Химиялық – термиялық өңдеу үдерісінде жүретін заңдылықтар.

Химия-термиялық ө ң деу ү стінен шынық тыруғ а қ арағ анда жоғ ары жылдамдық ты болып келеді. Оның басқ а да ерекшеліктері бар. Олар:

1. Бұ йымның сыртқ ы пішініне қ арамастан (қ арапайым немесе кү рделі пішінді бұ йым) ү стінгі бө лігінде бірдей қ алың дық ты, орнық ты қ абат алуғ а болады.

2. Ү стінен шынық таруғ а қ арағ анда ү стің гі жә не ортанғ ы бө ліктер қ асиетінде ү лкен айырмашылық бар. Химия-термиялық ө ң деуде қ асиеті арасындағ ы айырмашылық қ ұ рылуы мен қ ұ рамы арқ ылы анық талады. Ал ү стінен шынық тыруда тек қ ұ рылуы арқ ылы.

3. Қ ыздыру салдары келесі термиялық ө ң деуде жойылуы мү мкін. Ал ү стінен шынық тыруда қ ыздыру салдары жойылмайды, себебі ол соң ғ ы операция болып саналады.

Ә детте химиялық -термиялық ө ң деу кезінде детальді элементке бай ортағ а орналастырады.

2 – сурет – Химия – термиялық ө ң деу

Химиялық -термиялық ө ң деу (ХТӨ) деп тетіктің беттік қ абатының қ ұ рамын, қ ұ рылымын жә не қ асиеттерін қ ажетті бағ ытта ө згерту мақ сатымен термиялық жә не химиялық ә сер етулер ү йлесуінен қ ұ ралатын ө ң деуді атайды. Жә не бұ л жерде металл материалының сә йкес элементпен (C, N, B, Cr, Si, Ti жә не т.б.), оны жоғ ары температурада сыртқ ы ортадан (қ атты, газды, булы, сұ йық) атомды кү йде диффузиялау жолымен, беттік қ анығ уы жү зеге асады.

ХТӨ келесі ө зара байланысқ ан негізгі сатылар енеді:

1) белсенді атомдар-дың қ анық тыру ортасында пайда болуы жә не олардың ө ң делетін металл бетіне диффузиялануы;

2) пайда болғ ан белсенді атомдарды қ анық тыру бетімен адсорбциялау;

3) диффузия – адсорбцияланғ ан атомдардың металл ішінде жылжуы.

ХТӨ ө те маң ызды кезең і – диффузия. Металдарда алмастыратын қ атты ерітінділер пайда болғ анда, диффузия негізінен бос орын механизмі бойынша ө теді. Енгізетін қ атты ерітінділер пайда болғ анда тү йін аралық тар диффузиясы механизмі жү зеге асады.

Диффузияның ә серінен диффузиялық қ абат пайда болады. Ол қ абаттың ү стінен шынық тыру қ абатына қ арағ анда химиялық қ ұ рамы, қ ұ рылысы жә не қ асиетінде айырмашылық болады. Диффундіретін элемент концентрациясы металдың ү стің гі бө лігінен астың ғ ы бө лігіне дейін азая береді. Ол ү деріс тө менде (3 - сурет) кө рсетілген.

3 – сурет - Диффундіретін элемент концентрациясының металдың ү стің гі бө лігінен астың ғ ы бө лігіне дейін азаюы.

ХТӨ техниканың ә р тү рлі салаларында кең пайдаланылуы машиналар мен механизмдердің кө пшілік тетіктері, максимум кернеулер металдың беттік қ абаттарында пайда болатын криогенді немесе жоғ ары температураларда тозу, кавитация, циклдік жү ктеме, коррозия жағ дайында жұ мыс істейтіндігімен тү сіндіріледі. Металдар мен қ орытпаларды беттік беріктендіру, сонымен қ атар коррозиядан қ орғ ау мақ сатымен ХТӨ машина тетіктерінің сенімділігі мен ұ зақ тұ рақ тылығ ын жоғ арылатады.

