Prije nekoliko godina ovaj je postupak kod kuće bio gotovo nemoguć za provedbu. Danas je moguće koristiti okoliš grafita ili njihovih analoga. Glavna stvar je želja i znanje .
Opće informacije o procesu
Prvi korak je razumjeti osnove toplinske obrade čelika.
Sljedeći čimbenici povezani su sa specifičnostima metalnog cementiranja:
- Zahvaljujući postupku, cementirani čelici postaju jači, što povećava otpornost na trošenje i čvrstoću materijala;
- Svojstva promjene metala uslijed zagrijavanja proizvoda u tekućem, plinskom ili krutom mediju, što poboljšava njegove karakteristike;
- Grijanje dijelova je moguće na različite temperature, nema ograničenih konstantnih i točnih preporuka. Kod kuće se proces cementiranja odvija na temperaturi od 500 stupnjeva Celzija. U industrijskim uvjetima pomoću profesionalne opreme, temperatura grijanja u peći doseže više od 1300 stupnjeva Celzija. Trebate znati da je temperatura odabrana, s obzirom na koncentraciju nečistoća i ugljika.
- Profesionalci preporučuju kod kuće vrste čelika s niskom razinom ugljika (oko 0, 2%). Na primjer, oštrica iz jeftinog kuhinjskog noža napravljena od čelika ili malih dijelova.
- Ugljik prilično sporo prodire u strukturu čelika. Stoga se cementiranje oštrice noža u uvjetima kućnog postupka odvija brzinom ne većom od 0, 1 ml na sat. Da bi ista oštrica izdržala jača opterećenja, potrebno je ojačati sloj do 0, 8 ml debljine na sat. Također je važno razumjeti da će cementiranje noža ili male osovine u kućnoj radionici trajati najmanje osam sati . U tom slučaju, potrebno je zadržati određenu temperaturu u peći kako se ne bi poremetio temperaturni režim.
- U procesu cementiranja mijenja se ne samo svojstvo metala, nego i njegov fazni sastav i atomska rešetka. Općenito, površina ima iste karakteristike kao i kod gašenja, ali je moguće kontrolirati u uskom temperaturnom rasponu kako bi se izbjegli različiti materijalni nedostaci.
Malo je teže injektirati nerđajuće čelike, ali će u isto vrijeme kvalitativno poboljšati karakteristike ovog tipa metala.
U kojem okruženju je moguće cementiranje?
Proces stvrdnjavanja odvija se u različitim uvjetima okoline:
- u krutom stanju;
- u plinovitom;
- u otopini elektrolita;
- u obliku posebne paste;
- u fluidiziranom sloju.
Najčešće, u uvjetima kućne radionice, čelik se cementira grafitom . To uvelike pojednostavljuje postupak, budući da nije potrebno dodatno brinuti o snažnoj nepropusnosti peći.
U industrijskoj proizvodnji se najčešće koristi plin, jer ova metoda smanjuje vrijeme utrošeno na gašenje.
Vrste metala koje se mogu obraditi
Postoje tri glavne skupine metala, koje se koriste za stvrdnjavanje:
- Čelik s ne-očvrslom jezgrom. Ova skupina uključuje sljedeće vrste čelika pogodne za cementiranje - 20, 15 i 10. Ti dijelovi su male veličine i koriste se za kućnu uporabu. Tijekom gašenja austenit se pretvara u feritno-perlitnu smjesu.
- Čelik s slabo očvrslom jezgrom. Ova skupina obuhvaća metale od 20X, 15X (krom niskolegirani čelici). U tom slučaju, provodi se dodatni ligacijski postupak pomoću malih doza vanadija. Time se osigurava proizvodnja finih zrna, što rezultira viskoznim i duktilnim metalom.
- Čelik s jako ojačanom jezgrom. Ova vrsta metala koristi se za izradu dijelova složene konfiguracije ili velikog poprečnog presjeka koji može izdržati različita udarna opterećenja izložena izmjeničnoj struji. Tijekom procesa gašenja uvodi se nikal ili se u slučaju njegovog nedostatka koristi mangan, dok se male doze titana ili vanadija dodaju kako bi se zdrobilo zrno.
Općenito, proces cementiranja čelika je potreban za poboljšanje otpornosti na trošenje i čvrstoće dijelova.
Najčešće se osovine, osovine, oštrice noževa, dijelovi ležaja i zupčanici podvrgavaju cementiranju.
Kako cementiranje čelika u čvrstom okruženju u poduzeću iu kućnoj radionici?
Smjesa za čvrsto cementiranje priprema se iz barija, kalcija s ugljenom i natrijevim karbonatom. Ugljen je bolje uzeti od hrasta ili breze i podijeliti na male frakcije, ne više od deset milimetara. Za uklanjanje viška prašine preporuča se prosijavanje ugljena. Soli se također melju u prah i propuštaju kroz sito.
