Kilka lat temu ta procedura w domu była prawie niemożliwa do zrealizowania. Dziś jest to możliwe przy użyciu środowiska grafitu lub ich analogów. Najważniejsze jest pragnienie i pewna wiedza .
Ogólne informacje o procesie
Pierwszym krokiem jest zrozumienie podstaw obróbki cieplnej stali.
Następujące czynniki są związane ze specyficznymi cechami cementowania metalu:
- Dzięki tej procedurze stale cementowane stają się mocniejsze, co zwiększa odporność na zużycie i wytrzymałość materiału;
- Właściwości działania zmiany metalu w wyniku ogrzewania produktów w ośrodku ciekłym, gazowym lub stałym, co poprawia jego właściwości;
- Ogrzewanie części jest możliwe do różnych temperatur, nie ma ograniczonej stałej i dokładnych zaleceń. W domu proces cementowania odbywa się w temperaturze 500 stopni Celsjusza. W warunkach przemysłowych przy użyciu profesjonalnego sprzętu temperatura ogrzewania w piecu sięga ponad 1300 stopni Celsjusza. Powinieneś wiedzieć, że wybrano temperaturę, biorąc pod uwagę stężenie zanieczyszczeń i węgla.
- Profesjonaliści zalecają w domu cementowanie stali niskowęglowych (około 0, 2%). Na przykład ostrze z niedrogiego noża kuchennego ze stali lub małych części.
- Węgiel powoli wnika w strukturę stali. Dlatego cementowanie ostrza noża w warunkach procedury domowej zachodzi z szybkością nie większą niż 0, 1 ml na godzinę. Aby to samo ostrze wytrzymało większe obciążenia, konieczne jest wzmocnienie warstwy do 0, 8 ml grubości na godzinę. Ważne jest również, aby zrozumieć, że cementowanie noża lub małego wałka w warsztacie domowym zajmie co najmniej osiem godzin . W tym przypadku konieczne jest utrzymanie pewnej temperatury w piecu, aby nie zakłócać reżimu temperatury.
- W procesie cementowania zmienia się nie tylko właściwość metalu, ale także jego skład fazowy i sieć atomowa. Ogólnie rzecz biorąc, powierzchnia otrzymuje takie same właściwości jak w przypadku hartowania, ale możliwe jest kontrolowanie w wąskim zakresie temperatur, aby uniknąć różnych defektów materiałowych.
Trochę trudniej jest fugować stale nierdzewne, ale jednocześnie jakościowo poprawi to właściwości tego typu metalu.
W jakim środowisku możliwe jest cementowanie stali?
Proces utwardzania odbywa się w różnych warunkach środowiskowych:
- w stanie stałym;
- w gazie;
- w roztworze elektrolitu;
- w postaci specjalnej pasty;
- w złożu fluidalnym.
Najczęściej w warunkach domowych warsztatów stal jest cementowana grafitem . To znacznie upraszcza proces, ponieważ nie ma potrzeby dodatkowego dbania o silną szczelność pieca.
W produkcji przemysłowej najczęściej stosuje się gaz, ponieważ metoda ta skraca czas hartowania.
Odmiany metalu, które można przetwarzać
Istnieją trzy główne grupy metali, które są używane do hartowania:
- Stal z nieutwardzonym rdzeniem. Ta grupa obejmuje następujące gatunki stali nadające się do cementowania - 20, 15 i 10. Te części są małe i używane do użytku domowego. Podczas hartowania austenit przekształca się w mieszaninę ferrytyczno-perlityczną.
- Stal ze słabo utwardzonym rdzeniem. Ta grupa obejmuje metale takich gatunków jak 20X, 15X (chromowane stale niskostopowe). W tym przypadku wykonuje się dodatkową procedurę ligacji przy użyciu małych dawek wanadu. Zapewnia to produkcję drobnych ziaren, co skutkuje bardziej lepkim i ciągliwym metalem.
- Stal z wysoce utwardzonym rdzeniem. Ten typ metalu jest używany do produkcji części o złożonej konfiguracji lub dużego przekroju, który może wytrzymać różne obciążenia udarowe, narażonych na prąd zmienny. Podczas procesu hartowania wprowadza się nikiel lub stosuje się mangan w przypadku jego niedoboru, podczas gdy małe dawki tytanu lub wanadu dodaje się do rozdrobnienia ziarna.
Ogólnie rzecz biorąc, proces cementowania stali jest niezbędny do poprawy odporności na zużycie i wytrzymałości części.
Najczęściej wały, osie, ostrza łopatek, elementy łożysk i przekładnie są poddawane nawęglaniu.
Jak cementowanie stali w stabilnym środowisku w przedsiębiorstwie i warsztacie domowym?
Mieszanina do stałego cementowania jest przygotowywana z baru, wapnia z węglem drzewnym i węglanem sodu. Węgiel lepiej jest zabrać z dębu lub brzozy i podzielić na małe frakcje, nie większe niż dziesięć milimetrów. Aby usunąć nadmiar pyłu, zaleca się przesiewanie węgla. Sole są także mielone na proszek i przepuszczane przez sito.
