Здатність протистояти стиранню ударам є двома дуже важливими характеристиками фактично для усіх типів металів. Саме вимірювання цих атрибутів є ключовими аспектами, коли ви вирішуєте який тип металу вибрати. Можливо, найважливішою ділянкою металу, для якої необхідно знайти оптимальну твердість, є його зовнішня поверхня. Це тому, що саме поверхня зазнає найбільшого стирання та прямого впливу. Щоб переконатися, що твердість металевої підкладки є відповідною, поверхнева твердість деяких металів змінюється за допомогою методу, відомого як цементування.
Головна мета цього методу – збагатити поверхневий шар деталі вуглецем до концентрації 0,8-1,1% і отримати, в результаті подальшого гарту, високу твердість і зносостійкість поверхневого шару при збереженні пластичної серцевини.
Що таке цементування?
Цементування (загартування) – це один з видів хіміко-термічної обробки матеріалу, який використовується для підвищення твердості його зовнішньої поверхні. Якщо коротко, то цей метод полягає в дифузійному насиченні поверхневого шару сталевих виробів атомами вуглецю при нагріванні до температури 900 – 950°C.
Загартування призводить до отримання дуже тонкого шару металу, який значно твердіший, ніж більший об’єм металу під цим шаром. Цементована сталь майже завжди вимагає підвищених температур. За допомогою нагрівання затвердіння може бути викликано зміною кристалічної структури металу або додаванням нових елементів до складу його зовнішньої поверхні. Оскільки процеси загартування знижують формувальність і оброблюваність, цей метод зазвичай виконується після завершення більшості інших процесів виготовлення.
Чому саме загартування?
Є кілька причин чому цементується матеріал замість того, щоб намагатися загартувати цілий металевий предмет. Перша – це ефективність. Щоб нагріти зовнішню поверхню металу, потрібно менше енергії та часу, ніж весь його поперечний переріз. Ця ефективність може призвести до величезної економії коштів у великомасштабних виробничих операціях. Іншою причиною широкого використання загартування є продуктивність. Може бути вигідно мати метал із твердою зовнішньою оболонкою та більш пластичною внутрішньою частиною. Прикладом цього може бути ситуація, коли метал має мати захист від стирання, але все ще повинен бути здатним поглинати удар без повного крихкого руйнування.
Які метали загартовують?
Метали, які можуть бути загартовані, як правило, обмежуються чорними матеріалами, хоча є особливі випадки, такі як азотування деяких титанових або алюмінієвих сплавів. Зазвичай, для цього методу використовуються певні види сталі, як наприклад сталь для цементування 18HGT, які застосовують для сильно навантажених конструкційних деталей з високою міцністю серцевини, таких як шестерні та вали коробки передач. Вони мають високу стійкість до перегріву та піддаються зварюванню, механічній обробці та різанню.
Чорні метали, які зазвичай цементують, це:
- Низьковуглецева сталь
- Високовуглецева сталь
- Чавун
- Високоміцна низьколегована сталь
- Інструментальна сталь
- Нержавіючі сталі
Експерти доволі однозначні у цьому списку металів, які піддаються цементації. Адже сталь для цементування має усі необхідні характеристики (як описано тут https://virgamet.com/18chgt-18hgt-21timncr12-14223-case-hardening-steel ).
Існує багато процесів для зміни властивостей сталевих інструментів. До них відносяться загартування сталі, загартування в маслі, дисперсійне зміцнення тощо. Проте, якщо говорити про довговічність, то цементована сталь є одним із найефективніших матеріалів для цього випадку.
