkukrotnie, za każdym razem wybierając świeże miejsce w laku do zanurzenia, aż stal ostygnie i nie będzie już wchodzić do laku. Następnie proces utwardzania uważa się za zakończony. Pozostaje tylko oczyścić przyklejone cząsteczki laku. W przypadku stosowania tak utwardzanej stalowej końcówki lub ostrza, zaleca się każdorazowe zwilżenie jej terpentyną. 3. Mieszanki do nawęglania stali hartowanej. a) Dobry skład do nawęglania stali hartowanej może wyglądać następująco: weź 1 tłuczone szkło, 200 soli kuchennej, 8 węgla zwierzęcego, 2 węgla drzewnego, 2,5 mąki żytniej, 25 kalafonii i 1200 żółtej soli krwi, zmiel wszystkie składniki na proszek i zagnieć w alkoholu, aż do uzyskania gęstego ciasta. Kompozycję tę stosuje się do powlekania przedmiotów stalowych przed hartowaniem. Szczególnie nadaje się do narzędzi takich jak pliki itp. b) Zamiast powyższego przepisu możesz skorzystać z poniższego. Weź 700 kalafonii, 300 synerydu potasu i żelaza (żółta sól krwi), 100 siarczanu miedzi i 100 oleju lnianego. Składniki te, zaczynając od kalafonii, gotuje się w garnku przy ciągłym mieszaniu (według Bruckerta) aż pozostanie 1000 pozostałości (w ten sposób 200 odparuje). Masę wlewa się do pudełek, gdzie twardnieje. Aby utwardzić instrument, podgrzewa się go do wiśniowo-czerwonego ciepła i wtapia w masę, która pod wpływem nagrzanego instrumentu natychmiast staje się miękka. Dobra stal jest ponownie podgrzewana, a następnie zanurzana w zimnej wodzie, dzięki czemu stal staje się bardzo elastyczna. Stal gorszej jakości należy zanurzyć 2-3 razy z rzędu, każdorazowo przed jej nagrzaniem, w masie hartowniczej. 4. Hartowanie pilników. Pilniki posypuje się mieszaniną 5 mąki rogowej, 5 sproszkowanego węgla drzewnego, 2 sproszkowanej soli kuchennej i 1 żelazawego potasu (żółta sól krwi).

www.sdelaysam.info

sovmasteru.ru

Nawęglacz: produkcja, cechy, zastosowanie

W procesie wytapiania żeliwa i stali węgiel wprowadza się do wytopu lub nanosi na powierzchnię metalu w momencie jego wylewania. W tym celu stosuje się specjalne materiały zawierające węgiel, które nazywane są nawęglaczami (lub nawęglaczami). Nawęglacz nadaje stopom żelaza dodatkową wytrzymałość i twardość, zmniejsza ich lepkość i ciągliwość, a także zapobiega utlenianiu odlewów podczas chłodzenia.

Jako nawęglacze aktywnie wykorzystuje się sztuczny kruszony grafit różnych marek.

Produkcja środka nawęglającego

Technologia produkcji opiera się na głębokiej obróbce cieplnej materiału źródłowego, w wyniku której uzyskuje on doskonałą (lub zbliżoną do doskonałej) sieć krystaliczną z uporządkowanymi atomami. Proces odbywa się w wysokich temperaturach (2400-2600°C) w warunkach przemysłowych bez dostępu powietrza.

Surowcami do produkcji są:

1. Walka elektrod.
2. Wióry grafitowe pozostałe po obróbce wyrobów kształtowych.
3. Koks naftowy, koks smołowy.
4. Popiół elektrod grafitowych.
5. Złom grafitowy.
6. Antracyt.

Nawęglacze charakteryzują się szczególnie niską zawartością azotu, ponieważ przy ułamku masowym powyżej 0,009% tworzy defekty strukturalne - pory gazowe lub pęknięcia.

