Нітроцементація

Нітроцемента́ція або га́зове ціанува́ння^[1] сталей — різновид хіміко-термічної обробки, який полягає в одночасному дифузійному насиченні поверхневих шарів сталі атомарним вуглецем та азотом в газовому середовищі при високих температурах, що підвищує твердість, стійкість проти спрацювання, витривалість і корозійну стійкість виробів^[2]. Товщина дифузійного шару може становити 0,25–1,5 мм^[1].

Технологічні параметри процесу

Нітроцементацію проводять у суміші навуглецьовувального газу й аміаку при температурах 700–930 °C протягом від 2 до 15 год. Одночасне насичення сталі вуглецем та азотом дозволяє скоротити тривалість дифузійної обробки, порівняно з цементацією та азотуванням, внаслідок прискорення дифузії вуглецю. Розрізняють нітроцементацію низькотемпературну (при температурі 700–750 °C) і високотемпературну (840–930 °C).

Проводиться переважно в шахтних або муфельних печах, до ендотермічного (з поглинанням тепла) середовища яких додають природний газ (5–10 %) та аміак (3–10 %)^[1].

При низькотемпературній нітроцементації в інтервалі від 700–750 °C та високому азотному потенціалі атмосфери на поверхні виробу утворюється ε-фаза з формулою Fe_2-3(N, С), під нею розташовується аустеніт, збагачений азотом, який при гартуванні частково перетворюється у мартенсит. Такий процес застосовують для отримання тонких зміцнених шарів товщиною від 0,1 до 0,15 мм при виготовленні виробів, схильних до жолоблення.

Найчастіше процес нітроцементації проводять в інтервалі температур від 840 до 860 °С. У цьому випадку шар нітридів відсутній.

Після нітроцементації деталі гартують в оливі та, для зменшення деформацій, піддають низькотемпературному відпуску в оливі, при 180–200 °C. В разі наявності великої кількості залишкового аустеніту деталі після гартування обробляють холодом.

Таблиця 1. Коефіцієнти дифузії C і N при нітроцементації (Б. Прженосил)

Температура, °С	Нітроцементація		Цементація
	DN·10−11, м²/c	DC·10−11, м²/c	DC·10−11, м²/c	DC нітроцементації/DC цементації
850	0,3	0,38	0,17	2,24
900	0,6	0,75	0,38	1,97
950	1,08	1,17	0,87	1,38

Переваги

Порівняно з цементацією нітроцементація має такі переваги:

• низька температура процесу та скорочений на 50–60 % виробничий цикл;
• менші деформації і жолоблення виробів, а також зерна сталей;
• підвищені корозійна та зносостійкість деталей;
• відносно низька вартість та вища екологічна безпека.

Використання

Нітроцементація підвищує твердість, стійкість проти зношування та витривалість матеріалів, а іноді і їхню корозійну стійкість, збільшуючи тим самим довговічність та надійність деталей машин^[1]. Нітроцементація знайшла широке застосування в автомобільній промисловості для поверхневого оброблення зубчастих коліс і валів.

Див. також

• Ціанування (сталеливарне виробництво)
• Азотування

Примітки

1. Нітроцементація // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
2. ДСТУ 2494-94 Метали. Оброблення зміцнювальне. Терміни та визначення.

Джерела

• Афтанділянц Є. Г. Матеріалознавство: Підручник / Є. Г. Афтанділянц, О. В. Зазимко, К. Г. Лопатько. — К.: Вища освіта, 2012. — 548 с. — ISBN 978-966-2393-67-5.
• Хільчевський В. В. Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів: Навчальний посібник. — К.: Либідь, 2002. — 328 с. — ISBN 966-06-0247-2.
• Лахтин Ю. М. Основы металловедения. — М.: Металлургия, 1988. — 320 с. (рос.)

Посилання

• Нітроцементація // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 134. — ISBN 978-966-7407-83-4.