Před několika lety bylo téměř nemožné provést tento postup doma. Dnes je možné použít prostředí grafitu nebo jejich analogů. Hlavní věc je touha a nějaké znalosti .
Obecné informace o procesu
Prvním krokem je pochopení základů tepelného zpracování oceli.
Následující faktory se týkají specifických vlastností cementace kovů:
- Díky postupu se cementované oceli stávají silnějšími, což zvyšuje odolnost proti opotřebení a pevnost materiálu;
- Vlastnosti provozu kovu se mění v důsledku ohřevu produktů v kapalném, plynném nebo pevném médiu, což zlepšuje jeho vlastnosti;
- Ohřívání dílů je možné při různých teplotách, neexistuje žádné omezené konstantní a přesné doporučení. Doma probíhá proces cementace při teplotě 500 ° C. V průmyslových podmínkách s použitím profesionálního vybavení dosahuje teplota ohřevu v peci více než 1300 stupňů Celsia. Měli byste vědět, že je zvolena teplota, vzhledem k koncentraci nečistot a uhlíku.
- Odborníci doporučují doma cementovat typy s nízkouhlíkovou ocelí (přibližně 0, 2%). Například čepel z levného kuchyňského nože z oceli nebo malých dílů.
- Uhlík proniká do struktury oceli poměrně pomalu. Tudíž cementování čepele nože v podmínkách domácího procesu probíhá rychlostí ne větší než 0, 1 ml za hodinu. Aby stejná čepel vydržela silnější zatížení, je nutné vrstvu zesílit až na 0, 8 ml za hodinu. Je také důležité pochopit, že cementování nože nebo malé hřídele v domácí dílně bude trvat nejméně osm hodin . V tomto případě je nutné udržovat v peci určitou teplotu, aby nedošlo k narušení teplotního režimu.
- V procesu cementace se mění nejen vlastnost kovu, ale také jeho fázové složení a atomová mříž. Obecně platí, že povrch má stejné charakteristiky jako při kalení, ale je možné ovládat v úzkém teplotním rozsahu, aby se zabránilo různým materiálovým defektům.
Je to o něco těžší spárovat nerezové oceli, ale zároveň kvalitativně zlepší vlastnosti tohoto typu kovu.
V jakém prostředí je cementace oceli možná?
Proces kalení probíhá v různých podmínkách prostředí:
- v pevném stavu;
- v plynném stavu;
- v roztoku elektrolytu;
- ve formě speciální pasty;
- ve fluidním loži.
Nejčastěji, v podmínkách domácí dílny, je ocel stmelena grafitem . To značně zjednodušuje proces, protože není třeba dodatečně se starat o silnou těsnost pece.
V průmyslové výrobě se nejčastěji používá plyn, protože tato metoda snižuje čas strávený kalením.
Druhy kovů, které mohou být zpracovány
Existují tři hlavní skupiny kovů, které se používají pro kalení:
- Ocel s nevytvrzeným jádrem. Tato skupina zahrnuje následující třídy oceli vhodné pro cementování - 20, 15 a 10. Tyto díly jsou malé velikosti a používají se pro domácí použití. Během kalení se austenit přemění na feriticko-perlitickou směs.
- Ocel se slabě kaleným jádrem. Tato skupina zahrnuje kovy takových jakostí 20X, 15X (chrom-nízkolegované oceli). V tomto případě se provádí další ligační postup s použitím malých dávek vanadu. To zajišťuje produkci jemných zrn, což vede k viskóznějšímu a tvárnějšímu kovu.
- Ocel s vysoce kaleným jádrem. Tento typ kovu se používá pro výrobu dílů s komplexním uspořádáním nebo s velkým průřezem, který může odolat různým rázovým zatížením vystaveným střídavému proudu. Během procesu kalení se zavádí nikl nebo se v případě jeho nedostatku používá manganu, zatímco se přidávají malé dávky titanu nebo vanadu k rozdrcení zrna.
Obecně je proces cementace oceli nezbytný pro zlepšení odolnosti proti opotřebení a pevnosti dílů.
Nejčastěji jsou hřídele, nápravy, lopatky lopatek, ložiskové součásti a ozubená kola vystavena karburaci.
Jak se cementace oceli v pevném prostředí v podniku a v domácí dílně?
Směs pro pevnou cementaci se připravuje z barya, vápníku s aktivním uhlím a uhličitanu sodného. Uhlí je lepší vzít z dubu nebo břízy a rozdělit na malé frakce, ne více než deset milimetrů. Aby se odstranil přebytečný prach, doporučuje se tříbit uhlí. Soli jsou také rozemlety na prášek a protlačeny sítem.