Funkcje do wyboru

Główne wskaźniki określające możliwość zastosowania materiału określonej marki są następujące:

• udział masowy węgla: czystość składu chemicznego ma bezpośredni wpływ na stopień nasycenia wytopu. Najniższą zawartością zanieczyszczeń charakteryzują się materiały poddane grafityzacji: gdy struktura warstw atomowych jest uporządkowana, zmniejsza się także zawartość popiołu;
• stopień asymilacji węgla przez ciekły metal: w dużej mierze zależy od rodzaju zastosowanej jednostki topiącej, ale istotna jest także szybkość rozpuszczania odczynników nawęglających, ich skład chemiczny i mineralogiczny oraz zawartość substancji lotnych. Rozdrobniony grafit szybko i równomiernie rozpuszcza się w stopach, nawet w stosunkowo niskich temperaturach;
• wielkość frakcji: pyły i drobne cząstki mogą być porywane przez konwekcyjne prądy powietrza; ponadto są najbardziej podatne na utlenianie. Duże frakcje rozpuszczają się powoli. Aby poprawnie obliczyć ten parametr, należy wyjść od objętości obrabianej stali (żeliwa) i intensywności mieszania;
• zawartość popiołu: popiół składa się z różnych pierwiastków chemicznych, które mają negatywny wpływ na absorpcję węgla przez ciekły metal. Jako pierwsze reagują zanieczyszczenia mineralne, opóźniając w ten sposób proces nawęglania. Zawartość popiołu w dużej mierze zależy od składu surowca, temperatury jego przetwarzania i wielkości cząstek.

Materiały pochodzenia naturalnego charakteryzują się wyższą zawartością popiołu (w porównaniu do materiałów sztucznych).

Obszar zastosowań

Nawęglacze przeznaczone są do produkcji stali i żeliwa o określonym składzie chemicznym i określonych właściwościach. Główne zalety wykorzystania do ich produkcji sztucznego grafitu kruszonego:

• obniżenie kosztów produktów końcowych;
• optymalizacja procesu wytapiania;
• głębokie, całkowite i równomierne rozpuszczenie węgla w metalu;
• łatwość transportu i przechowywania;
• odporność na utlenianie.

Oprócz wzbogacania stali, nawęglacze są szeroko stosowane do spieniania żużli, w produkcji wyrobów i materiałów węglowo-grafitowych, a także służą jako wypełniacze do tworzyw grafitowych.

doncarb.com

Zgromadzono wiele metod obróbki konstrukcji metalowych. Jednym z nich jest hartowanie stali; co to jest, jak to zrobić w domu, można zrozumieć, studiując podstawowe techniki technologiczne tego procesu.

Informacje ogólne

W dawnych czasach siekiery wykonane z surowego żelaza umieszczano w szczelnie zamkniętym glinianym garnku wypełnionym węglem i umieszczano w piekarniku na kilka dni. Warstwy zewnętrzne nasycały się węglem pod wpływem ciepła. Narzędzie otrzymało twardą powierzchnię przy zachowaniu miękkiego, plastikowego rdzenia. Istota technologii została zachowana, technika została rozwinięta, rozpowszechniona i podzielona na kilka gałęzi.

Metodę nawęglania określa się jako metodę obróbki metalu z wykorzystaniem wysokich temperatur w środowisku określonych substancji chemicznych (obróbka chemiczno-termiczna); medium może być cieczą, gazem lub ciałem stałym. Składniki chemiczne uwalniają wolny węgiel po podgrzaniu. Powierzchnia nagrzanego metalu pochłania atomy gazu, zmieniając jego strukturę (nasycenie rozproszone występuje do głębokości od 0,5 do 2 mm).

Cementowanie nakłada się na części narażone na ścieranie i narażone na wibracje i wstrząsy podczas pracy. Celem takiej obróbki cieplnej jest zmiana (wzmocnienie) niektórych właściwości warstwy wierzchniej wyrobu metalowego:

1. Warstwa zostaje wzmocniona, poprawione są jej właściwości, takie jak twardość i odporność na zużycie; jednocześnie głębsze warstwy zachowują swoje pierwotne właściwości (lepkość i elastyczność). Powierzchnia jest dobrze odporna na ścieranie, rdzeń wytrzymuje obciążenia dynamiczne.
2. Po obróbce przedmiot uzyskuje twardość zbliżoną do uzyskiwanej przy zastosowaniu klasycznej metody hartowania (ogień i naprężenia mechaniczne).