Istnieją dwie metody przygotowania mieszanki:
- Węgiel z drewna przelewa się na sól, którą wcześniej rozpuszczono w wodzie. Powstała mieszanina jest suszona, jej zawartość wilgoci nie powinna przekraczać 7%.
- Suchy węgiel i sól są dokładnie mieszane, aby wyeliminować możliwość barwienia nawet podczas obróbki chemicznej i cieplnej.
W tym przypadku pierwszą technikę uważa się za lepszą. Ponieważ zapewnia, że mieszanka wyjdzie jednolita, a wynik bez plam i smug. Gotowa mieszanka nazywana jest także nawęglaczem .
Proces stałego cementowania odbywa się w specjalnych skrzynkach, w których mieszanina jest wlewana w odpowiedniej ilości. Idealnie, pudełka odpowiadają rozmiarowi i kształtowi przetwarzanego produktu. Podobnie jak w tym przypadku czas poświęcony na podgrzanie opakowania ulega skróceniu, a jakość warstwy cementującej ulega poprawie. Aby uniknąć wycieku gazu, szczeliny są pokryte specjalną gliną ogniotrwałą i przykryte szczelną pokrywą.
Należy zauważyć, że ekonomicznie korzystne jest wytwarzanie pojemników, które idealnie nadają się do procedury transportu. Jeśli potrzebujesz jednej lub dwóch części do temperowania, lepiej wybrać pojemnik o uniwersalnym kształcie - kwadratowy, okrągły lub prostokątny.
Pudełka są wybrane ze stali niskowęglowej lub żaroodpornej.
Proces cementowania w stałej mieszaninie jest następujący:
- części, które muszą być hartowane, równomiernie umieszczone w skrzynkach wypełnionych nawęglaczem stałym;
- piec ogrzewa się do 900-1000 stopni i służy w swoim pojemniku z produktami;
- rozgrzewanie pudeł odbywa się w temperaturze od 500 do 700 stopni. To ocieplenie nazywa się end-to-end. Sygnał, że piec ogrzał się do żądanej temperatury, to jednolity kolor dolnej płyty, nie ma już ciemnych obszarów pod skrzynkami;
- Temperatura wzrasta do 900 lub 1000 stopni Celsjusza.
W tym reżimie temperaturowym zachodzą zmiany rozproszone w strukturze części na poziomie atomowym.
W domu trudno jest podgrzać piekarnik do żądanej temperatury i utrzymać cały reżim temperaturowy od początku do końca. W tym przypadku wszystko jest możliwe . Należy pamiętać, że skuteczność cementacji domowej jest znacznie niższa niż w przemyśle.
Stal cementowana za pomocą gazu
Po raz pierwszy stal połączono gazem w Kombinacie Złotowskich pod czujnym okiem P. Anosowa. Ta skuteczna metoda została opracowana przez V. Prosvirina, S. Ilinsky'ego i N. Minkevicha.
Istota tego procesu jest dość prosta - metal jest cementowany pod wpływem gazu zawierającego węgiel (naturalny, sztuczny lub generator) w hermetycznie zamkniętym piecu .
Najbardziej dostępnym i często używanym gazem jest kompozycja otrzymywana z rozkładu produktów naftowych.
Robi się to w następujący sposób:
- nafta jest wlewana do specjalnego pojemnika ze stali, ogrzewanego do procesu pirolizy - rozkładu nafty w mieszaninę kilku gazów;
- około 60% tego gazu jest zmodyfikowane i przystosowane do nawęglania.
Do nawęglania stosuje się mieszaninę zmodyfikowanego gazu i czystego gazu pirolitycznego. Potrzeba modyfikacji części gazu wynika z faktu, że użycie czystego gazu pirolitycznego na stali powoduje niewystarczające cementowanie, aw niektórych częściach może być w stanie osadzić pewną ilość sadzy, którą trudno usunąć.
Proces cementowania stali za pomocą gazu odbywa się na specjalnych ciągłych piecach przenośnikowych. Lub użyj unikalnych jednostek stacjonarnych.
Najpierw włóż część do piekarnika, a jego mufla. Instalacja jest zamknięta, a piec jest ogrzewany do 950 stopni. Następnie dostarczany jest wstępnie przygotowany gaz.
Wykonanie tej procedury w domu jest prawie niemożliwe.
Jednocześnie ma kilka zalet w stosunku do stałej metody przetwarzania:
- mniej czasu poświęconego na przygotowanie surowców do cementowania;
- korzystniejsze i bezpieczniejsze warunki pracy dla pracowników;
- przyspieszenie procesu hartowania poprzez skrócenie czasu ekspozycji produktów.
Najważniejszą rzeczą w cementowaniu stali jest dobrze zorganizowany proces oraz wysokiej jakości sprzęt i surowce. Metoda stała może być realizowana w domu w obecności pieca, nawęglacza i form metalowych. Jak również pewne umiejętności związane z tym procesem hartowania stali.