Slon7.to

Slon7: настройка системы цементации деталей

Температуру печь держит сама. Слой делает атмосфера: ошибся зонд на десятую процента — сетка карбидов вылезет на всей садке.

Олег Ведерников, технолог участка ХТО

Коротко. Настроить цементацию — значит согласовать четыре величины:

  • насыщение при 900–950 °C;
  • углеродный потенциал атмосферы 0,8–1,2 % C;
  • выдержку под нужную глубину, обычно 0,5–2,0 мм;
  • закалку и низкий отпуск при 150–200 °C.
Смотреть контуры
слой 0,1 мм

Четыре контура настройки цементации

Регулятор видит цифры по отдельности, сталь — их сумму.

Температура насыщения

900–950 °C

Газ, уголь, пасты. Солевые ванны — 850–880 °C, вакуум — до 1050 °C.

Атмосфера эндогаза

≈20 % CO

И около 40 % водорода; катализатор — никель при 1050 °C.

Выдержка и глубина слоя

15 ч → 1,2 мм

При 900 °C; при 1000 °C — 8 ч.

Закалочное масло

≤ 80 °C

Одна садка не должна перегреть бак; мешалки срывают паровую рубашку.

Образец-свидетель

1 на садку

Из стали деталей; его шлиф подтверждает слой партии.

Прокрутка вбок

слой 0,2 мм

Безопасность печи цементации до любой настройки

Эндогаз горюч и на пятую часть состоит из угарного газа. Порядок пуска задан приказом Минтруда № 887н (действует до 1 сентября 2027 г.):

  • карбюризатор, атмосферу с горючими газами свыше 5 % и аммиак подают только при 750 °C и выше;
  • печи с форкамерой перед пуском атмосферы продувают азотом или аргоном;
  • приборы — во взрывобезопасном исполнении, у дверцы — горелки дожигания;
  • сальники вентилятора, прокладки муфеля и песочный затвор — главные места утечки.

Азотная штора вытесняет водород и CO из проёма двери; без давления азота люк не открывают.

Стоп-точка. Гаснет дожигание, штора не срабатывает, зонд скачет — атмосферу не трогайте. Действуйте по аварийной инструкции и вызывайте наладчика КИПиА и газовую службу.

эндогаз садка зонд мВ → регулятор → клапан муфель 10–15 мм
слой 0,4 мм

Как кислородный зонд задаёт углеродный потенциал

2CO → CO₂ + C

Углерод поверхности отдаёт монооксид: диссоциация, абсорбция, затем диффузия вглубь.

Зонд из диоксида циркония сравнивает атмосферу с эталонным воздухом и выдаёт милливольты. Контроллер пересчитывает их в углеродный потенциал с шагом 0,01 % и дозирует обогащающий газ.

Муфель из стали 20Х23Н18 отделяет атмосферу от нагревателей, вентилятор убирает застойные зоны.

слой 0,6 мм

Мифы о цементации стали и что на деле

Чем дольше выдержка, тем прочнее деталь

Лишний углерод делает слой хрупким

Выше 1,2 % — цементитная сетка; кромки к тому же перенасыщаются.

Цементация и есть закалка

Цементация только насыщает слой

Твёрдость 58–62 HRC на легированной и 60–64 HRC на углеродистой стали появляется после закалки и низкого отпуска.

Цементировать можно любую сталь

Нужна сталь до 0,25–0,3 % C

Чугун с 2–6 % C — редко и мягко, при 750–800 °C.

Кислородный зонд ставят один раз

Зонд — расходник

Сажа искажает показания; ресурс — около 12 месяцев.

слой 0,8 мм

Режимы цементации по способам насыщения

  • Шахтные печи, корзины или крюки.
  • Слой обычно не глубже 2 мм.
  • Потенциал регулируется на ходу — основной метод для серий.
слой 1,2 мм

Разбор: цементация втулки под слой 2–3 мм

Садка втулок с жидким карбюризатором.

  1. 930 °C

    Нагрев контейнера с образцом-свидетелем.

  2. ТЭА

    Подача триэтаноламина.

  3. ≈36 ч

    Выдержка до глубины 2–3 мм.

  4. 650 °C

    Охлаждение за 3 часа, затем воздух.

  5. 58–62 HRC

    Закалка и отпуск; шлиф образца подтверждает слой.

слой 1,6 мм

Какой способ цементации подходит вашей детали

Сколько деталей?
Поводка и окалина недопустимы?
Глубина слоя по чертежу

Способ цементации для вашей детали

Ответьте на три вопроса.

слой 2,0 мм

Контроль слоя и дефекты цементации

Контроль

Микрошлиф

Срез, травление, замер под микроскопом. Самый точный.

Контроль

Вихретоковый прибор

Без разрушения, но с калибровкой под сталь.

Контроль

Виккерс и Роквелл

Виккерс — точно, Роквелл — быстро на участке.

Дефект

Карбидная сетка

Завышен потенциал: проверяют зонд.

Дефект

Остаточный аустенит

Типичен для 12Х2Н4А; виден на шлифе.

Дефект

Обезуглероживание

Воздух в муфеле. Лечат реставрационной цементацией.

Прокрутка вбок

сердцевина

Где цементация стали не лучший выбор

Цементация нужна ради глубокого слоя при вязкой сердцевине. В справочнике Slon7to соседние методы сравнивают по глубине и поводке.

  • Цементация0,5–2,0 мм, закалка обязательна
  • Азотированиедо 0,6 мм, твёрже, без закалки
  • Закалка ТВЧбез химии, неровно на выступах
  • Карбонитрированиенизкая температура, правила азотирования
  • Шахтная газовая установкаот 1,5 млн ₽
  • Вакуумная установкаот 3,8 млн ₽

Вопросы о настройке цементации — отвечает Slon7

Какой углеродный потенциал выставлять при цементации?
0,8–1,2 % C на поверхности; выше — риск цементитной сетки. В разборе Slon7 значение уточняют по образцу-свидетелю.
Почему кислородный зонд «плавает»?
На электроде оседает сажа. Зонд продувают сжатым воздухом; ресурс — около 12 месяцев.
С какой температуры подавать эндогаз в печь цементации?
Не ниже 750 °C; печи с форкамерой перед пуском продувают азотом или аргоном (приказ Минтруда № 887н).
Сколько идёт цементованный слой 1 мм?
Газом: 1,2 мм примерно за 15 часов при 900 °C или за 8 часов при 1000 °C.
Slon7 to — можно ли работать по этим цифрам?
Slon7 to — справочный проект по обработке металлов. Цифры — ориентиры; рабочий режим задаёт технологическая карта печи.
Какая твёрдость после цементации и закалки?
58–62 HRC на легированных и 60–64 HRC на низкоуглеродистых сталях. По данным Slon7to, без закалки слой такой твёрдости не даёт.