Цементациялау - болат детальдардың беткі қ абатын 900...950 ⁰С температурағ а дейін кө міртекпен диффузиялык қ анық тыру ү рдісі. Кө міртегі мө лшері тө мен болаттар (15X, 15XP, 20XH, 20X, 20XГP, 20XHР, 18XГT, 12XHГЗ жә не т.б.) ғ ана цементтендіріледі. (0, 25 % дейін).

Бұ йымдардың қ ыздырылуы кө міртегін жең іл беретін ортада жү реді. Ө ң деу режимдері таң далынып, беткі қ абатты белгілі бір терең дікке дейін кө міртегімен қ анық тырады. Цементациялау терең дігі қ ұ рылысында феррит пен перлит кө лемдері бірдей болатын бұ йымның беткі қ абатынан орта зонағ а дейінгі ара қ ашық тық тығ ы.

Цементациялау дә режесі – беткі қ абаттағ ы кө міртегінің орташа мө лшерде болуы (ә детте шамамен 1, 2 %).

Кө міртегі мө лшерінің жоғ ары болуы екінші цементит санының пайда болуына жә не жоғ ары морт сынғ ыштық қ а алып келеді. Тә жірибе кезінде цементтендіруді қ атты жә не газды карбюризаторда қ олданады.Цементтендірілмеген бұ йым беті алдын-ала мыс немесе сазбен (электролиттік ә діспен) қ апталады.

Карбюризатор тү ріне қ арай цементациялау екіге бө лінеді: қ атты карбюризаторда жә не газбен цементациялау.

Қ атты карбюризаторда цементациялау кезінде толық тай дайын емес бұ йымдарды темір жә щіктерге салып, қ атты карбюризатормен жабады.10-40% мө лшерде BaCO₃, Na₂CO₃ кө мірқ ышқ ыл тұ здарымен қ осылғ ан ағ аш кө мір қ олданылады. Жабық жә шіктерді пешке салып, 930-950⁰С температурада ұ стайды. Оттегі ә серінен кө мір толық жанбай СО кө міртек оксиді пайда болады, реакциясы нә тижесінде атомарды кө міртек бө лініп шығ ады.

4 – сурет – Бұ йымды беріктендіру тә сілдері

2C+O=2CO;

2СО→ СО2 + С,

кө мірқ ышқ ылды барийден:

BaCO3→ BaO+CO2;

CO2+C→ 2CO;

2CO→ CO2+C,

кө мірқ ышқ ылды натрийден:

Na2CO3+C→ Na2O+2CO;

2CO→ CO+C.

Пайда болғ ан кө міртек атомдары бұ йым бетімен адсорбцияланып, металл тү біне диффузияланады.

Бұ л ә дістің кемшіліктері:

-Уақ ыттың кө п жұ мсалуы (0, 1мм терең дікте цементтендіру ү шін 1 сағ ат уақ ыт жұ мсалады)

-Ү рдістің ө німділігі тө мен

Газбен цементациялау ү рдісі газбен толтырылғ ан герметикалық камерасы бар пештерде іске асады.Кө міртекқ ұ рамды газдар активті газдар болып табылатын газ-тасығ ыш, кө міртегі оксиді(CO2), метан(CH4), пропан(C3H8), этан(C2H6) жә не басқ а да кө мірсутек қ ұ райтын азот, сутегі, су буынан тұ рады.

Цементациялау терең дігі тө зімділік ұ зақ тығ ы мен қ ыздыру температурасымен анық талады.

Ә дістің артық шылығ ы:

-қ абаттағ ы кө міртегінің белгілі бір концентрациясын алу мү мкіндігі (қ ұ райтын газдардың қ атынасын ө згерту арқ ылы кө міртегі мө лшерін қ адағ алауғ а болады)

-жай термиялық ө ң деу ә серінен ү рдістің ұ зақ тығ ының қ ысқ аруы

-ү рдістің толық механикаландырылуы мен автоматтандырылуы

Бұ л ә діс ө німді жаппай немесе кө п сериялы ө ндірісте қ олданылады.