Wyróżnia się następujące cechy metody:

• Organizując proces cementowania, ważne jest zachowanie odstępów czasowych i temperaturowych. Optymalna gęstość atomowa węgla występuje, gdy temperatura utrzymuje się w przedziale 850-950°C.
• Rozproszone nasycenie występuje przy niskiej prędkości; to jest jego osobliwość. Absorpcja powierzchniowa atomów gazu przebiega z prędkością 0,1 mm/h (wartość może się nieznacznie różnić w zależności od otoczenia i temperatury). Biorąc pod uwagę, że oczekiwana grubość warstwy zaczyna się od 0,8 mm, łatwo obliczyć, że część nabierze użytecznych właściwości w ciągu co najmniej 8 godzin.
• Metoda ta jest skuteczna w przypadku stali stopowych (narzędziowych) i niskowęglowych, w których udział węgla w składzie jest ograniczony do 0,2-0,25% i są one w stanie zaabsorbować dodatkową liczbę atomów gazu. Dopuszczalne są gatunki stali maszynowej, konstrukcyjnej i zbrojeniowej 20x, 40x. Stale węglowe nie są przetwarzane w ten sposób.
• Technologia cementowania pozwala na zastosowanie kilku mediów. Opracowano techniki hartowania w obecności nawęglacza stałego i gazowego (substancji węglowej zdolnej do rozdzielania węgla). Nawęglanie powierzchniowe możliwe jest w złożu fluidalnym, roztworach elektrolitów i pastach.

W cyklach produkcyjnych najczęściej spotykane są nawęglacze gazowe i stałe.

Cementowanie gazowe

W inżynierii mechanicznej szeroko rozpowszechniona jest technologia nasycania wierzchniej warstwy wyrobów stalowych węglem w atmosferze gazów zawierających węgiel. Wiadomo, że taka produkcja jest wygodna do masowej obróbki części, ponieważ:

1. Dopuszczalna jest regulacja gęstości gazu; tworząc w ten sposób warstwę węgla o pożądanych właściwościach.
2. Cały cykl obróbki cieplnej (cementowanie, hartowanie, mycie i odpuszczanie) odbywa się w jednym miejscu – w piecu szybowym (cementacyjnym).
3. Proces jest ekonomiczny, zmechanizowany i zautomatyzowany.
4. Skrzynie z nawęglaczem nie wymagają podgrzewania, co skraca czas nawęglania.
5. Szybkość nawęglania części wzrasta 2–3 razy (w porównaniu z innymi metodami), a jednorodność warstwy jest wyższa.
6. Temperaturę gazowej mieszaniny węglowodorów (metanu i tlenku węgla) nastawia się na 900-950°C.
7. Po nawęglaniu łańcuch technologiczny kończy się poprzez odpuszczanie (hartowanie).

W stałych węglowodanach (stałych)

Węgiel drzewny jest stosowany jako nośnik węgla; opcjonalnie - koks torfowy, półkoks węglowy. Mieszankę uzupełnia się aktywatorami (węglanem sodu, barem lub wapniem).

Aby uzyskać wysokiej jakości nasycenie, węgiel rozdrabnia się na cząstki o wielkości 3-10 mm, a następnie przesiewa w celu pozbycia się pyłu. Aktywatory są również miażdżone i przesiewane, próbując nadać solom wygląd drobnego proszku.

Proces nawęglania stali przebiega w kilku etapach:

• Przedmioty oczyszczone z emulsji i oleju ładuje się do stalowej skrzynki z nawęglaczem, który powinien je całkowicie zakryć. Nie można pozwolić, aby dotykały ścian pudełka i siebie nawzajem.
• Pojemnik umieszcza się w piekarniku. Szczelność zapewnia szlifowana pokrywa, uszczelka gliniana lub piaskowa.
• Począwszy od wygrzania, temperaturę podnosi się do technologicznej 900-950°C.
• Możliwa jest wersja przyspieszona (w temperaturze 980°C), która skraca czas nasycania 2-krotnie, ale powoduje powstawanie sieci węglikowej (powstającej na skutek zbyt dużego nasycenia węglem). Aby go wyeliminować i skorygować strukturę, przeprowadza się dodatkowe wieloetapowe przetwarzanie (normalizację).

Cementowanie stali w domu odbywa się w ośrodku stałym lub przy użyciu grafitu. Obie opcje są dostępne i nie wymagają specjalnej wiedzy. Aranżacja pomieszczenia dla pierwszej metody jest maksymalnie uproszczona, ponieważ piekarnik nie musi być bardzo szczelny.