Postoje dvije metode za pripremu smjese:
- Ugljen iz drva prelije se preko soli, koja je prethodno otopljena u vodi. Dobivena smjesa se suši, sadržaj vlage ne smije biti veći od 7%.
- Suhi ugljen i sol se temeljito miješaju kako bi se uklonila mogućnost bojenja čak i tijekom kemijske i toplinske obrade.
U ovom slučaju, prva se tehnika smatra kvalitetnijom. Budući da osigurava da će mješavina izaći izjednačena, a rezultat bez mrlja i pruga. Gotova mješavina se naziva i ugljičnik .
Proces čvrste cementacije odvija se u posebnim kutijama, gdje se smjesa izlije u odgovarajuću količinu. Idealno, kutije odgovaraju veličini i obliku proizvoda koji se obrađuje. Kao što je u ovom slučaju, vrijeme utrošeno na zagrijavanje ambalaže je smanjeno, a kvaliteta cementnog sloja je poboljšana. Da bi se izbjeglo curenje plina, šupljine su prekrivene posebnom vatrostalnom glinom i prekrivene poklopcem.
Valja napomenuti da je ekonomski povoljno proizvoditi spremnike koji su idealno prikladni za postupak transportera. Ako trebate jedan ili dva dijela za temperiranje, onda je bolje odabrati spremnik univerzalnog oblika - kvadratnog, okruglog ili pravokutnog oblika.
Kutije su odabrane od čelika s niskom emisijom ugljika ili topline.
Proces cementiranja u čvrstoj smjesi je sljedeći:
- dijelovi koji se moraju očvrsnuti, ravnomjerno smješteni u kutije ispunjene čvrstim karburirarom;
- peć se zagrijava do 900-1000 stupnjeva i služi u posudi s proizvodima;
- zagrijavanje kutija odvija se na temperaturi od 500 do 700 stupnjeva. Ovo zagrijavanje se naziva od kraja do kraja. Signal da se peć zagrijala do željene temperature je jednolična boja donje ploče, nema više tamnih područja ispod kutija;
- Temperatura se podiže na 900 ili 1000 stupnjeva Celzija.
U tom temperaturnom režimu dolazi do difuznih promjena u strukturi dijelova na atomskoj razini.
Kod kuće je teško zagrijati pećnicu na željenu temperaturu i održavati cijeli temperaturni režim od početka do kraja. U ovom slučaju sve je moguće . Treba imati na umu da je učinkovitost kućne cementacije mnogo niža od industrijske.
Cementni čelik pomoću plina
Po prvi put, čelik je cementiran plinom na Zlatousovskom kombinatu pod budnim vodstvom P. Anosova. Ovu učinkovitu metodu razvili su V. Prosvirin, S. Ilinsky i N. Minkevich.
Suština procesa je vrlo jednostavna - metal se cementira pod utjecajem plina koji sadrži ugljik (prirodnog, umjetnog ili generatora) u hermetički zatvorenoj peći .
Najpristupačniji i najčešće korišteni plin je sastav koji se dobiva razgradnjom naftnih proizvoda.
Izrađuje se na sljedeći način:
- kerozin se ulije u posebnu posudu od čelika, zagrijava se do procesa pirolize - raspadanje kerozina u smjesu nekoliko plinova;
- oko 60% tog plina je modificirano i prikladno za cementiranje.
Za cementiranje se koristi smjesa modificiranog plina i čistog piroliznog plina. Potreba za izmjenom dijela plina posljedica je činjenice da upotreba čistog piroliznog plina na čeliku ima za posljedicu nedovoljnu cementaciju, te u nekim dijelovima može biti sposoban taložiti nešto čađe koju je teško ukloniti.
Proces cementiranja čelika uz pomoć plina provodi se na specijalnim kontinuiranim transportnim pećima. Ili koristite jedinstvene stacionarne jedinice.
Prvo, stavite dio u pećnicu, njegov prigušivač. Instalacija je zatvorena i peć je zagrijana na 950 stupnjeva. Zatim se dostavlja prethodno pripremljeni plin.
Za provođenje ovog postupka kod kuće je gotovo nemoguće.
Istovremeno, ima nekoliko prednosti u odnosu na čvrstu metodu obrade:
- manje vremena utrošenog na pripremu sirovina za cementiranje;
- povoljniji i sigurniji radni uvjeti za radnike;
- ubrzavanje procesa stvrdnjavanja smanjenjem vremena za izlaganje proizvoda.
Najvažnija stvar kod cementiranja čelika je dobro organiziran proces i visokokvalitetna oprema i sirovine. Čvrsta metoda može se ostvariti kod kuće u prisutnosti peći, karburiranog i metalnog oblika. Kao i određene vještine povezane s ovim procesom kaljenja čelika.