Pro přípravu směsi existují dvě metody:
- Uhlí ze dřeva se nalije přes sůl, která se dříve rozpustí ve vodě. Výsledná směs se suší, její vlhkost by neměla být vyšší než 7%.
- Suché uhlí a sůl jsou důkladně promíchány, aby se vyloučila možnost vzniku skvrn i při chemickém a tepelném zpracování.
V tomto případě je první technika považována za techniku vyšší kvality. Vzhledem k tomu, že zajišťuje, že směs vyjde rovnoměrně, a výsledek bez skvrn a pruhů. Hotová směs se také nazývá karburátor .
Proces tuhého cementování probíhá ve speciálních boxech, kde se směs nalije ve správném množství. V ideálním případě krabice odpovídají velikosti a tvaru zpracovávaného produktu. Stejně jako v tomto případě je čas strávený ohřevem obalu snížen a kvalita cementační vrstvy je zlepšena. Aby se zabránilo úniku plynu, jsou mezery pokryty speciální žáruvzdornou jílem a překryty víčkem.
Je třeba poznamenat, že je ekonomicky výhodné vyrábět nádoby, které jsou ideální pro dopravníkové postupy. Pokud potřebujete jednu nebo dvě části k temperování, pak je lepší zvolit kontejner univerzálního tvaru - čtvercový, kulatý nebo obdélníkový.
Krabice jsou vybrány z nízkouhlíkové nebo žáruvzdorné oceli.
Proces cementace v pevné směsi je následující: \ t
- části, které musí být kaleny, rovnoměrně umístěny v krabicích naplněných tuhým karburátorem;
- pec je ohřívána na 900-1000 stupňů a slouží v nádobě s produkty;
- zahřívání boxů probíhá při teplotě od 500 do 700 stupňů. Toto oteplování se nazývá end-to-end. Signál, že pec se zahřeje na požadovanou teplotu, je jednotná barva spodní desky, pod skříněmi nejsou žádné další tmavé oblasti;
- Teplota se zvýší na 900 nebo 1000 stupňů Celsia.
Právě v tomto teplotním režimu dochází k difúzním změnám ve struktuře částí na atomové úrovni.
Doma je obtížné ohřát troubu na požadovanou teplotu a udržovat celý teplotní režim od začátku do konce. V tomto případě je vše možné . Je třeba mít na paměti, že účinnost domácí cementace je mnohem nižší než průmyslová.
Cementovaná ocel pomocí plynu
Poprvé, ocel byla stmelena plynem u Zlatousovského Combine pod bdělým vedením P. Anosov. Tuto účinnou metodu vyvinuli V. Prosvirin, S. Ilinsky a N. Minkevich.
Podstata tohoto způsobu je velmi jednoduchá - kov je cementován pod vlivem plynu obsahujícího uhlík (přírodní, umělý nebo generátor) v hermeticky uzavřené peci .
Nejpřístupnějším a nejpoužívanějším plynem je směs, která se získává rozkladem ropných produktů.
Vyrábí se následujícím způsobem:
- petrolej se nalije do speciální nádoby z oceli, ohřáté na proces pyrolýzy - rozklad petroleje na směs několika plynů;
- asi 60% tohoto plynu se modifikuje a je vhodné pro nauhličování.
Pro nauhličování se používá směs modifikovaného plynu a čistého pyrolýzního plynu. Potřeba úpravy části plynu je způsobena tím, že použití čistého pyrolýzního plynu na oceli vede k nedostatečné cementaci a v některých částech může být schopno usazovat některé saze, které je obtížné odstranit.
Proces cementace oceli pomocí plynu se provádí na speciálních kontinuálních dopravních pecích. Nebo použijte unikátní stacionární jednotky.
Nejprve položte díl do trouby, mufle. Instalace se uzavře a pec se zahřeje na 950 stupňů. Pak se dodává předem připravený plyn.
K provedení tohoto postupu doma je téměř nemožné.
Zároveň má několik výhod oproti metodě tuhého zpracování:
- méně času na přípravu surovin pro cementaci;
- příznivější a bezpečnější pracovní podmínky pro pracovníky;
- zrychlení procesu vytvrzování zkrácením doby vystavení výrobků.
Nejdůležitější věcí při cementaci oceli je dobře organizovaný proces a kvalitní vybavení a suroviny. Pevný způsob může být realizován doma v přítomnosti pece, karburátoru a kovových forem. Stejně jako určité dovednosti spojené s tímto procesem kalení oceli.