Warunek ten jest całkiem możliwy do osiągnięcia w domowym warsztacie. Pomimo oczywistych zalet metoda ma również wady: pracochłonność i niską produktywność.

Przed wypaleniem przygotowuje się stałą mieszaninę (nawęglacz). Składa się z mieszaniny węgla drzewnego z solami dwutlenku węgla baru, sodu lub wapnia. Sole są najpierw mielone na proszek, a następnie przesiewane w celu zapewnienia jednorodności. Udział węgla drzewnego w mieszance wynosi 70-90%, resztę stanowi sól.

Mieszankę tworzy się na jeden z dwóch sposobów:

1. Sól i węgiel drzewny są dokładnie wymieszane. Jeśli mieszanina nie jest wystarczająco jednorodna, różne części powierzchni części będą absorbować różne ilości gazu podczas nawęglania. W rezultacie na produkcie tworzą się plamy, sygnalizujące niewystarczające stężenie węgla; jakość powierzchni będzie nierówna.
2. Węgiel moczy się w soli rozpuszczonej w wodzie. Następnie suszy się, uzyskując mieszaninę o wilgotności nie przekraczającej 7%. Kompozycja ta jest bardziej jednorodna i lepiej nadaje się do stosowania w domu.

Etapy cementowania w ośrodku stałym:

• Produkt oczyszcza się z zanieczyszczeń i umieszcza w metalowym pudełku wypełnionym nawęglaczem stałym (mieszanką proszkową). Należy upewnić się, że między ścianami a nim zachowana jest szczelina 2-2,5 cm.Rozmiar pudełka musi odpowiadać kształtowi przedmiotu; skróci to czas nagrzewania i poprawi jakość cementowanej warstwy.
• Skrzynka przykryta jest dopasowaną pokrywą, jej krawędzie pokryte są gliną dla zapewnienia szczelności (przed wyciekiem gazu).
• Pojemnik umieszcza się w nagrzanym piekarniku. Cementowanie rozpoczyna się w temperaturze 850-920°C.
• Atomy węgla są absorbowane przez gorącą warstwę wierzchnią.

Twarde nawęglanie stali pozwala na wielokrotne użycie nawęglacza. Aby ponownie wyżarzić zużyty nawęglacz, wystarczy dodać do 30% świeżej mieszanki.

W przypadku większości krytycznych części maszyn (wały, sworznie tłokowe, koła zębate, lemiesze, wrzeciona) uważa się, że głębokość warstwy cementu wynosi od 0,6 do 2 mm. Czas utrzymywania w celu uzyskania wystarczającej twardości może wynosić od 6 do 20 godzin.

Produkty po nawęglaniu w nawęglaczu stałym są mocne, ale kruche. Aby pozbyć się niepożądanych właściwości, części poddaje się obróbce cieplnej (hartowaniu) polegającej na nagrzewaniu do temperatury 840-850°C, a następnie odpuszczaniu (rozgrzewaniu do temperatury 780-800°C), co powoduje złagodzenie naprężeń wewnętrznych.

Grafit

Cementowanie stali w domu można przeprowadzić w nieco inny sposób, bez ogrzewania w piecu.

Twardość ostrza (nóż, dłuto) można sprawdzić za pomocą pilnika, który doskonale ostrzy narzędzie nieutwardzone w wymaganym stopniu. Możesz rozwiązać problem i zwiększyć wytrzymałość krawędzi samodzielnie, używając prostego sprzętu i poświęcając na to trochę czasu.

Do użytku domowego możemy zastosować metodę nawęglania metalu przy użyciu proszku grafitowego jako substancji o dobrym przewodnictwie elektrycznym. Podczas hartowania w graficie nagrzewanie następuje tylko wzdłuż krawędzi skrawającej.

Aby zorganizować miejsce pracy, będziesz potrzebować:

1. Proszek grafitowy rozdrobniony na pył (daje mniejsze iskry).
2. Zasilanie (transformator obniżający napięcie); Do komfortowej pracy z elektrodą grafitową wystarczy napięcie 6-12 V.
3. Przewody mają wystarczający rozmiar.
4. Podłoże metalowe (paleta, narożnik lub kawałek profilu).
5. Przedmiot, na którym pożądane jest najpierw usunięcie wyszczerbień (drobnym papierem ściernym).

