Cementarea

Cementarea

Este tratamentul termochimic cu carbon aplicat otelurilor in general cu continut mic de carbon, la o temperatura imediat superioara punctului Ac3, intr-un mediu capabil sa cedeze carbon activ.

In vederea obtinerii unei piese cementate cu un miez tenace, cu 0,08-0,15%C. Pentru piese mai mari in cazurile in care se cere o duritate mai mare ptr. miez, continutul de C se mareste pana la 0,24%. Mediul care cedeaza elementul de difuziune, carbonul se numeste mediul carburant si poate fi in stare solida sau gazoasa.

Cementarea in mediu solid - se produce intr-un mediu carburant (de ex. in carbune de lemn ), in prezenta unor substante (carbonat de bariu, carbonat de sodiu etc. care activeaza procesul de carburare. Prin reactia carbune si oxigenul din aer, la temperaturi inalte se formeaza dioxidul de carbon (Co2), care reactioneaza cu carbunele, reducandu-se la oxid de carbon (CO). In contact cu suprafata metalului, oxidul de carbon se descompune in dioxid de carbon si in carbon atomic; formand cementita, sau se dizolva in austenita.

Mediile carburante solide sunt alcatuite din carbuni de lemn sub forma de granule, mai rar din carbuni de pamant (turba si cocs)sau carbune animal. Ptr. accelerarea cementarii in mediu solid, se folosesc si anumite sub. Cu rol de accelerator al procesului, numite carbonati ca :Na2CO3, BaCO3, care la incalzire se descompun usor . Astfel se adauga doua reactii:

BaCo3+C→BaO+2CO

2Co→C+CO2

Intrucat carbonatul se reface (BaO+CO2→BaCO3), se considera ca acceleratorii au rol catalitic.

Un mediu carburant se foloseste de mai multe ori, dar de fiecare data se adauga 15 - 20 % carbune proaspat ,iar uneori si 4-55 carbonat de sodiu sau bariu. Rezultatele operatiei de cementare depind de ; compozitia chimica a otelului de cementat, compozitia mediului carburant temperatura si durata de cementare. In cazul otelurilor cu continut mic de carbon, temperatura de cementare este de 900-920 ۫C.

Cementarea in mediu gazos - se realizeaza prin trecerea unui gaz, din care se poate degaja carbon in stare atomica, in spatiul in care se afla piesele ce urmeaza a fi cementate. Ca medii de cementare se folosesc gaze naturale si gaze preparate artificial ( gazul de iluminat, gazul de cocserie, gazele cracare etc. ), care contin Co, CH4, CO2, N2, H2, in prezenta unei cantitati insemnate de apa. Cel mai bun si mai ieftin este gazul metan. In acest caz, carburarea are loc cand metanul s-a disociat in carbon atomic si H2

CH4→2H2+C

Carbonul rezultat din descompunere trebuia sa difuzeze treptat in otel. Daca degajarea carbonului este prea intensa si depaseste viteza de difuziune a acestui hotel, pe suprafata piesei se depune carbon sub forma de negru de fum micsoreaza contactul dintre piesa si faza gazoasa. Ptr. evitarea acestui neajuns, in practica industriala se foloseste sistemul diluarii gazului metan care urmeaza sa fie disociat. Diluarea se face fie cu propriile sale produse de ardere, fie cu alte gaze mai purine bogate in carbon.

La cementarea cu gaze , temperatura este putin mai inalta decat la cea cu mediu solid, si anume de 900 - 950 ۫C. Durata de mentinere la aceasta temperatura ptr. difuziune nu este mica, dar luand in consideratie timpul cu mult mai scurt decat in cazul cementarii in mediu solid.

Structura stratului cementat.

Dupa tratamentul de carburare si recoacere, in stratul cementat se pot deosebi trei zone :

-zona hipereutectoida, constituita din perlita si cementita in exces, cu un continut de 1,o -1,2 % C ;

-zona eutectoida, formata numai din perlita ; urmeaza zonei hipereutectoide ;

-zona hipoeutectoida, compusa din perlita si ferita, constitue ultima zona a stratului cementat.

Piesele cementate se supun tratamentului de calire dubla, cu scopul de a realiza duritatea stratului cementat ( 600 - 700 HB ). In acest scop, dupa cementare, piesele se incalzesc deasupra punctului A (la temperatura de 900 -920 ۫C ), dupa care se efectueaza prima calire in ulei si a doua in apa de la temperatura de 750 - 770 ۫C.