8.4.2.2 Термическая обработка после цементации

Окончательные свойства цементованных изделий достигаются в результате термической обработки после цементации, целью которой является: получение наиболее высокой твердости цементованного слоя; измельчение зерна сердцевины и цементованного слоя, неизбежно перегреваемых в процессе продолжительной выдержки при высокой температуре цементации; устранение карбидной сетки, которая может образоваться при медленном охлаждения и пересыщении слоя углеродом.

Поскольку готовые цементованные детали должны иметь высокую твердость, термообработка после цементации состоит в закалке и низком отпуске. Закалка сопряжена с определенными трудностями, связанные с тем, что высокоуглеродистая поверхность и низкоуглеродистая сердцевина требуют различных температур нагрева под закалку соответственно на 20 - 30°С выше А_С1 и выше А_С3.

Чаще всего при термообработке цементованных изделий применяется непосредственная закалка (с цементационного нагрева), закалка со специального нагрева (одинарная закалка) или двойная закалка.

Непосредственная закалка (рис. 8.12, а) выполняется с цементационного нагрева с предварительным подстуживанием до 780 – 840 °С в зависимости от марки стали. Этот вид закалки является наиболее простым и экономичным, так как исключается повторный нагрев под закалку. Кроме этого, меньше короб­ление изделий, меньше окисление и обезуглероживание, облегчается механизация и автоматизация процесса, а также совмещается операция (цементация, непосредственная закалка, мойка, отпуск) в одном агрегате.

Непосредственная закалка широко применяется при газовой цементации деталей из наследственно мелкозернистых сталей 18ХГТ, 25ХГТ и других. Вследствие того, что в таких сталях роста зерна аустенита при цементации не происходит, перекристаллизация не требуется, и качество деталей после закалки с цементационного нагрева получается высоким. Это позволяет использовать непосредственную закалку при термообработке ответственных деталей, например, шестерен коробки перемены передач тракторов и автомобилей.

Если же детали изготовлены по разным причинам из сталей не являющихся наследственно мелкозернистыми, при цементации зерно аустенита получается больших размеров, что дает после непосредственной закалки крупноигольчатый мартенсит с большим количеством остаточного аустенита на поверхности и грубо крупнозернистую структуру в сердцевине. Непосредственная закалка в таких случаях применяется лишь для неответственных деталей, от которых требуется только поверхностная твердость, а остальные механические свойства не имеют большого значения.

Одинарная закалка (рис. 8.12, б) производятся от температуры 840 - 870 °С, находящейся между температурами А_С1 и А_С3. Она обеспечивает достаточно хорошее качество изделий и широко применяется в термических цехах.

Если детали изготовлены из хромоникелевых сталей 20ХНЗА, 18Х2Н4ВА и других, то даже при медленном охлаждении после цементации в них сохраняется большое количество остаточного аустенита. Для его распада рекомендуется перед закалкой проводить высокий отпуск при температуре 600 - 650 ⁰С.

Цементация

Подстуживание

Отпуск 180-200°С

Обработка холодом

Цементация

А_С1+(30-50)°С

Отпуск 180-200 °С

Цементация

А_С3+(30-50)°С

А_С1+(30-50)°С