• Proszek grafitowy wysypuje się na metalową tackę (można go uzyskać poprzez zeszlifowanie pędzla grafitowego z silnika elektrycznego lub z akumulatora)
• Styk dodatni łączy się z podłożem, a przewód ujemny łączy się z przedmiotem wymagającym hartowania.
• Napięcie jest dostarczane do transformatora.
• Obiekt (ostrze) należy przesuwać po warstwie grafitu płynnymi ruchami; w tym przypadku obwód zamyka się i pomiędzy ostrzem a proszkiem przeskakują małe iskry.
• Podczas tego procesu ostrze nagrzewa się; nie powinien dotykać podłoża. W kontakcie z patelnią może nastąpić zwarcie (łuk) na krawędzi.

Ograniczenia metody:

1. Trudno jest uzyskać równomierne ogrzewanie proszku, a co za tym idzie akceptowalną jakość dla produktu o zauważalnych rozmiarach. Nawęglanie części węglem grafitowym nadaje się do cementowania krawędzi tnących narzędzi ogrodniczych (łopaty) i noży. Ta metoda nie jest zalecana w przypadku części krytycznych.
2. Teoretycznie wysokiej jakości cementowanie następuje przy prędkości około 0,1 mm/godz. Prędkość można zwiększyć poprzez podniesienie temperatury, ale to również powoduje wynikającą z tego kruchość.

W ten sposób można cementować łopatę, kosę, wiertarkę, śrubokręt i ostrza kosiarki.

Cementowanie prowadzi się także w mniej powszechnych nawęglaczach.

W paście

Metodę można stosować w domu. Pastę należy nałożyć na przedmiot i pozostawić do wyschnięcia. Następnie przedmiot umieszcza się w piekarniku i utrzymuje przez szacunkowy czas w temperaturze 900-950°C. Metodą tą można osiągnąć grubość warstwy nawęglonej 0,7-0,8 mm.

Pasta składa się z:

• sadza, 55%;
• soda kalcynowana (sól żółta) 30%;
• szczawian sodu, 15%.

Składniki miesza się z wodą aż do uzyskania pasty.

W roztworze elektrolitu

Metoda opiera się na efekcie anodowym i jest odpowiednia dla małych obiektów.

1. Obiekt zanurza się w kąpieli piecowej z roztworem podgrzanym do temperatury roboczej (od 450 do 1050°C, średnio 850-860°C). Wymagane napięcie wynosi 150-300 V.
2. W ciągu 1,5-2 godzin powierzchnia metalu nasyca się węglem na głębokość 0,3-0,4 mm.

Standardowe rozwiązanie zawiera:

• soda 75-85%;
• chlorek sodu 10-15%;
• węglik krzemu 6-10%.

Wideo: nawęglanie (hartowanie).

Cementowanie w złożu fluidalnym

Metoda przemysłowa, która odbywa się w specjalnej instalacji (piec ze złożem fluidalnym). Podstawą metody jest uzyskanie stanu pseudociekłego substancji ziarnistej (korundu) w mieszaninie gorących gazów (egzogazu). Temperatura rozkłada się równomiernie w całej objętości pieca, co ogranicza deformację przedmiotów i ich wypaczenia.

Przetwarzanie produktu nie kończy się cementowaniem; Zaleca się obróbkę cieplną (odpuszczanie) lub szlifowanie. Aby osiągnąć wymagany poziom wytrzymałości podczas nawęglania i utrwalić jego twardość, konieczne jest prawidłowe przestrzeganie warunków procesu technologicznego.

W jednym z poprzednich materiałów prezentowaliśmy przegląd filmu z produkcji. Taki nóż ma ostrze o grubości 3 mm, a jeśli podgrzejesz go do wymaganej temperatury i ostro schłodzisz w celu utwardzenia, najprawdopodobniej ostrze skręci się w śmigło lub nóż po prostu pęknie. Dlatego oferujemy recenzję wideo dotyczącą hartowania takiego noża w graficie. Zdaniem autora pomysłu hartowanie w graficie ma tę zaletę, że nagrzewanie wymagane jest jedynie na krawędzi tnącej ostrza.

Będziemy potrzebować:
- źródło prądu stałego;
- trochę soli;
- woda;
- grafit w postaci proszku;
- mały kawałek szmaty;
- profil metalowy.

Grafit można pozyskać ze szczotek stosowanych w narzędziach budowlanych, a także z baterii AA. Zauważamy również, że zaleca się stosowanie niesyntetycznej szmatki. Jeśli chodzi o profil metalowy, zostanie on użyty do wykonania korpusu, a w razie potrzeby można go zastąpić narożnikiem.

Bierzemy profil i podłączamy go do dodatniego styku źródła prądu stałego.

Następnie weź trochę soli i rozpuść ją w wodzie.

Po rozpuszczeniu soli w wodzie zwilż nią szmatkę. Jest to konieczne, aby stworzyć rodzaj bezpiecznika między metalami, aby uniknąć przypadkowego kontaktu noża z metalowym przedmiotem obrabianym, ponieważ w tym przypadku powstanie łuk bezpośredni, w wyniku czego metal noża ulegnie pogorszeniu .

Wyciśnij szmatkę i umieść ją w metalowym profilu.

Wylej grafit na szmatkę.

Podłączamy ostrze do przewodu ujemnego, po czym możemy rozpocząć hartowanie.

Jedną z często stosowanych metod chemiczno-termicznej obróbki metali jest nawęglanie stali, które można prowadzić w różnych środowiskach w dość wysokich temperaturach.

1 Proces nawęglania stali – informacje ogólne

Przez obróbkę chemiczno-termiczną stali rozumie się proces podgrzewania wyrobów w ośrodku ciekłym, gazowym lub stałym w celu zmiany ich składu chemicznego, co osiąga się poprzez nasycenie warstwy wierzchniej obrabianych przedmiotów węglem. Zmiana ta znacznie zwiększa odporność na zużycie i twardość części. Co więcej, ich rdzeń pozostaje lepki.

Proces nawęglania daje oczekiwane rezultaty podczas obróbki stali niskowęglowych o zawartości węgla poniżej 0,2%. Warstwa powierzchniowa produktu ulega nasyceniu po podgrzaniu do określonej temperatury (od 850 do 950°C) w specjalnie dobranym środowisku, które z łatwością może uwolnić węgiel aktywny.

W tych warunkach modyfikuje się nie tylko skład chemiczny części, ale także jej mikrostrukturę, a także skład fazowy. Powierzchnia produktu zostaje utwardzona, a właściwie nabiera właściwości zbliżonych do uzyskanych po nim. W tym przypadku bardzo ważne jest prawidłowe dobranie czasu przetrzymywania stali oraz temperatury nawęglania.

Cementowanie stali jest procesem dość długotrwałym. Z reguły stopień nasycenia powierzchni i nabywania przez nią specjalnych właściwości wynosi około 0,1 milimetra na 60 minut ekspozycji. Większość części wymaga utwardzonej warstwy o grubości większej niż 0,8 mm, co oznacza, że ​​proces zajmie co najmniej 8 godzin. Obecnie nawęglanie odbywa się w następujących środowiskach (nazywa się je nawęglaczami):

• w gazie;
• w formie pasty;
• w postaci stałej;
• w roztworach elektrolitów;
• w złożu fluidalnym.

Najczęściej nawęglanie stosuje się w nawęglaczach gazowych i stałych.

2 Cementowanie stali w środowisku stałym – w domu iw przedsiębiorstwie

Nawęglacz stały wytwarza się z mieszaniny węglanu sodu, baru lub wapnia z węglem drzewnym (brzozowym lub dębowym), którą rozdrabnia się na drobne frakcje (od 3 do 10 mm), a następnie przesiewa w celu usunięcia pyłu. Sole należy również zmielić na proszek i przesiać przez sito.

Sama mieszanina jest przygotowywana dwoma metodami:

• suchą sól i węgiel miesza się tak dokładnie, jak to możliwe, aby wyeliminować możliwość plamienia podczas chemiczno-termicznej obróbki stali;
• węgiel drzewny wylewa się z solą, którą wcześniej rozpuszczono w wodzie, następnie powstałą kompozycję suszy się (wilgotność gotowej mieszaniny nie powinna przekraczać 7%).

Druga metoda jest uważana za wielokrotnie lepszą od pierwszej, gdyż gwarantuje jednorodną mieszaninę nasycającą powierzchnie węglem. Węgiel drzewny w gotowym nawęglaczu wynosi od 70 do 90%, resztę stanowi węglan wapnia i węglan baru.

Cementowanie twarde odbywa się w skrzyniach z nawęglaczem. Optymalnie jest, jeśli pudełka są wykonane zgodnie z kształtem produktów, które mają być przetwarzane, ponieważ w tym przypadku poprawia się jakość cementowanej warstwy, a czas potrzebny na rozgrzanie „pojemnika” ulega skróceniu. Aby zapobiec ulatnianiu się gazu, skrzynki pokrywa się gliną (ognioodporną) i przykrywa szczelnie dopasowanymi pokrywami.

Zauważmy, że „pojemniki” o specjalnym kształcie (na określony rodzaj produktu) są ekonomicznie opłacalne w produkcji i użytkowaniu tylko wtedy, gdy wiele części zostanie poddanych obróbce chemiczno-termicznej. Coraz częściej stosuje się pudełka o standardowych kształtach (kwadratowe, okrągłe i prostokątne) o różnych parametrach geometrycznych, co pozwala na ich dobór w zależności od ilości produktów i wielkości piekarnika.

Materiałem na skrzynki jest stal niskowęglowa lub (co lepiej) żaroodporna. A sam proces przetwarzania w nawęglaczu stałym odbywa się według następującego schematu:

• produkty wymagające nasycenia węglem umieszcza się na przemian z przygotowaną mieszanką w pudełkach;
• piekarnik nagrzewa się do temperatury 900–950°C i wkłada się do niego „pojemnik”;
• boksy podgrzewane są w temperaturze od 700 do 800 stopni (takie ogrzewanie nazywa się nagrzewaniem), o wystarczającym stopniu nagrzania świadczy jednolity kolor płyty paleniska (bez ciemnych miejsc pod skrzynką);
• podnieś temperaturę w piekarniku do 900–950 °C.

W tej temperaturze węgiel aktywny (jego atomy) dyfunduje do krystalicznej struktury metalu. Teoretycznie możliwe jest nawet cementowanie domu, jest wielu rzemieślników, którzy wykonują ten proces samodzielnie. Jednak efektywność nawęglania „domowego” jest niska ze względu na czas trwania procesu i konieczność zapewnienia wysokiej temperatury procesu.

3 Nawęglanie gazowe jest najlepszą opcją w przypadku masowej obróbki produktów

Teoretyczne podstawy takiego cementowania opracowali S. Ilyinsky, N. Minkevich i V. Prosvirin, a po raz pierwszy przeprowadzono je w zakładzie Zlatoust pod kierownictwem P. Anosova. Proces prowadzony jest w środowisku gazów zawierających węgiel (generatorowy, sztuczny, naturalny) w całkowicie szczelnych piecach grzewczych. Najpopularniejszym gazem sztucznym jest kompozycja otrzymywana z rozkładu produktów naftowych. Robi się to w następujący sposób:

• Nafta jest podawana do podgrzewanego stalowego pojemnika, następuje piroliza (rozkład nafty na mieszaninę gazów);
• pewna ilość gazu pirolitycznego (około 60%) ulega krakowaniu (modyfikacja jego składu).

Do przeprowadzenia procesu nawęglania chemiczno-termicznego wykorzystuje się mieszaninę gazu krakowanego i czystego gazu pirolitycznego. Konieczność uzyskania gazu krakowanego wynika z faktu, że przy stosowaniu wyłącznie kompozycji do pirolizy głębokość cementowania stali jest niewystarczająca, a ponadto na częściach osadza się dużo sadzy, której nie jest tak łatwo usunąć.

Proces nawęglania gazowego prowadzony jest w piecach przenośnikowych o działaniu ciągłym (w metodach) lub w jednostkach stacjonarnych. Produkty, które chcą zostać wzmocnione, umieszcza się w mufli pieca, instalację zamyka się, podgrzewa do 950 stopni, a następnie podaje przygotowany gaz. Zalety tej procedury w porównaniu do obróbki części w nawęglaniu stałym: